CN114922296A - 一种三维耗能隔震支座 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种三维耗能隔震支座，叠层橡胶支座包括平行布置的上连接板和下连接板，上连接板和下连接板之间通过拉索拉紧，并夹持有多块交错叠加布置的内部钢板和叠层橡胶；U型架倒扣固定在上连接板的边沿，U型架的两块侧板之间固定有钢板；U型条的数量为多个，且环绕布置在叠层橡胶支座的四周，U型条的两端分别与钢板的边沿和下连接板的边沿固定；支撑轴垂直固定在上连接板的顶面，且顶端穿过钢板并紧固有顶紧螺母；支撑轴上套设有两组碟型弹簧，两组碟型弹簧分别顶紧在上连接板和钢板之间，以及钢板和顶紧螺母之间；锚筋的数量为多根，且分为两组，两组锚筋分别垂直固定在U型架的顶面和下连接板的底面。

Description

一种三维耗能隔震支座
技术领域
本发明涉及土木工程结构隔震技术领域，更具体的说是涉及一种新型的三维耗能隔震支座。
背景技术
目前，现代隔震技术在土木工程中得到了大规模的应用，隔震结构以其优良的减震效果、安全性、耐久性、经济性、实用性，得到地震工程界的认可。然而在大多数建筑结构的隔震设计中，往往没有考虑到竖向地震波对建筑结构的影响。根据地震波对建筑的作用特点，对建筑结构的影响主要有水平地震分量、竖向地震分量以及三个转动地震分量，大量地震害表明，竖向地震分量对结构物的影响是不能忽视的。
随着科技的日益发展，为了进一步提高人们的安全保障性能，消能减震技术也在日益成熟。越来越多的消能减震理念也不断地出现在人们的视野。但是，竖向隔震支座的研究仍然主要集中在传统的碟形弹簧上，研究的空间和范围都较小，在实际工程上的应用就更少了。
因此，如何提供一种多方向高耗能、且隔震效果显著的消能减震构件，是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种三维耗能隔震支座，旨在解决上述技术问题。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种三维耗能隔震支座，包括：
叠层橡胶支座；所述叠层橡胶支座包括平行布置的上连接板和下连接板，所述上连接板和所述下连接板之间通过拉索拉紧，并夹持有多块交错叠加布置的内部钢板和叠层橡胶；
U型架；所述U型架倒扣固定在所述上连接板的边沿，所述U型架的两块所述侧板之间固定有钢板；
U型条；所述U型条的数量为多个，且环绕布置在所述叠层橡胶支座的四周，所述U型条的两端分别与所述钢板的边沿和所述下连接板的边沿固定；
支撑轴；所述支撑轴垂直固定在所述上连接板的顶面，且顶端穿过所述钢板并紧固有顶紧螺母；所述支撑轴上套设有两组碟型弹簧，两组所述碟型弹簧分别顶紧在所述上连接板和所述钢板之间，以及所述钢板和所述顶紧螺母之间；
锚筋；所述锚筋的数量为多根，且分为两组，两组所述锚筋分别垂直固定在所述U型架的顶面和所述下连接板的底面。
通过上述技术方案，本发明提供了一种新型三维耗能隔震支座，具有多方向高耗能、且隔震效果显著的消能减震结构，能够有效分解地震时的水平地震分量、竖向地震分量以及三个转动地震分量，使用效果强。
本发明所提供的新型三维耗能隔震支座具有隔震耗能效果好、施工便捷，取材简单等优点，由于主材均为钢材，耐久性好、制作简单方便、造价低廉；不仅在水平任意方向隔离地震力作用，在竖向地震作用下，隔震性能好并且具有一定自复位能力，能有效解决现阶段工程隔震设计中很少考虑竖向地震波的问题，具有很强的实用性，能够广泛应用于楼房建筑上，也可应用于桥梁结构。
而且，可按当地设防烈度和建筑结构类别，选取合适的结构形式和支座制作钢板厚度。在竖向地震作用下，U型条和叠层橡胶支座共同作用，钢板和叠层橡胶支座的下连接板发生相对滑移，带动U型条和碟型弹簧共同发生变形耗能，大大增加了结构承载能力和耗能能力，且在地震强度衰减时，由于初始刚度作用使支座有自复位能力；当受到水平地震作用，不管水平地震力是何方向，环绕布置的U型条都可以按各自的变形方式共同工作，整体耗能能力很好；同时叠层橡胶支座通过支撑轴刚接于钢板；能够随着钢板产生水平方向位移，不会影响水平方向变形耗能。
优选的，在上述一种三维耗能隔震支座中，所述上连接板和所述下连接板的对应面上分别通过螺栓固定有上封板和下封板，所述内部钢板和所述叠层橡胶夹持在所述上封板和所述下封板之间；所述叠层橡胶的中心部位设置有铅芯。
优选的，在上述一种三维耗能隔震支座中，所述内部钢板和所述叠层橡胶组成的立体结构的侧壁四周封裹有保护橡胶。
优选的，在上述一种三维耗能隔震支座中，所述拉索两端通过锁母分别紧固在所述上连接板的顶面和所述下连接板的底面。拉索拉紧能够避免叠层橡胶支座受拉破坏。
优选的，在上述一种三维耗能隔震支座中，所述上连接板的边沿与所述U型架之间固定有垫板，所述垫板与所述U型架之间紧密顶紧但无连接。这样能够在支座整体受到水平作用力时，水平力更好地通过U型架传递至叠层橡胶支座并带动叠层橡胶支座产生水平位移。
优选的，在上述一种三维耗能隔震支座中，所述U型架的外侧壁均匀固定有多个加劲肋，所述加劲肋位于所述U型架的底沿与所述钢板之间。加劲肋能够进一步提高结构稳定性。
优选的，在上述一种三维耗能隔震支座中，所述U型条的两端分别与所述钢板的边沿和所述下连接板的边沿通过焊接或螺栓连接方式进行固定，所述U型条在小震水平位移下保持弹性状态，在中震或大震水平位移下弯曲屈服耗能；所述U型条在竖向设计位移下发挥竖向消能减震功能。既能够提高连接的结构稳定性，而且如果采用螺栓连接，又便于在不同使用情况下的拆卸更换。
优选的，在上述一种三维耗能隔震支座中，所述钢板位于所述U型架的中下部；所述U型架具备足够的刚度，在竖向锚筋荷载作用下保持弹性状态。
优选的，在上述一种三维耗能隔震支座中，所述钢板、所述上连接板、所述上封板、所述下封板和所述下连接板均为矩形盘体或圆形盘体；所述钢板为矩形盘体；所述顶紧螺母应对上下两组碟形弹簧施加预压力，确保在支座安装完成后，位于所述钢板上部的所述碟形弹簧处于受压状态。
优选的，在上述一种三维耗能隔震支座中，所述钢板将所述U型架分割为上下两部分，所述钢板的边沿与所述U型架的外侧壁平齐。
优选的，在上述一种三维耗能隔震支座中，锚筋便于本发明提供的新型三维耗能隔震支座的连接与固定。
优选的，在上述一种三维耗能隔震支座中，支撑轴穿过所述钢板，所述钢板可在竖向产生相对位移，消能减震效果更显著。
优选的，在上述一种三维耗能隔震支座中，所述U型条在所述钢板和所述下连接板的每条边上均匀布置，从而使结构稳定性更强。
优选的，在上述一种三维耗能隔震支座中，所述内部钢板和所述叠层橡胶粘结固定。
优选的，在上述一种三维耗能隔震支座中，所述支撑轴的数量为多根，且均匀固定在所述上连接板的顶面，确保上连接板均匀受压。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种三维耗能隔震支座，具有以下有益效果：
1、本发明所提供的新型三维耗能隔震支座具有高效三维隔震功能，实现在三个方向减震结构的地震反应，同时具备在三个方向高效消能功能，实现三个方向隔震和三个方向耗能相统一。
2、隔震耗能效果好、施工便捷、取材简单等优点，由于主材均为钢材，耐久性好、制作简单方便，造价低廉；不仅在水平任意方向隔离地震力作用，在竖向地震作用下，隔震性能好并且具有一定自复位能力，能有效解决现阶段工程隔震设计中很少考虑竖向地震波的问题，具有很强的实用性，能够广泛应用于楼房建筑上，也可应用于桥梁结构。
3、本发明在竖向地震作用下，U型条和叠层橡胶支座共同作用，钢板和叠层橡胶支座的下连接板发生竖向相对滑移，带动U型条和碟型弹簧共同发生变形耗能，大大增加了结构隔震性能和耗能能力，且在结构自重作用下，使支座有自复位能力；当受到水平地震作用，不管水平地震力是何方向，环绕布置的U型条都可以按各自的变形方式共同工作，整体耗能能力很好。
4、本发明采用叠层橡胶支座由内部钢板和叠层橡胶两部分相互交错叠置经特殊工艺粘合而制成隔震支座。由于叠层橡胶支座中的内部钢板和叠层橡胶是相互粘合而成，内部钢板对叠层橡胶具有约束的作用，在竖向荷载的作用下，内部钢板束缚叠层橡胶一起共同承担竖向荷载，使叠层橡胶支座具有足够的竖向承载力和刚度，当隔震支座受水平地震作用时，叠层橡胶能提供相当大的侧向位移且不失稳，这样就有效地消耗地震能量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明提供的三维耗能隔震支座的主剖视结构示意图；
图2附图为本发明提供的三维耗能隔震支座的俯剖视结构示意图。
其中：
1-锚筋；2-U型条；3-叠层橡胶支座；31-拉索；32-上连接板；33-上封板；34-螺栓；35-保护橡胶；36-内部钢板；37-叠层橡胶；38-下封板；39-下连接板；4-加劲肋；5-碟形弹簧；6-支撑轴；7-U型架；8-垫板；9-钢板。
具体实施方式
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他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见附图1和附图2，本发明实施例公开了一种三维耗能隔震支座，包括：
叠层橡胶支座3；叠层橡胶支座3包括平行布置的上连接板32和下连接板39，上连接板32和下连接板39之间通过拉索31拉紧，并夹持有多块交错叠加布置的内部钢板36和叠层橡胶37；
U型架7；U型架7倒扣固定在上连接板32的边沿，U型架7的两块侧板之间固定有钢板9；
U型条2；U型条2的数量为多个，且环绕布置在叠层橡胶支座3的四周，U型条2的两端分别与钢板9的边沿和下连接板39的边沿固定；
支撑轴6；支撑轴6垂直固定在上连接板32的顶面，且顶端穿过钢板9并紧固有顶紧螺母；支撑轴6上套设有两组碟型弹簧5，两组碟型弹簧5分别顶紧在上连接板32和钢板9之间，以及钢板9和顶紧螺母之间；
锚筋1；锚筋1的数量为多根，且分为两组，两组锚筋1分别垂直固定在U型架7的顶面和下连接板39的底面。
为了进一步优化上述技术方案，上连接板32和下连接板39的对应面上分别通过螺栓34固定有上封板33和下封板38，内部钢板36和叠层橡胶37夹持在上封板33和下封板38之间。
为了进一步优化上述技术方案，内部钢板36和叠层橡胶37组成的立体结构的侧壁四周封裹有保护橡胶35。
为了进一步优化上述技术方案，拉索31两端通过锁母分别紧固在上连接板32的顶面和下连接板39的底面。
为了进一步优化上述技术方案，上连接板32的边沿与U型架7之间固定有垫板8。
为了进一步优化上述技术方案，U型架7的外侧壁均匀固定有多个加劲肋4，加劲肋4位于U型架7的底沿与钢板9之间。
为了进一步优化上述技术方案，U型条2的两端分别与钢板9的边沿和下连接板39的边沿通过焊接或螺栓连接方式进行固定。
为了进一步优化上述技术方案，钢板9位于U型架7的中下部。
为了进一步优化上述技术方案，钢板9、上连接板32、上封板33、下封板38和下连接板39均为矩形盘体或圆形盘体；钢板9为矩形盘体。
为了进一步优化上述技术方案，钢板9将U型架7分割为上下两部分，钢板9的边沿与U型架7的外侧壁平齐。
为了进一步优化上述技术方案，支撑轴6的数量为多根，且均匀固定在上连接板32的顶面。
本发明的工作原理为：
本发明可按当地设防烈度和建筑结构类别，选取合适的结构形式和支座制作钢板厚度。
在竖向地震作用下，U型条2和叠层橡胶支座3共同作用，钢板9和叠层橡胶支座3的下连接板39发生相对滑移，带动U型条2和碟型弹簧5共同发生变形耗能，大大增加了结构承载能力和耗能能力，且在地震强度衰减时，由于初始刚度作用使支座有自复位能力。
受到水平地震作用时，不管水平地震力是何方向，环绕布置的U型条2都可以按各自的变形方式共同工作，整体耗能能力很好；同时叠层橡胶支座3通过支撑轴6刚接于钢板9；能够随着钢板9产生水平方向位移，不会影响水平方向变形耗能。本发明采用叠层橡胶支座3由内部钢板36和叠层橡胶37两部分相互交错叠置经特殊工艺粘合而制成隔震支座。由于叠层橡胶支座3中内部钢板36和叠层橡胶37是相互粘合而成，内部钢板36对叠层橡胶37具有约束的作用，在竖向荷载的作用下，内部钢板36束缚叠层橡胶37一起共同承担竖向荷载，使叠层橡胶支座3具有足够的竖向承载力和刚度，当隔震支座受水平地震作用时，叠层橡胶37能提供相当大的侧向位移且不失稳，这样就有效地消耗地震能量。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种三维耗能隔震支座，其特征在于，包括：
叠层橡胶支座(3)；所述叠层橡胶支座(3)包括平行布置的上连接板(32)和下连接板(39)，所述上连接板(32)和所述下连接板(39)之间通过拉索(31)拉紧，并夹持有多块交错叠加布置的内部钢板(36)和叠层橡胶(37)；
U型架(7)；所述U型架(7)倒扣固定在所述上连接板(32)的边沿，所述U型架(7)的两块所述侧板之间固定有钢板(9)；
U型条(2)；所述U型条(2)的数量为多个，且环绕布置在所述叠层橡胶支座(3)的四周，所述U型条(2)的两端分别与所述钢板(9)的边沿和所述下连接板(39)的边沿固定；
支撑轴(6)；所述支撑轴(6)垂直固定在所述上连接板(32)的顶面，且顶端穿过所述钢板(9)并紧固有顶紧螺母；所述支撑轴(6)上套设有两组碟型弹簧(5)，两组所述碟型弹簧(5)分别顶紧在所述上连接板(32)和所述钢板(9)之间，以及所述钢板(9)和所述顶紧螺母之间；
锚筋(1)；所述锚筋(1)的数量为多根，且分为两组，两组所述锚筋(1)分别垂直固定在所述U型架(7)的顶面和所述下连接板(39)的底面。
2.根据权利要求1所述的一种三维耗能隔震支座，其特征在于，所述上连接板(32)和所述下连接板(39)的对应面上分别通过螺栓(34)固定有上封板(33)和下封板(38)，所述内部钢板(36)和所述叠层橡胶(37)夹持在所述上封板(33)和所述下封板(38)之间。
3.根据权利要求2所述的一种三维耗能隔震支座，其特征在于，所述内部钢板(36)和所述叠层橡胶(37)组成的立体结构的侧壁四周封裹有保护橡胶(35)。
4.根据权利要求3所述的一种三维耗能隔震支座，其特征在于，所述拉索(31)两端通过锁母分别紧固在所述上连接板(32)的顶面和所述下连接板(39)的底面。
5.根据权利要求1所述的一种三维耗能隔震支座，其特征在于，所述上连接板(32)的边沿与所述U型架(7)之间固定有垫板(8)。
6.根据权利要求1所述的一种三维耗能隔震支座，其特征在于，所述U型架(7)的外侧壁均匀固定有多个加劲肋(4)，所述加劲肋(4)位于所述U型架(7)的底沿与所述钢板(9)之间。
7.根据权利要求1所述的一种三维耗能隔震支座，其特征在于，所述U型条(2)的两端分别与所述钢板(9)的边沿和所述下连接板(39)的边沿通过焊接或螺栓连接方式进行固定。
8.根据权利要求1所述的一种三维耗能隔震支座，其特征在于，所述钢板(9)位于所述U型架(7)的中下部；所述钢板(9)将所述U型架(7)分割为上下两部分，所述钢板(9)的边沿与所述U型架(7)的外侧壁平齐。
9.根据权利要求1所述的一种三维耗能隔震支座，其特征在于，所述上连接板(32)、所述上封板(33)、所述下封板(38)和所述下连接板(39)均为矩形盘体或圆形盘体；所述钢板(9)为矩形盘体。
10.根据权利要求1所述的一种三维耗能隔震支座，其特征在于，所述支撑轴(6)的数量为多根，且均匀固定在所述上连接板(32)的顶面。
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