CN114809343A - 一种预紧式碟簧隔振装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种预紧式碟簧隔振装置，属于建筑物隔振技术领域，在建筑结构施工状态下，上主体和下主体通过设置水平方向的预紧钢栓连接上主体和下主体，实现预紧功能，使隔振装置保持竖向位移不变，保证上部结构施工精度；正常工作状态下，上部结构完全由碟形组支撑，利用其竖向刚度低，承载力大的优势，上主体和下主体之间可发生独立的相对运动，达到隔离环境振动的效果；在地震工况下，上主体和与之相连的上部结构同步运动，下主体和与之相连的下部结构同步运动，两者产生相对位移，当隔振装置的竖向拉伸位移超过设计位移时，设置在周边的悬挂式拉伸弹簧之间的间隙消除，接触后产生拉力，防止隔振装置拉伸位移过大。

Description

一种预紧式碟簧隔振装置

技术领域

本发明涉及建筑物隔振技术领域，尤其涉及一种预紧式碟簧隔振装置。

背景技术

随着城市发展的不断加快，地铁建设正如火如荼的开展。地铁经过时，地面及地面以上的建筑物能够捕捉到其强烈的振动信号，对建筑物的舒适度产生较大影响。隔振技术可有效的遏制地铁正常运行产生的环境振动与二次噪声。隔振技术，即在结构底部采用隔振器代替钢筋混凝土柱来支撑上部结构，减小竖向刚度以减弱振动信号向上部结构的传递。弹簧隔振系统利用了弹簧竖向刚度小的特点来保证隔振系统竖向频率，利用的是弹簧的受压性能。

目前市场上使用较多的为压缩型圆柱螺旋钢弹簧隔振器，此类隔振器在产品设计时未考虑其受拉性能，即隔振器中弹簧不能承受拉力；且此种隔振装置受螺旋钢弹簧个体竖向承载力低的限制，导致隔振装置的平面尺寸较大，对隔振建筑的结构布置提出了更高的要求，不利于实现。

而我国是一个多地震国家，在进行建筑结构隔振设计时需进行地震工况下的分析计算。根据工程设计实践，弹簧隔振系统在罕遇地震工况下可能出现弹簧压缩位移为0(即弹簧的初始未受力状态)，甚至出现弹簧与上连接板脱开的情况，故应采取有效措施防止弹簧隔振器受拉。因此，针对目前弹簧隔振器受力上的限制，设计一种既能抗拉也能抗压的隔振装置变得尤为重要。

发明内容

本发明提供一种预紧式碟簧隔振装置，旨在解决上述的技术缺陷。

本发明提供的具体技术方案如下：

本发明提供的一种预紧式碟簧隔振装置包括采用预紧钢栓连接的上主体和下主体，其中，所述上主体包括上体顶板、固定在所述上体顶板下表面的上体碟簧固定杆和上体圆柱外筒、设置在所述上体圆柱外筒和所述上体顶板连接处的上体顶板加强筋、安装在所述上体碟簧固定杆上的碟簧组、安装在所述上体顶板上的悬挂式拉伸弹簧，所述上体顶板上设置有上体螺栓孔，所述上体圆柱外筒上设置有第一通孔，所述下主体包括下体底板、固定在所述下体底板上的下体碟簧固定杆和下体圆柱外筒、安装在所述下体圆柱外筒和所述下体底板连接处的下体底板加强筋、设置在所述下体底板上的下体螺栓孔和拉伸弹簧挂钩，所述下体圆柱外筒上设置有与所述第一通孔相互配合的第二通孔，所述下体圆柱外筒的上端位于所述上体圆柱外筒的内部，所述悬挂式拉伸弹簧的自然伸长长度小于所述碟簧组的自然伸长长度。

可选的，所述碟簧组的两端分别套接在所述上体碟簧固定杆和所述下体碟簧固定杆上，所述碟簧组的两端分别抵接在所述上体顶板和所述下体底板上，所述悬挂式拉伸弹簧的两端分别安装在所述上体顶板和所述下体底板上，所述预紧式碟簧隔振装置工作状态下，所述悬挂式拉伸弹簧呈拉伸状态，所述碟簧组始终呈现压缩状态。

可选的，所述预紧钢栓的两端分别穿过所述第一通孔和所述第二通孔之后采用螺母固定，所述上体圆柱外筒和所述下体圆柱外筒之间采用所述预紧钢栓连接。

可选的，所述悬挂式拉伸弹簧的上端固定在所述上体顶板上，所述悬挂式拉伸弹簧的下端挂接固定在所述拉伸弹簧挂钩上，所述悬挂式拉伸弹簧为拉伸弹簧，所述碟簧组为压缩弹簧。

可选的，所述碟簧组位于所述上体圆柱外筒和所述下体圆柱外筒的内部，所述悬挂式拉伸弹簧位于所述上体圆柱外筒和所述下体圆柱外筒的外部。

可选的，所述上体圆柱外筒和所述下体圆柱外筒组成的内腔中均匀对称设置有4个所述碟簧组，所述上体圆柱外筒和所述下体圆柱外筒的外部设置有4组所述悬挂式拉伸弹簧，且4组所述悬挂式拉伸弹簧沿所述上体圆柱外筒和所述下体圆柱外筒的圆周方向均匀对称设置。

可选的，每组所述悬挂式拉伸弹簧包括2个所述悬挂式拉伸弹簧，且每组内的2个所述悬挂式拉伸弹簧相对其他组内所述悬挂式拉伸弹簧沿所述上体圆柱外筒和所述下体圆柱外筒的圆周方向均匀对称设置。

可选的，所述上体圆柱外筒和所述上体顶板连接处设置有4个所述上体顶板加强筋，4个所述上体顶板加强筋沿所述上体圆柱外筒的圆周方向均匀分布，所述下体圆柱外筒和所述下体底板连接处设置有4个所述下体底板加强筋，4个所述下体底板加强筋沿所述下体圆柱外筒的圆周方向均匀分布。

可选的，所述上体顶板加强筋分别焊接固定在所述上体圆柱外筒的外表面和所述上体顶板的下表面，所述下体底板加强筋分别焊接固定在所述下体圆柱外筒的外表面和所述下体底板的上表面。

可选的，所述上体圆柱外筒和所述下体圆柱外筒之间的重叠深度大于所述悬挂式拉伸弹簧的最大可拉伸长度，所述碟簧组的自然伸长长度大于所述悬挂式拉伸弹簧的最大可拉伸长度。

本发明具有如下有益技术效果：

本发明实施例提供一种预紧式碟簧隔振装置包括采用预紧钢栓连接的上主体和下主体，在建筑结构施工状态下，上主体和下主体通过设置水平方向的预紧钢栓连接上主体和下主体，实现预紧功能，使隔振装置保持竖向位移不变，保证上部结构施工精度；待上部结构载荷达到预先设计的状态时，通过移除预紧钢栓来使隔振器进入正常工作状态；正常工作状态下，上部结构完全由碟形组支撑，利用其竖向刚度低，承载力大的优势，上主体和下主体之间可发生独立的相对运动，达到隔离环境振动的效果；在地震工况下，上主体和与之相连的上部结构同步运动，下主体和与之相连的下部结构同步运动，两者产生相对位移，当隔振装置的竖向拉伸位移超过设计位移时，设置在周边的悬挂式拉伸弹簧之间的间隙消除，接触后产生拉力，防止隔振装置拉伸位移过大；而且碟簧组的压缩变形可起到一定的耗散地震能量的作用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的一种预紧式碟簧隔振装置的等轴侧结构示意图；

图2为本发明实施例的一种预紧式碟簧隔振装置的等轴侧结构示意图；

图3为本发明实施例的一种预紧式碟簧隔振装置的整体结构示意图；

图4为本发明实施例的一种预紧式碟簧隔振装置的上主体结构示意图；

图5为本发明实施例的一种预紧式碟簧隔振装置的下主体结构示意图；

图6为本发明实施例的图1中的A-A向剖视结构示意图；

图7为本发明实施例的图1中的B-B向剖视结构示意图；

图8为本发明实施例的一种预紧式碟簧隔振装置的应用示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，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。

下面将结合图1～图8对本发明实施例的一种预紧式碟簧隔振装置进行详细的说明。

参考图1～图8所示，本发明实施例提供的一种预紧式碟簧隔振装置包括采用预紧钢栓T8连接的上主体和下主体，其中，上主体包括上体顶板T2、固定在上体顶板T2下表面的上体碟簧固定杆T1和上体圆柱外筒T4、设置在上体圆柱外筒T4和上体顶板T2连接处的上体顶板加强筋T3、安装在上体碟簧固定杆T1上的碟簧组T6、安装在上体顶板T2上的悬挂式拉伸弹簧T7，上体顶板T2上设置有上体螺栓孔T5，上体圆柱外筒T4上设置有第一通孔T9，下主体包括下体底板B2、固定在下体底板B2上的下体碟簧固定杆B1和下体圆柱外筒B4、安装在下体圆柱外筒B4和下体底板B2连接处的下体底板加强筋B3、设置在下体底板B2上的下体螺栓孔B5和拉伸弹簧挂钩B6，下体圆柱外筒B4上设置有与第一通孔T9相互配合的第二通孔B7，下体圆柱外筒B4的上端位于上体圆柱外筒T4的内部，悬挂式拉伸弹簧T7的自然伸长长度小于碟簧组T6的自然伸长长度，进而在正常使用的情况下，悬挂式拉伸弹簧T7始终处于被拉伸状态，碟簧组T6始终处于被压缩状态，悬挂式拉伸弹簧T7和碟簧组T6相互配合可以实现本发明实施例的预紧式碟簧隔振装置既可以承受拉力也可以承受压力。

参考图1～图8所示，碟簧组T6的两端分别套接在上体碟簧固定杆T1和下体碟簧固定杆B1上，碟簧组T6的两端分别抵接在上体顶板T2和下体底板B2上。悬挂式拉伸弹簧T7的两端分别安装在上体顶板T2和下体底板B2上，预紧式碟簧隔振装置工作状态下，悬挂式拉伸弹簧T7呈拉伸状态，碟簧组T6始终呈现压缩状态，在该种状态下，预紧式碟簧隔振装置既可以承受拉力也可以承受压力，稳定性高且适用范围广泛。

参考图1～图8所示，预紧钢栓T8的两端分别穿过第一通孔T9和第二通孔B7之后采用螺母固定，上体圆柱外筒T4和下体圆柱外筒B4之间采用预紧钢栓T8连接。参考图1～图6所示，悬挂式拉伸弹簧T7的上端固定在上体顶板T2上，悬挂式拉伸弹簧T7的下端挂接固定在拉伸弹簧挂钩B6上，悬挂式拉伸弹簧T7为拉伸弹簧，碟簧组T6为压缩弹簧；碟簧组T6位于上体圆柱外筒T4和下体圆柱外筒B4的内部，悬挂式拉伸弹簧T7位于上体圆柱外筒T4和下体圆柱外筒B4的外部。

参考图1～图8所示，上体圆柱外筒T4和下体圆柱外筒B4组成的内腔中均匀对称设置有4个碟簧组T6，上体圆柱外筒T4和下体圆柱外筒B4的外部设置有4组悬挂式拉伸弹簧T7，且4组悬挂式拉伸弹簧T7沿上体圆柱外筒T4和下体圆柱外筒B4的圆周方向均匀对称设置。每组悬挂式拉伸弹簧T7包括2个悬挂式拉伸弹簧T7，且每组内的2个悬挂式拉伸弹簧T7相对其他组内悬挂式拉伸弹簧T7沿上体圆柱外筒T4和下体圆柱外筒B4的圆周方向均匀对称设置。4组悬挂式拉伸弹簧T7互呈90°角分布，并且每组内的2个悬挂式拉伸弹簧T7也是均匀分布，进而可以保证上体圆柱外筒T4和下体圆柱外筒B4的圆周方向上各个点承受的拉力均匀分布，而且，4个碟簧组T6均匀对称分布在上体圆柱外筒T4和下体圆柱外筒B4组成的内腔，进而保证上体顶板T2和下体底板B2在各个方向上承受的压力均匀，相互配合之后可以提高本发明实施例的预紧式碟簧隔振装置的结构稳定性。

参考图1～图8所示，上体圆柱外筒T4和上体顶板T2连接处设置有4个上体顶板加强筋T3，4个上体顶板加强筋T3沿上体圆柱外筒T4的圆周方向均匀分布，下体圆柱外筒B4和下体底板B2连接处设置有4个下体底板加强筋B3，4个下体底板加强筋B3沿下体圆柱外筒B4的圆周方向均匀分布。上体顶板加强筋T3分别焊接固定在上体圆柱外筒T4的外表面和上体顶板T2的下表面，下体底板加强筋B3分别焊接固定在下体圆柱外筒B4的外表面和下体底板B2的上表面。

参考图1～图8所示，上体圆柱外筒T4和下体圆柱外筒B4之间的重叠深度大于悬挂式拉伸弹簧T7的最大可拉伸长度，进而在悬挂式拉伸弹簧T7失效之前，上体圆柱外筒T4和下体圆柱外筒B4之间始终处于接触状态，可以很好的实现导向和避免碟簧组T6失效，碟簧组T6的自然伸长长度大于悬挂式拉伸弹簧T7的最大可拉伸长度，进而在悬挂式拉伸弹簧T7被拉伸的过程中可以保证碟簧组T6始终抵接在上体碟簧固定杆T1和下体碟簧固定杆B1，防止碟簧组T6脱离上体碟簧固定杆T1和下体碟簧固定杆B1而发生失效。

本发明实施例提供的一种预紧式碟簧隔振装置采用竖向承载力大且刚度可调的碟簧组来进行竖向承载，通过设计保证隔振效果。碟簧组采用碟形弹簧为弹性元件，竖向承载力大，恢复能力强，可反复受力，且能耗散部分地震能量。本发明实施例提供的一种预紧式碟簧隔振装置不仅可以满足常规使用状态下隔离环境振动的要求，也可以保证地震作用下隔振装置的安全性，提供抗拉力；隔振装置在上部主体结构施工完成前保持预紧状态，无垂向位移，保证施工精度，待上部结构荷载达到预先设计状态时，释放隔振装置使装置的上主体和下主体分离，进入工作状态；隔振装置采用碟簧组，系统频率低且刚度可调；非地震工况下，隔振装置的上主体和下主体不接触，且周边的悬挂式拉伸弹簧也保持一定的竖向间隙，隔振装置的竖向刚度仅为受压的碟形弹簧的刚度，保证隔振效果；隔振装置由上体和下体组成，高度可调，可适应不同高度的安装要求；隔振装置采用碟簧组，相比螺旋钢弹簧具有竖向承载力大，耗能能力强等优势。

本发明实施例提供的一种预紧式碟簧隔振装置的上主体和下主体的圆柱外筒在预紧钢栓移除后保持不接触，上主体和下主体仅通过得型弹簧组连接，悬挂式拉伸弹簧在非地震工况下保持一定的竖向间距，常规工况下保证不接触。

参考图6所示，本发明实施例提供的一种预紧式碟簧隔振装置通过在上部结构和下部结构混凝土柱墩内预埋TT1套筒，通过螺栓连接实现隔振装置与目标隔振结构的连接。在遭受地震作用时，隔振装置上部结构与下部结构会产生相对位移，其中分别与其相连的本发明施例中的上主体和下主体之间也会同步产生位移。当达到或者超过预先设置的拉伸位移时，悬挂式拉伸弹簧与拉伸弹簧挂钩之间的间隙将消失，连着接触产生抗拉力；在此过程中，碟簧组会产生竖向及水平向变形，起到耗能的作用。

本发明实施例提供的一种预紧式碟簧隔振装置由上主体和下主体组成，高度可调，可适应不同高度的安装要求；采用碟形弹簧组，相比螺旋钢弹簧具有竖向承载力大，耗能能力强等优势。

本发明实施例提供一种预紧式碟簧隔振装置包括采用预紧钢栓连接的上主体和下主体，在建筑结构施工状态下，上主体和下主体通过设置水平方向的预紧钢栓连接上主体和下主体，实现预紧功能，使隔振装置保持竖向位移不变，保证上部结构施工精度；待上部结构载荷达到预先设计的状态时，通过移除预紧钢栓来使隔振器进入正常工作状态；正常工作状态下，上部结构完全由碟形组支撑，利用其竖向刚度低，承载力大的优势，上主体和下主体之间可发生独立的相对运动，达到隔离环境振动的效果；在地震工况下，上主体和与之相连的上部结构同步运动，下主体和与之相连的下部结构同步运动，两者产生相对位移，当隔振装置的竖向拉伸位移超过设计位移时，设置在周边的悬挂式拉伸弹簧之间的间隙消除，接触后产生拉力，防止隔振装置拉伸位移过大；而且碟簧组的压缩变形可起到一定的耗散地震能量的作用。

显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明实施例的精神和范围。这样，倘若本发明实施例的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种预紧式碟簧隔振装置，其特征在于，所述预紧式碟簧隔振装置包括采用预紧钢栓连接的上主体和下主体，其中，所述上主体包括上体顶板、固定在所述上体顶板下表面的上体碟簧固定杆和上体圆柱外筒、设置在所述上体圆柱外筒和所述上体顶板连接处的上体顶板加强筋、安装在所述上体碟簧固定杆上的碟簧组、安装在所述上体顶板上的悬挂式拉伸弹簧，所述上体顶板上设置有上体螺栓孔，所述上体圆柱外筒上设置有第一通孔，所述下主体包括下体底板、固定在所述下体底板上的下体碟簧固定杆和下体圆柱外筒、安装在所述下体圆柱外筒和所述下体底板连接处的下体底板加强筋、设置在所述下体底板上的下体螺栓孔和拉伸弹簧挂钩，所述下体圆柱外筒上设置有与所述第一通孔相互配合的第二通孔，所述下体圆柱外筒的上端位于所述上体圆柱外筒的内部，所述悬挂式拉伸弹簧的自然伸长长度小于所述碟簧组的自然伸长长度。

2.根据权利要求1所述的预紧式碟簧隔振装置，其特征在于，所述碟簧组的两端分别套接在所述上体碟簧固定杆和所述下体碟簧固定杆上，所述碟簧组的两端分别抵接在所述上体顶板和所述下体底板上，所述悬挂式拉伸弹簧的两端分别安装在所述上体顶板和所述下体底板上，所述预紧式碟簧隔振装置工作状态下，所述悬挂式拉伸弹簧呈拉伸状态，所述碟簧组始终呈现压缩状态。

3.根据权利要求1所述的预紧式碟簧隔振装置，其特征在于，所述预紧钢栓的两端分别穿过所述第一通孔和所述第二通孔之后采用螺母固定，所述上体圆柱外筒和所述下体圆柱外筒之间采用所述预紧钢栓连接。

4.根据权利要求1所述的预紧式碟簧隔振装置，其特征在于，所述悬挂式拉伸弹簧的上端固定在所述上体顶板上，所述悬挂式拉伸弹簧的下端挂接固定在所述拉伸弹簧挂钩上，所述悬挂式拉伸弹簧为拉伸弹簧，所述碟簧组为压缩弹簧。

5.根据权利要求1～4任一项所述的预紧式碟簧隔振装置，其特征在于，所述碟簧组位于所述上体圆柱外筒和所述下体圆柱外筒的内部，所述悬挂式拉伸弹簧位于所述上体圆柱外筒和所述下体圆柱外筒的外部。

6.根据权利要求5所述的预紧式碟簧隔振装置，其特征在于，所述上体圆柱外筒和所述下体圆柱外筒组成的内腔中均匀对称设置有4个所述碟簧组，所述上体圆柱外筒和所述下体圆柱外筒的外部设置有4组所述悬挂式拉伸弹簧，且4组所述悬挂式拉伸弹簧沿所述上体圆柱外筒和所述下体圆柱外筒的圆周方向均匀对称设置。

7.根据权利要求6所述的预紧式碟簧隔振装置，其特征在于，每组所述悬挂式拉伸弹簧包括2个所述悬挂式拉伸弹簧，且每组内的2个所述悬挂式拉伸弹簧相对其他组内所述悬挂式拉伸弹簧沿所述上体圆柱外筒和所述下体圆柱外筒的圆周方向均匀对称设置。

8.根据权利要求7所述的预紧式碟簧隔振装置，其特征在于，所述上体圆柱外筒和所述上体顶板连接处设置有4个所述上体顶板加强筋，4个所述上体顶板加强筋沿所述上体圆柱外筒的圆周方向均匀分布，所述下体圆柱外筒和所述下体底板连接处设置有4个所述下体底板加强筋，4个所述下体底板加强筋沿所述下体圆柱外筒的圆周方向均匀分布。

9.根据权利要求8所述的预紧式碟簧隔振装置，其特征在于，所述上体顶板加强筋分别焊接固定在所述上体圆柱外筒的外表面和所述上体顶板的下表面，所述下体底板加强筋分别焊接固定在所述下体圆柱外筒的外表面和所述下体底板的上表面。

10.根据权利要求1所述的预紧式碟簧隔振装置，其特征在于，所述上体圆柱外筒和所述下体圆柱外筒之间的重叠深度大于所述悬挂式拉伸弹簧的最大可拉伸长度，所述碟簧组的自然伸长长度大于所述悬挂式拉伸弹簧的最大可拉伸长度。

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