CN116837982B - 一种采用菱形支撑的三维隔震装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种采用菱形支撑的三维隔震装置，涉及建筑隔震技术领域。其包括：上固定板、下固定板、竖向隔震结构和水平隔震结构，竖向隔震结构包括多组菱形支撑组件、抗摇摆桁架组件和抗倾覆变形组件；菱形支撑组件与上连接支座和下连接支座连接，其中部设有第一横杆和第二横杆；抗摇摆桁架组件包括与菱形支撑组件的双支撑板或单支撑板固定连接的框式桁架；抗倾覆变形组件包括多根连杆以及变形耗能机构，连杆两端穿过第一横杆和第二横杆；水平隔震结构两端与下连接支座和下固定板固定连接，水平隔震结构通过摩擦或变形实现水平方向耗能隔震。本发明在地震作用下竖向隔震变形能力、竖向隔震周期长、耗能能力强、摇摆运动抑制能力强的特性。

Description

一种采用菱形支撑的三维隔震装置

技术领域

本发明涉及建筑隔震技术领域，尤其是涉及一种采用菱形支撑的三维隔震装置。

背景技术

结构抗震设计中，通常普遍重视水平地震作用的影响，对竖向地震作用的关注相对较少。然而，随着社会经济的快速发展，当前的结构体系较之过去有很大不同，出现了许多大跨度、超高层的隔震结构体系。我国抗震设计规范明确指出对于8度以上的部分结构应计算竖向地震作用，并对隔震体系应考虑的竖向地震作用最低限值做出了相关规定。由于真实的地震作用或环境振动作用是三向的，故越来越多的建筑物、构筑物、能源或核电设施、仪器设备等，要求隔震技术必须能够同时隔离水平向和竖向震动作用，然而，目前成熟的隔震技术并不具备三维隔震功能，进一步地，是不具备竖向隔震功能，仅具备水平隔震大变形能力，不具备竖向隔震大变形能力。

当前的隔震技术有一些是采用弹簧支座或者橡胶支座以提高对高频环境振动的隔离作用，但仍无法大幅降低竖向刚度，不具备竖向地震作用时的大变形能力，甚至导致三向地震作用下的结构竖向响应放大。另外，当前隔震层不能有效隔离竖向地震作用的困难还在于，隔震层的竖向阻尼过小，隔震结构的竖向自振周期过短，无法过滤掉地震作用的卓越频率成分并耗散能量。由于隔震支座的竖向刚度降低，结构的摇摆运动成为主导的自由振动形式之一，结构在水平地震作用下更容易产生整体摇摆运动，在三向地震作用下，整体结构的竖向运动与水平运动高度耦合，不仅不能降低结构地震响应，还使结构水平摇晃加剧，倾覆风险增加，抗震性能反而降低，散失隔震功能。

鉴于上述原因，本发明提出一种采用菱形支撑的三维隔震装置，具有在地震作用下竖向隔震变形能力、竖向隔震周期长、耗能能力强、摇摆运动抑制能力强的特性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采用菱形支撑的三维隔震装置，该三维隔震装置能够具有防止上部结构在竖向地震作用下发生整体倾覆、整体摇摆幅度过大，同时具有竖向大变形能力，具有竖向隔震长周期的性能，可运用于隔震支座。

本发明提供一种采用菱形支撑的三维隔震装置，包括：上固定板、下固定板以及设置于二者间的竖向隔震结构和水平隔震结构，所述竖向隔震结构包括多组菱形支撑组件、抗摇摆桁架组件和抗倾覆变形组件；

所述上固定板和所述下固定板的相对侧表面至少设置有四组相对应的上连接支座和下连接支座，所述菱形支撑组件的顶部和底部分别与所述上连接支座的耳板和所述下连接支座的耳板可拆卸连接，所述菱形支撑组件包括两组相对设置的单支撑板和两组相对设置的双支撑板，所述单支撑板的端部和所述双支撑板的端部依次配合转动连接呈菱形，每两组相对设置的所述菱形支撑组件的中部设置有相平行布置的依次穿过所述双支撑板和所述单支撑板的第一横杆和第二横杆；

所述抗摇摆桁架组件包括多组两端分别与相对设置的所述菱形支撑组件的所述双支撑板或所述单支撑板固定连接的框式桁架；

所述抗倾覆变形组件包括多根连杆以及变形耗能机构，所述连杆的两端依次穿过所述第一横杆和所述第二横杆，并与其通过紧固件固定连接，所述变形耗能机构至少限位设置于所述连杆的一端；

所述水平隔震结构的顶部和底部分别与所述下连接支座和所述下固定板固定连接，所述水平隔震结构通过摩擦或变形实现水平方向耗能隔震。

优选地，所述菱形支撑组件数量为四组，两两相对布置，所述菱形支撑组件上部的所述双支撑板和所述单支撑板的顶端与所述上连接支座的耳板通过连接螺栓和螺母配合固定连接，所述菱形支撑组件下部的所述双支撑板和所述单支撑板的底端与所述下连接支座的耳板通过连接螺栓和螺母配合固定连接，且所述单支撑板的顶端或底端夹于所述双支撑板的顶端或底端。

优选地，所述第一横杆和所述第二横杆水平布置，且所述第一横杆和所述第二横杆均为变截面实心圆柱，其两端截面小于其中部截面，所述第一横杆和所述第二横杆的两端分别穿过位于所述菱形支撑组件中部的所述双支撑板和所述单支撑板的连接孔，并与锁紧螺母配合安装。

优选地，所述连杆的数量为四根，所述第一横杆和所述第二横杆上开设有四组均匀间隔布置的相对应的通孔，各根所述连杆的两端分别穿过所述第一横杆和所述第二横杆上对应布置的所述通孔，且所述连杆与所述第一横杆相交处两侧分别安装有限位螺母，所述连杆与所述第二横杆相交处内侧安装有限位螺母，所述连杆与第二横杆相交处外侧安装有固定螺母。

优选地，所述连杆的至少一端设置有所述变形耗能机构，所述变形耗能机构的远离所述连杆端部一端安装有垫板和限位螺母。

优选地，所述变形耗能机构为碟形弹簧或高阻尼叠层橡胶层，所述碟形弹簧或所述高阻尼叠层橡胶层能够沿所述连杆的轴线发生形变，且所述碟形弹簧或所述高阻尼叠层橡胶层设置于所述连杆的一端或对称布置于所述连杆的两端。

优选地，所述水平隔震结构为单摩擦摆支座，所述单摩擦摆支座包括摩擦摆上连接板、滑块和摩擦摆下连接板，所述摩擦摆上连接板与所述下连接支座固定连接，所述滑块滑动安装于所述摩擦摆上连接板和所述摩擦摆下连接板间，所述摩擦摆下连接板与所述下固定板固定连接。

优选地，所述水平隔震结构为多层滑轨支座，其包括顶连接板、中连接板和底连接板，所述顶连接板和所述中连接板间设置有第一组导轨滑块，所述中连接板和所述底连接板间设置有第二组导轨滑块，所述第一组导轨滑块和所述第二组导轨滑块的相对滑动方向相垂直，且所述第一组导轨滑块和所述第二组导轨滑块的末端均设置有限位块。

优选地，所述水平隔震结构为双摩擦摆支座，所述双摩擦摆支座包括摩擦摆上连接板、滑块和摩擦摆下连接板，所述摩擦摆上连接板与所述下连接支座固定连接，所述滑块的顶部和底部分别与所述摩擦摆上连接板和所述摩擦摆下连接板滑动配合，所述摩擦摆下连接板与所述下固定板固定连接。

优选地，所述水平隔震结构为叠层橡胶支座，所述叠层橡胶支座的顶部通过顶连接板与所述下连接支座固定连接，所述叠层橡胶支座的底部通过底连接板与所述下固定板固定连接。

相比现有技术，本发明的技术方案具有以下有益效果：

1.本发明的三维隔震装置不仅可以起到竖向隔震的作用，而且可以通过抗摇摆桁架组件使得与上固定板连接的上部结构的整体摇摆运动受到约束，避免了在地震作用下上部结构的摇摆和倾覆效应，保证了上部结构的整体安全性，且配合水平隔震结构的布置，对于建筑起到三维减隔震作用；

2.本发明的三维隔震装置，将能消耗竖向地震能量的变形耗能机构水平放置，并且通过菱形支撑组件和抗摇摆桁架组件连接，使得结构在地震的竖向作用下，具有大变形能力、大耗能能力，确保了竖向隔震的可靠性；

3.本发明的三维隔震装置，其竖向隔震结构与水平隔震结构可分开使用，当隔震层仅有竖向隔震需求时，可不设水平隔震结构，能够满足不同工程的不同需求，拓宽了适用范围，确保了在结构运用中的多样性和可行性；

4.本发明的三维隔震装置，抗倾覆变形组件中的变形耗能机构至少限位设置于连杆的一端，通过拧紧限位螺母等限位件可使变形耗能机构拥有预紧力，提升了结构在地震竖向作用下的适用范围；

5.本发明的三维隔震装置，在抗摇摆桁架组件的约束作用下，其不同位置的竖向压缩量一致，避免了竖向隔震结构由于刚度误差引起的上部结构不均匀沉降，确保了三维隔震装置在日常承载状态下的稳定性；

6.本发明的三维隔震装置，运行原理简单，竖向隔震结构布置方便，同时避免了液压密封传动系统的使用，不存在密封件、油脂老化或漏油的问题，所采用的抗摇摆桁架组件、抗倾覆变形组件的连杆部件采用现行通用的建筑钢材，耐久性好，可靠性高，后期维护简单，运营成本低廉。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明实施例一采用菱形支撑的三维隔震装置的整体结构示意图；

图2为本发明实施例一中菱形支撑组件、抗摇摆桁架组件和抗倾覆变形组件的三维布置示意图；

图3为本发明实施例一中菱形支撑组件、抗摇摆桁架组件和抗倾覆变形组件(单侧碟形弹簧)的布置俯视示意图；

图4为本发明实施例一中菱形支撑组件、抗摇摆桁架组件和抗倾覆变形组件(双侧对称碟形弹簧)的布置俯视示意图；

图5为本发明实施例一中菱形支撑组件、抗摇摆桁架组件和抗倾覆变形组件的布置正视示意图；

图6为本发明实施例一中菱形支撑组件、抗摇摆桁架组件和抗倾覆变形组件的布置侧视示意图；

图7为本发明实施例一中菱形支撑组件三维结构示意图；

图8为本发明实施例一中抗摇摆桁架组件的三维结构示意图；

图9为本发明实施例一中抗倾覆变形组件的三维结构示意图；

图10为本发明实施例一中水平隔震结构(单摩擦摆)的三维结构示意图；

图11为本发明实施例一中水平隔震结构(单摩擦摆)的剖面图；

图12为本发明实施例二采用菱形支撑的三维隔震装置的整体结构示意图；

图13为本发明实施例二采用菱形支撑的三维隔震装置(去除上固定板)的结构示意图；

图14为本发明实施例二采用菱形支撑的三维隔震装置(双侧高阻尼叠层橡胶层)的平面示意图；

图15为本发明实施例三采用菱形支撑的三维隔震装置(布置方式一)的整体结构示意图；

图16为本发明实施例三采用菱形支撑的三维隔震装置(布置方式二)的整体结构示意图；

图17为本发明实施例三采用菱形支撑的三维隔震装置(布置方式二)中抗倾覆组件的结构示意图；

图18为本发明实施例四采用菱形支撑的三维隔震装置的布置示意图；

图19为本发明实施例五采用菱形支撑的三维隔震装置的三维结构示意图；

图20为本发明实施例五采用菱形支撑的三维隔震装置中水平隔震结构(多层滑轨支座)的三维结构示意图；

图21为本发明实施例六采用菱形支撑的三维隔震装置的三维结构示意图；

图22为本发明实施例六采用菱形支撑的三维隔震装置中水平隔震结构(叠层橡胶支座)的三维示意图

图23为本发明实施例七采用菱形支撑的三维隔震装置的三维结构示意图；

图24为本发明实施例七采用菱形支撑的三维隔震装置中水平隔震结构(双摩擦摆)的剖面示意图

图25为本发明实施例八采用菱形支撑的三维隔震装置的布置示意图。

附图标记说明：

1：上固定板；2：下固定板；3：上连接支座；4：菱形支撑组件；401：单支撑板；402：双支撑板；5：抗摇摆桁架组件；501：框式桁架；6：抗倾覆变形组件；601：连杆；602：限位螺母；603：垫板；604：碟形弹簧；605：高阻尼叠层橡胶层；6051：橡胶垫；6052：橡胶垫板；7：下连接支座；801：第一横杆；802：第二横杆；9：单摩擦摆支座或双摩擦摆支座；901：摩擦摆上连接板；902：滑块；903：摩擦摆下连接板；10：抗倾覆组件；1001：抗倾覆上支座；1002：第一连接板；1003：第二连接板；1004：抗倾覆下支座；1005：加固板；11：多层滑轨支座；1101：顶连接板；1102：中连接板；1103：底连接板；1104：第一组导轨滑块；1105：第二组导轨滑块；1106：限位块；12：叠层橡胶支座。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"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。

此外，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所述特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

本发明提供一种采用菱形支撑的三维隔震装置，用于设置于建筑的隔震层内，能够在地震作用下具有竖向隔震变形能力强、竖向隔震周期长、耗能能力强、抗摇摆运动能力强的性能。

如图1-11所示，上述采用菱形支撑的三维隔震装置包括：上固定板1、下固定板2以及设置于二者间的竖向隔震结构和水平隔震结构，竖向隔震结构的顶部通过多个上连接支座3与上固定板1固定连接，竖向隔震结构包括多组菱形支撑组件4、抗摇摆桁架组件5和抗倾覆变形组件6，竖向隔震结构的底部通过下连接支座7与水平隔震结构相接，水平隔震结构底部与下固定板2固定连接。

上固定板1和下固定板2平行布置，且二者的相对侧表面上至少设置有四组相对应的上连接支座3和下连接支座7，上连接支座3和下连接支座7分别设置于上固定板1或下固定板2的四角处，菱形支撑组件4的数量与上连接支座3的数量相对应，各个菱形支撑组件4的顶部和底部分别与各上连接支座3的耳板和下连接支座7的耳板可拆卸连接，菱形支撑组件4包括两组相对设置的单支撑板401和两组相对设置的双支撑板402，其中，相邻的单支撑板401的端部夹于双支撑板402的端部内侧，且二者呈90度依次配合转动连接呈菱形，每两组相对设置的菱形支撑组件4的中部设置有相平行布置的依次穿过双支撑板402和单支撑板401的连接处的第一横杆801和第二横杆802，第一横杆801和第二横杆802的轴线均与上固定板1或下固定板2相平行。

抗摇摆桁架组件5包括多组两端分别与相对设置的菱形支撑组件4的双支撑板402或单支撑板401固定连接的框式桁架501，两组菱形支撑组件4间框式桁架501的数量为四组，框式桁架501设置于各组双支撑板402或单支撑板401所确定的平面内，且框式桁架501与第一横杆801或第二横杆802错开布置，菱形支撑组件4和抗摇摆桁架组件5能够组成抵抗倾覆力矩，确保上部结构的整体性和可靠性。

抗倾覆变形组件6包括多根连杆601以及安装于连杆601上的变形耗能机构，连杆601的两端依次穿过第一横杆801和第二横杆802，并与其通过紧固件固定连接，变形耗能机构至少限位设置于连杆601的一端。

水平隔震结构的顶部和底部分别与下连接支座7和下固定板2固定连接，水平隔震结构通过摩擦或变形实现水平方向耗能隔震。

在本实施例中，菱形支撑组件4数量为四组，两两相对布置，菱形支撑组件4上部的双支撑板402和单支撑板401的顶端与上连接支座3的耳板同时通过连接螺栓和螺母配合固定连接，菱形支撑组件4下部的双支撑板402和单支撑板401的底端与下连接支座7的耳板同时通过连接螺栓和螺母配合固定连接，且单支撑板401的顶端或底端夹于双支撑板402的顶端或底端。第一横杆801和第二横杆802均水平布置，即二者的轴线与上固定板1或下固定板2相平行，且第一横杆801和第二横杆802均为变截面实心圆柱，其两端截面小于其中部截面，第一横杆801和第二横杆802的两端分别穿过位于两组菱形支撑组件4中部的双支撑板402和单支撑板401配合的两个连接孔，并在菱形支撑组件4外侧处与锁紧螺母配合安装，其中，第二横杆802位于靠近下固定板2的边沿一侧。

在本实施例中，连杆601的数量为四根，左右两侧对称布置的第一横杆801和第二横杆802的中部分别开设有四组均匀间隔布置的且相对应的通孔，各根连杆601的两端分别依次穿过左右两侧的第一横杆801和第二横杆802上对应布置的通孔，且连杆601与第一横杆801相交处两侧分别安装有限位螺母602，连杆601与第二横杆802相交处内侧安装有限位螺母602，连杆601与第二横杆802相交处外侧安装有固定螺母。连杆601的至少一端设置有变形耗能机构(如图3和图4所示，分别为连杆601一端布置和两端对称布置变形耗能机构)，变形耗能机构靠近连杆601中部一侧安装有垫板603和限位螺母602，通过上述结构能够保证位移的传递，限制了三维隔震装置竖向位移回弹，避免三维隔震层在外力作用下发生上顶的位移。

在本实施例中，上述变形耗能机构为碟形弹簧604，碟形弹簧604有多组，两根连杆601上的碟形弹簧604位于靠近第一横杆801一端，另外两根连杆601上的碟形弹簧604位于远离第一横杆801一端，碟形弹簧604的靠近第一横杆801一端安装有垫板603。当然，碟形弹簧604可以在连杆601上关于其中点对称布置，对称布置的碟形弹簧604，可运用于倾覆需求较低的结构或者构件。碟形弹簧604与第一横杆801相接处同样设置有垫板603，垫板603可起到缓冲作用，确保碟形弹簧604作用的发挥，同时保证了第一横杆801的耐久性；碟形弹簧604靠近连杆601中部一侧通过垫板603与限位螺母602连接，限位螺母602抑制住碟形弹簧604朝向连杆601中部的运动，为其提供可靠的恢复力，同时拧紧碟形弹簧604获得预紧力；通过碟形弹簧604自身刚度消耗振动能量，可以达到高效率减隔振的目的。

在本实施例中，框式桁架501与两组菱形支撑组件4中单支撑板401所确定平面或双支撑板402所确定平面相平行，框式桁架501由两个交叉桁架连接而成，且框式桁架501的两端通过焊接固定于单支撑板401或双支撑板402上，且框式桁架501与第一横杆801和第二横杆802相错开，确保抗摇摆桁架组件5运行过程中不受干扰，在抗摇摆桁架组件5与菱形支撑组件4的共同作用下，三维隔震装置能够获得不同水平方向上对上部结构的整体摇摆的约束作用，且保证三维隔震装置的整体性。

在本实施例中，水平隔震结构为单摩擦摆支座9，单摩擦摆支座9的数量与菱形支撑组件4的数量相同，其位置相对应，单摩擦摆支座9包括摩擦摆上连接板901、滑块902和摩擦摆下连接板903，摩擦摆上连接板901顶部与下连接支座7底部固定连接，滑块902滑动安装于摩擦摆上连接板901和摩擦摆下连接板903间，摩擦摆下连接板903底部与下固定板2固定连接。滑块902的上表面为凸出的圆弧曲面，摩擦摆上连接板901的底部为与其配合的内凹弧面，二者配合可实现水平方向的摩擦耗能，从而提供了三维隔震装置的水平隔震功能。

实施例二

如图12、13、14所示，本实施例与实施例一的区别之处在于变形耗能机构为高阻尼叠层橡胶层605，高阻尼叠层橡胶层605由模块化层并联的橡胶垫6051组成，在本实施例中，橡胶垫6051的数量为四层，相邻的橡胶垫6051间设置有与其粘接的橡胶垫板6052。高阻尼叠层橡胶层605安装于连杆601上，其设置于连杆601的一端或对称布置于连杆601的两端，高阻尼叠层橡胶层605的靠近连杆601中部一端同样设置有限位螺母602。高阻尼叠层橡胶层605由模块化层并联的橡胶垫6051组成，可以根据不同的工况组合成具有不同竖向刚度的三维隔震装置，并且由于采用了模块化的形式，避免了大体积橡胶硫化所存在的技术问题。

高阻尼叠层橡胶层605的橡胶垫6051与橡胶垫板6052连接，确保了由第一横杆801和第二横杆802传递的位移与力能够平稳过渡到高阻尼叠层橡胶层605，保证机构的有效性，通过高阻尼叠层橡胶层605自身阻尼消耗振动能量，达到高效率减隔振的目的。

实施例三

如图15-17所示，相比实施例一，在本实施例中，装置的长边、短边或四组连杆601的中间增加一组抗倾覆组件10，抗倾覆组件10包括抗倾覆上支座1001、第一连接板1002、第二连接板1003和抗倾覆下支座1004，其中，抗倾覆上支座1001固定于上固定板1底部，第一连接板1002上端通过螺栓穿过抗倾覆上支座1001的耳板与其连接并通过螺母锁紧，第二连接板1003下端通过通过螺栓穿过抗倾覆下支座1004的耳板与其连接并通过螺母锁紧，第一连接板1002和第二连接板1003通过螺栓和螺母连接，二者弯折布置，且固定后弯折向远离碟形弹簧604一侧。当抗倾覆组件10设置于装置长边及短边外侧时，不同的抗倾覆组件10的第一连接板1002和第二连接板1003连接点间通过加固板1005转动连接，使各抗倾覆组件10能同步动作。当抗倾覆组件10设于中部时，第一连接板1002和第二连接板1003为单板或双板，当第一连接板1002和第二连接板1003为单板时，二者分别设置于连杆601的两侧，当第一连接板1002和第二连接板1003为双板时，二者夹于连杆601外侧，且连杆601穿过螺栓上通孔，从而使抗倾覆组件10固定于上固定板1和下固定板2之间，并随着连杆601的运动而运动，提高了结构的抗倾覆能力，保证了结构的可靠性和安全性。

实施例四

如图18所示，在本实施例中，菱形支撑组件4的数量为八件，其呈两件一组分别相对设置于下固定板2的四边处，抗摇摆桁架组件5数量为四组，分别设置于相对设置的菱形支撑组件4间，每两组相对的抗摇摆桁架组件5间通过抗倾覆变形组件6相连接，两组抗倾覆变形组件6间垂直布置，其中一组抗倾覆变形组件6中各连杆601在与另一组抗倾覆变形组件6中的连杆601的交接位置处设置有开槽口，开槽口沿着连杆601的长度方向设置，避免两组抗倾覆变形组件6的连杆601间发生干涉。

实施例五

如图19、20所示，在本实施例中，水平隔震结构为多层滑轨支座11，其包括顶连接板1101、中连接板1102和底连接板1103，顶连接板1101和中连接板1102间设置有第一组导轨滑块1104，中连接板1102和底连接板1103间设置有第二组导轨滑块1105，第一组导轨滑块1104和第二组导轨滑块1105的相对滑动方向相垂直。第一组导轨滑块1104包括固定于顶连接板1101下侧的两道或多道水平平行导轨，每道导轨的两个侧面分别设有侧面滑动凹槽，且每道导轨上嵌有与导轨配合的若干滑块，导轨末端设有限位块1106，限位块1106与导轨上滑块之间设有弹簧连接；第二组导轨滑块1105包括固定于中连接板1102下侧的两道或多道水平平行导轨，其水平布置方向与第一组导轨滑块1104正交，且每道导轨的两个侧面分别设有侧面滑动凹槽，并嵌装有与其配合的滑块，滑块上侧半包覆咬合于滑动凹槽，三维隔震装置的水平隔震结构与竖向隔震结构为可分离式，竖向隔震与水平隔震都能很好的发挥其功能，保证上部结构在三向地震作用下的安全性。

实施例六

如图21、22所示，水平隔震结构为叠层橡胶支座12，叠层橡胶支座12的顶部通过顶连接板1101与下连接支座7固定连接，叠层橡胶支座12的底部通过底连接板1103与下固定板2固定连接，叠层橡胶支座12也采用分离式。

实施例七

如图23、24所示，在本实施例中，水平隔震结构为双摩擦摆支座9，双摩擦摆支座9包括摩擦摆上连接板901、滑块902和摩擦摆下连接板903，摩擦摆上连接板901与下连接支座7固定连接，滑块902的顶部和底部分别与摩擦摆上连接板901和摩擦摆下连接板903滑动配合，在本实施例中，滑块902的顶部和底部均呈弧面，摩擦摆下连接板903与下固定板2固定连接，在受到水平作用时可通过双摩擦副实现水平摩擦耗能。

实施例八

如图25所示，本发明三维隔震装置的布置方式为多种，可以实施案一到七单独作为三维隔震支座使用，也可以将实施例一中的隔震装置整体进行环绕布置。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种采用菱形支撑的三维隔震装置，其特征在于，包括：上固定板、下固定板以及设置于二者间的竖向隔震结构和水平隔震结构，所述竖向隔震结构包括多组菱形支撑组件、抗摇摆桁架组件和抗倾覆变形组件；

所述上固定板和所述下固定板的相对侧表面至少设置有四组相对应的上连接支座和下连接支座，所述菱形支撑组件的顶部和底部分别与所述上连接支座的耳板和所述下连接支座的耳板可拆卸连接，所述菱形支撑组件包括两组相对设置的单支撑板和两组相对设置的双支撑板，所述单支撑板的端部和所述双支撑板的端部依次配合转动连接呈菱形，每两组相对设置的所述菱形支撑组件的中部设置有相平行布置的依次穿过所述双支撑板和所述单支撑板的第一横杆和第二横杆；

所述抗摇摆桁架组件包括多组两端分别与相对设置的所述菱形支撑组件的所述双支撑板或所述单支撑板固定连接的框式桁架；

所述抗倾覆变形组件包括多根连杆以及变形耗能机构，所述连杆的两端依次穿过所述第一横杆和所述第二横杆，并与其通过紧固件固定连接，所述变形耗能机构至少限位设置于所述连杆的一端；

所述水平隔震结构的顶部和底部分别与所述下连接支座和所述下固定板固定连接，所述水平隔震结构通过摩擦或变形实现水平方向耗能隔震。

2.根据权利要求1所述的采用菱形支撑的三维隔震装置，其特征在于，所述菱形支撑组件数量为四组，两两相对布置，所述菱形支撑组件上部的所述双支撑板和所述单支撑板的顶端与所述上连接支座的耳板通过连接螺栓和螺母配合固定连接，所述菱形支撑组件下部的所述双支撑板和所述单支撑板的底端与所述下连接支座的耳板通过连接螺栓和螺母配合固定连接，且所述单支撑板的顶端或底端夹于所述双支撑板的顶端或底端。

3.根据权利要求2所述的采用菱形支撑的三维隔震装置，其特征在于，所述第一横杆和所述第二横杆水平布置，且所述第一横杆和所述第二横杆均为变截面实心圆柱，其两端截面小于其中部截面，所述第一横杆和所述第二横杆的两端分别穿过位于所述菱形支撑组件中部的所述双支撑板和所述单支撑板的连接孔，并与锁紧螺母配合安装。

4.根据权利要求1所述的采用菱形支撑的三维隔震装置，其特征在于，所述连杆的数量为四根，所述第一横杆和所述第二横杆上开设有四组均匀间隔布置的相对应的通孔，各根所述连杆的两端分别穿过所述第一横杆和所述第二横杆上对应布置的所述通孔，且所述连杆与所述第一横杆相交处两侧分别安装有限位螺母，所述连杆与所述第二横杆相交处内侧安装有限位螺母，所述连杆与第二横杆相交处外侧安装有固定螺母。

5.根据权利要求4所述的采用菱形支撑的三维隔震装置，其特征在于，所述连杆的至少一端设置有所述变形耗能机构，所述变形耗能机构的远离所述连杆端部一端安装有垫板和限位螺母。

6.根据权利要求5所述的采用菱形支撑的三维隔震装置，其特征在于，所述变形耗能机构为碟形弹簧或高阻尼叠层橡胶层，所述碟形弹簧或所述高阻尼叠层橡胶层能够沿所述连杆的轴线发生形变，且所述碟形弹簧或所述高阻尼叠层橡胶层设置于所述连杆的一端或对称布置于所述连杆的两端。

7.根据权利要求1所述的采用菱形支撑的三维隔震装置，其特征在于，所述水平隔震结构为单摩擦摆支座，所述单摩擦摆支座包括摩擦摆上连接板、滑块和摩擦摆下连接板，所述摩擦摆上连接板与所述下连接支座固定连接，所述滑块滑动安装于所述摩擦摆上连接板和所述摩擦摆下连接板间，所述摩擦摆下连接板与所述下固定板固定连接。

8.根据权利要求1所述的采用菱形支撑的三维隔震装置，其特征在于，所述水平隔震结构为多层滑轨支座，其包括顶连接板、中连接板和底连接板，所述顶连接板和所述中连接板间设置有第一组导轨滑块，所述中连接板和所述底连接板间设置有第二组导轨滑块，所述第一组导轨滑块和所述第二组导轨滑块的相对滑动方向相垂直，且所述第一组导轨滑块和所述第二组导轨滑块的末端均设置有限位块。

9.根据权利要求1所述的采用菱形支撑的三维隔震装置，其特征在于，所述水平隔震结构为双摩擦摆支座，所述双摩擦摆支座包括摩擦摆上连接板、滑块和摩擦摆下连接板，所述摩擦摆上连接板与所述下连接支座固定连接，所述滑块的顶部和底部分别与所述摩擦摆上连接板和所述摩擦摆下连接板滑动配合，所述摩擦摆下连接板与所述下固定板固定连接。

10.根据权利要求1所述的采用菱形支撑的三维隔震装置，其特征在于，所述水平隔震结构为叠层橡胶支座，所述叠层橡胶支座的顶部通过顶连接板与所述下连接支座固定连接，所述叠层橡胶支座的底部通过底连接板与所述下固定板固定连接。