CN114809311A - 一种三维震振双控支座及其制作方法 - Google Patents

一种三维震振双控支座及其制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种三维震振双控支座及其制作方法，包括上下连接板、内封板、定位孔、开孔钢板与环状钢板、高阻尼粘滞橡胶层、保护层橡胶及连接螺栓。本发明主要通过设计一种高阻尼粘滞橡胶层与钢板硫化粘结的新型构造，将厚层橡胶支座与叠层橡胶支座的优点结合，充分利用了厚层橡胶的低刚度特性，在水平向及竖向分别有效降低竖向地震与轨道交通产生的环境振动向上部结构的传递，同时又可以避免厚层橡胶带来屈曲失稳现象，通过外包构造使外围的橡胶层形成保护层以确保内部橡胶的耐久性，提高其抗老化能力，这种新型三维震振双控支座既解决了环境振动带来的舒适度问题又满足了结构的抗震性能需求。

Description

一种三维震振双控支座及其制作方法
技术领域
本发明属于城市轨道交通沿线建筑结构技术领域，具体涉及一种三维震振双控支座及其制作方法。
背景技术
随着城市规模的扩大和城市轨道交通的快速建设。通过对城市轨道交通场站及周边土地进行综合开发利用，不仅可以提高城市土地资源集约利用水平，同时也促进了轨道交通持续健康发展，提升区域配套价值，优化城市功能结构。这些地铁上盖建筑结构下部为地铁车辆段运营段，是大跨度大空间结构，对结构竖向构件的位置和截面均有严格的限制。而上部结构一般为小空间结构，上部结构的墙柱均难以落地，需形成大范围的竖向构件转换体系。此类结构刚度变化较大的建筑，地震作用的竖向分量对建筑物的破坏作用不可忽视，同时日益密集的列车运行所引起的振动上盖建筑内人们的日常生活、仪器设备以及舒适度均有明显的影响。
此外，临近轨道交通沿线的博物馆、高精度加工厂等建筑，对于消除轨道交通列车运行运行引起的竖向振动以及降低地震时的损失有很高的控制要求。因此，进行轨道交通上盖开发及临轨道交通线路的建筑需要对地震与环境振动均有充分的考虑与控制。
发明内容
为了解决地下交通上盖建筑及轨道交通沿线临近建筑的安全性能要求问题以及环境振动带来的舒适度问题。
本发明所述的一种三维震振双控支座，包括下部连接板，设置于下部连接板上方的橡胶保护层，所述橡胶保护层的内部设置有下部封板、高阻尼粘滞橡胶层、环形钢板、圆形钢板、上部封板，所述橡胶保护层的上方设置有上部连接板；所述高阻尼粘滞橡胶层设置于下部封板、上部封板之间，所述环形钢板、圆形钢板设置于高阻尼粘滞橡胶层中。
进一步的，所述环形钢板、圆形钢板设置有多个，并且环形钢板、圆形钢板交替设置。
进一步的，所述高阻尼粘滞橡胶层的中部设置有空新孔。
进一步的，所述下部连接板与下部封板通过固定螺栓进行固定；所述上部封板与上部连接板也是通过固定螺栓进行固定。
进一步的，所述下部连接板、上部连接板上均设置有连接沉孔，通过连接件与外部结构进行连接。
一种三维震振双控支座的制作方法，包括如下步骤：
步骤601、原材料准备：准备制作需要的钢板层、连接钢板、封板以及橡胶原料；
混合：将橡胶原料加入密炼机搅拌2min，然后加入增塑剂、防老剂和稳定剂等混合5min制得混炼胶料；
加硫：将混炼胶料投到开炼机冷却，待温度低于100℃时加入硫磺，混合均匀后下片；
压延胶片：按照橡胶支座的规格尺寸要求，使用压延机将混炼胶料压延成胶片，并裁成环形胶片；
步骤602、喷砂处理：利用喷砂机对封板和钢板进行喷砂处理，压力为4KG/CM,直至金属表面没有垃圾、油、锈等赃物，确保橡胶和金属的紧密结合；
步骤603、固定：利用固定螺栓将连接钢板和封板连接成整体；
步骤604、黏合：在钢板上涂抹粘结剂，再将涂抹粘结剂的钢板与橡胶片叠置在一起，组成外组合套；
步骤605、组合：将掺入石墨材料的高阻尼橡胶放在支座中心部位，与外围普通叠层橡胶支座组成一个整体，制得胚料；
步骤606、硫化成型：将制得的胚料放入预热好的模具中，模具预热温度为145-150℃，在压力10-12Mpa下硫化4-7小时，制得新型橡胶隔震支座。
本发明的有益效果：本发明提供的这种三维震振双控支座，以叠层橡胶支座为基础，通过创新支座隔震层结构的构造形式以及对橡胶进行改性加工，将普通叠层橡胶支座的水平隔震能力与厚层橡胶支座的竖向减震、衰减环境振动的作用充分结合；同时避免失发生屈曲失稳，以此构造出一种新型三维支座，以达到震振双控的作用；通过将内部钢板每隔一层(或多层)将其内环替换为橡胶材料，形成一种将叠层支座、厚层橡胶支座结合的新型震振双控支座。该支座抵抗横向震动时，可以充分发挥叠层支座竖向刚度大，水平刚度小的特点，有效消耗能量，削弱震动；同时内部可视为厚层橡胶支座，弥补了普通橡胶支座对竖向震动、环境振动难以削弱的不足，有效削弱竖向刚度，使其具有一定柔性，有效减弱竖向震动及环境振动；此外外围可视为普通橡胶支座对内部起到了约束作用，提高了支座承载力，有效解决了厚层橡胶支座易发生屈曲失稳的问题。该支座可广泛应用于城市地下轨道交通上盖及临近建筑中。
以下将结合实施例对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1为支座竖向剖面图示意图。
图2为上连接板俯视图。
图3为封板与连接板连接示意图。
图4为橡胶层与钢板示意图。
图中：101、高阻尼粘滞橡胶层；201、环形钢板；202、圆形钢板；301、上部连接板；302、下部连接板；401、上部封板；402、下部封板；501、橡胶保护层；601、连接沉孔；7、连接件；801、空新孔。
具体实施方式
为进一步阐述本发明达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本发明的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“垂直”、“水平”、“对齐”、“重叠”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
实施例1
本实施例提供了一种如图1～图2所示的三维震振双控支座，包括下部连接板302，设置于下部连接板302上方的橡胶保护层501，所述橡胶保护层501的内部设置有下部封板402、高阻尼粘滞橡胶层101、环形钢板201、圆形钢板202、上部封板401，所述橡胶保护层501的上方设置有上部连接板301；所述高阻尼粘滞橡胶层101设置于下部封板402、上部封板401之间，所述环形钢板201、圆形钢板202设置于高阻尼粘滞橡胶层101中。
进一步的，所述环形钢板201、圆形钢板202设置有多个，并且环形钢板201、圆形钢板202交替设置。
进一步的，所述高阻尼粘滞橡胶层101的中部设置有空新孔801。
进一步的，所述下部连接板302与下部封板402通过固定螺栓进行固定；所述上部封板401与上部连接板301也是通过固定螺栓进行固定。
进一步的，所述下部连接板302、上部连接板301上均设置有连接沉孔601，通过连接件701与外部结构进行连接。
该三维震振双控支座为新型叠层橡胶支座，主要应用于地下轨道交通上盖及临近建筑。减缓横向与竖向的地震作用，保护上盖建筑结构安全，同时对地下轨道交通列车运行带来的环境振动起到衰减的作用，提升上盖及临近建筑的舒适度。普通叠层橡胶支座竖向刚度大，远大于其横向刚度，对于水平地震有很好的减震效果，且耗能性能优良，但其对竖向震动与环境振动的衰减作用有限；厚层橡胶支座由于其将加厚的橡胶层，使其在竖向有着低刚度、高柔性的特点，对于竖向震动与环境振动的衰减有着良好的作用，但加厚的橡胶层会导致支座第一形状系数大幅减小，削弱了内部钢板对橡胶层的约束作用，在高承载下易发生屈曲失稳。本发明通过以普通叠层橡胶支座为基础，将叠层橡胶支座的钢板部分，每隔一层(或多层)钢板，将该钢板内环的一部分替换为橡胶，通过此构造形式，发挥了两种支座的优点，同时互补两者的缺点。
该三维震振双控支座连接钢板上设置有固定螺栓，用于固定连接板及封板。在水平地震作用下，该支座可视为外部为普通叠层橡胶支座，内部为厚叠层橡胶支座，二者共同抵抗水平荷载，其水平刚度计算时可视为按照普通叠层橡胶支座进行计算，由于其构造特性导致其第二形状系数在一定程度上有所减小，对其水平刚度有所影响，该影响由内部厚层橡胶厚度决定；在竖向地震作用以及环境振动下，可视为叠层橡胶支座与厚层橡胶支座并联，厚层橡胶支座充分发挥其竖向低刚度、高柔度的特性，解决了竖向隔震与轨道交通列车运行引发的二次振动问题，同时在高承载下，外围叠层橡胶可充分发挥其约束作用，避免支座发生屈曲失稳。
该三维震振双控支座连接钢板为一体化设计，结合两种支座的优势，避免了以其他方式连接所导致的不稳定性因素。传统叠层橡胶支座的抗拉性相对较低，其原因来自于橡胶支座内部的破坏，即橡胶受拉断裂或橡胶层与钢板间的粘结开裂。试验表明最大开裂往往发生在橡胶层内侧与钢板粘结处，接着迅速发展至整体。本新型支座在不影响钢板对橡胶约束的情况下，一定程度上减少了橡胶与钢板的粘结面积，一定程度上也提升了支座的抗拉破坏性能。
本发明在地震荷载与轨道交通环境振动共同作用下，可发挥叠层橡胶支座的水平抗震能力以及厚层橡胶支座竖向震振双控的能力，有效削弱横向震动的影响，消耗竖向振动能量。
一种三维震振双控支座的制作方法，包括如下步骤：
步骤601、原材料准备：准备制作需要的钢板层、连接钢板、封板以及橡胶原料；
混合：将橡胶原料加入密炼机搅拌2min，然后加入增塑剂、防老剂和稳定剂等混合5min制得混炼胶料；
加硫：将混炼胶料投到开炼机冷却，待温度低于100℃时加入硫磺，混合均匀后下片；
压延胶片：按照橡胶支座的规格尺寸要求，使用压延机将混炼胶料压延成胶片，并裁成环形胶片；
步骤602、喷砂处理：利用喷砂机对封板和钢板进行喷砂处理，压力为4KG/CM,直至金属表面没有垃圾、油、锈等赃物，确保橡胶和金属的紧密结合；
步骤603、固定：利用固定螺栓将连接钢板和封板连接成整体；
步骤604、黏合：在钢板上涂抹粘结剂，再将涂抹粘结剂的钢板与橡胶片叠置在一起，组成外组合套；
步骤605、组合：将掺入石墨材料的高阻尼橡胶放在支座中心部位，与外围普通叠层橡胶支座组成一个整体，制得胚料；
步骤606、硫化成型：将制得的胚料放入预热好的模具中，模具预热温度为145-150℃，在压力10-12Mpa下硫化4-7小时，制得新型橡胶隔震支座。
综上所述，该三维震振双控支座，以叠层橡胶支座为基础，通过创新支座隔震层结构的构造形式以及对橡胶进行改性加工，将普通叠层橡胶支座的水平隔震能力与厚层橡胶支座的竖向减震、衰减环境振动的作用充分结合；同时避免失发生屈曲失稳，以此构造出一种新型三维支座，以达到震振双控的作用；通过将内部钢板每隔一层(或多层)将其内环替换为橡胶材料，形成一种将叠层支座、厚层橡胶支座结合的新型震振双控支座。该支座抵抗横向震动时，可以充分发挥叠层支座竖向刚度大，水平刚度小的特点，有效消耗能量，削弱震动；同时内部可视为厚层橡胶支座，弥补了普通橡胶支座对竖向震动、环境振动难以削弱的不足，有效削弱竖向刚度，使其具有一定柔性，有效减弱竖向震动及环境振动；此外外围可视为普通橡胶支座对内部起到了约束作用，提高了支座承载力，有效解决了厚层橡胶支座易发生屈曲失稳的问题。该支座可广泛应用于城市地下轨道交通上盖及临近建筑中。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种三维震振双控支座，其特征在于：包括下部连接板(302)，设置于下部连接板(302)上方的橡胶保护层(501)，所述橡胶保护层(501)的内部设置有下部封板(402)、高阻尼粘滞橡胶层(101)、环形钢板(201)、圆形钢板(202)、上部封板(401)，所述橡胶保护层(501)的上方设置有上部连接板(301)；所述高阻尼粘滞橡胶层(101)设置于下部封板(402)、上部封板(401)之间，所述环形钢板(201)、圆形钢板(202)设置于高阻尼粘滞橡胶层(101)中。
2.如权利要求1所述的一种三维震振双控支座，其特征在于：所述环形钢板(201)、圆形钢板(202)设置有多个，并且环形钢板(201)、圆形钢板(202)交替设置。
3.如权利要求1所述的一种三维震振双控支座，其特征在于：所述高阻尼粘滞橡胶层(101)的中部设置有空新孔(801)。
4.如权利要求1所述的一种三维震振双控支座，其特征在于：所述下部连接板(302)与下部封板(402)通过固定螺栓进行固定；所述上部封板(401)与上部连接板(301)也是通过固定螺栓进行固定。
5.如权利要求1所述的一种三维震振双控支座，其特征在于：所述下部连接板(302)、上部连接板(301)上均设置有连接沉孔(601)，通过连接件(701)与外部结构进行连接。
6.一种三维震振双控支座的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤601、原材料准备：准备制作需要的钢板层、连接钢板、封板以及橡胶原料；
混合：将橡胶原料加入密炼机搅拌2min，然后加入增塑剂、防老剂和稳定剂等混合5min制得混炼胶料；
加硫：将混炼胶料投到开炼机冷却，待温度低于100℃时加入硫磺，混合均匀后下片；
压延胶片：按照橡胶支座的规格尺寸要求，使用压延机将混炼胶料压延成胶片，并裁成环形胶片；
步骤602、喷砂处理：利用喷砂机对封板和钢板进行喷砂处理，压力为4KG/CM,直至金属表面没有垃圾、油、锈等赃物，确保橡胶和金属的紧密结合；
步骤603、固定：利用固定螺栓将连接钢板和封板连接成整体；
步骤604、黏合：在钢板上涂抹粘结剂，再将涂抹粘结剂的钢板与橡胶片叠置在一起，组成外组合套；
步骤605、组合：将掺入石墨材料的高阻尼橡胶放在支座中心部位，与外围普通叠层橡胶支座组成一个整体，制得胚料；
步骤606、硫化成型：将制得的胚料放入预热好的模具中，模具预热温度为145-150℃，在压力10-12Mpa下硫化4-7小时，制得新型橡胶隔震支座。
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