CN116856576A - 一种振震双控的隔震支座 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种振震双控的隔震支座，涉及建筑隔震技术领域。该隔震支座包括：设于隔震层内的至少一组滑移隔震组件和竖向隔振组件，竖向隔振组件与滑移隔震组件固定连接，滑移隔震组件和竖向隔振组件分别用于隔离水平地震作用和竖向振动作用；滑移隔震组件包括滑移摩擦底座和至少一组滑动块以及滑移摩擦面，滑移摩擦面设置于滑移摩擦底座上；竖向隔振组件包括连接板、限位槽、限位橡胶和至少一层橡胶体缓冲层，橡胶体缓冲层放置于限位槽内，限位橡胶设置于橡胶体缓冲层外侧和限位槽内壁间，连接板覆盖限位槽槽口，且连接板两侧分别与限位槽和滑移摩擦底座固定连接。该隔震支座能够能够满足水平和竖直方向的隔振/震需求，且效果好。
Description
技术领域
本发明涉及建筑隔震结构技术领域，尤其是涉及一种振震双控的隔震支座。
背景技术
建筑隔震技术在目前建筑中得到了广泛使用，其主要特点是在隔震层布置隔震支座用于耗散水平地震作用产生的能量，延长上部结构周期，保证上部结构的安全。传统的隔震支座主要分为橡胶支座和摩檫摆支座等，这些支座已经在建筑领域得到了广泛应用。
随着现代社会生活和现代工业技术的快速发展，各类道路、轨道交通技术得到了较大的发展，轨道交通的运行时速实现质的飞跃，但是列车在高速运行时会产生较大的振动波，所产生的振动波会使轨道沿线的建筑物产生振动从而产生二次辐射噪声，对居住者正常生活造成较大影响，其中对于地铁沿线建筑物的影响尤为明显。因此，对抵御交通环境振动，保证建筑物使用的舒适度和设备正常运营等的需求日益增加，要求隔震支座既具有隔离地震的作用，同时具有隔离环境振动的作用，即兼具振震双控功能。
此外，由于交通枢纽附近的建筑物往往楼层高、体量大，其所需的隔震支座尺度和承载能力需求也越来越高。然而，现行成熟的隔震支座产品无法满足上述需求，具体表现如下：
1)天然橡胶隔震支座(LNR支座)、铅芯橡胶隔震支座(LRB支座)、高阻尼橡胶隔震支座(HDR支座)、弹性滑板隔震支座(SLB支座)等，上述隔震支座仅具有隔离水平向地震作用的功能，且造价昂贵；这些隔震支座产品为了确保其在竖向荷载作用下的支座稳定性，第一形状系数S1(支座中单层橡胶层的有效承压面积与其自由侧表面积之比)与第二形状系数S2(内部橡胶层直径或有效宽度与内部橡胶总厚度之比)均采用较大的数值(S1＞15，S2＞5)，使支座的竖向刚度很大，不具备隔振功能；
2)目前主流的改善隔震支座其竖向隔振采用厚叠层(厚肉型)橡胶支座方案，即增大支座的单层橡胶层厚，使单层橡胶自由侧表面积增加，然而该方式对支座竖向刚度的降低程度依然非常有限，其原因主要在于：为了保持支座的稳定性和结构安全性，单层橡胶层厚度的增大幅度较为有限，仅能有限地降低第一形状系数S1,使得在实际工程应用中仍无法将隔振频率降低至10Hz以下，不仅不能高效隔振，还可能造成对交通环境振动低频段成分的放大，使隔振功能散失，因此难以推广；
3)现行成熟的隔震支座产品无法兼具长周期隔震及具有较大的竖向承载能力。
鉴于上述原因，本发明提出一种振震双控的隔震支座，以解决上述技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种振震双控的隔震支座，该隔震支座能够能够满足水平和竖直方向的隔振/震需求，具有竖向刚度低、阻尼高、稳定性好、隔震/隔振效果好、制造工艺可控、成本低廉等优势。
本发明提供一种振震双控的隔震支座，包括：设置于建筑物隔震层内的至少一组滑移隔震组件和至少一组竖向隔振组件，所述竖向隔振组件的顶部或底部与所述滑移隔震组件固定连接，所述滑移隔震组件和所述竖向隔振组件分别用于隔离水平地震作用和竖向振动作用；
所述滑移隔震组件包括滑移摩擦底座和至少一组滑动块以及与其配合的滑移摩擦面，所述滑移摩擦面设置于所述滑移摩擦底座上；
所述竖向隔振组件包括连接板、限位槽、限位橡胶和至少一层橡胶体缓冲层，所述橡胶体缓冲层放置于所述限位槽内，所述限位橡胶设置于所述橡胶体缓冲层的外侧和所述限位槽的内壁间，所述连接板覆盖所述限位槽的槽口，且所述连接板的两侧分别与所述限位槽和所述滑移摩擦底座固定连接。
优选地，所述橡胶体缓冲层包括安装板和与其一体成型的呈间隔排列布置的多个橡胶体，所述橡胶体的两端分别由所述安装板的两侧伸出，所述橡胶体的形状为圆柱状、正方体或长方体。
优选地，相邻排或相邻列的所述橡胶体的数量依次为n、n-1、n，n为不小于3的自然数。
优选地，所述限位橡胶为环形，所述限位橡胶的顶部或底部与所述连接板固定连接。
优选地，所述滑移摩擦面为内凹球面，所述滑动块的顶部或底部为与其配合滑动的外凸球面。
优选地，所述滑移摩擦面通过多组螺栓固定于所述滑移摩擦底座表面。
优选地，所述滑移隔震组件和所述竖向隔振组件的数量均为一组，所述滑移隔震组件包括一组所述滑动块以及所述滑移摩擦面，所述滑动块的底部与所述滑移摩擦面滑动配合，所述滑动块的顶部设有与其固定连接的上固定板，所述上固定板与建筑隔震层的上部结构固定连接，所述限位槽的底部设有下固定板，所述下固定板与建筑隔震层的下部结构固定连接。
优选地，所述橡胶体缓冲层的数量为三层，每层所述橡胶体缓冲层中所述橡胶体呈5排5列布置，相邻排和相邻列的所述橡胶体的布置方式均为3+2+3+2+3，且相邻排或相邻列的所述橡胶体间隔布置。
优选地，所述滑移隔震组件和所述竖向隔振组件的数量均为两组，两组所述滑移隔震组件共用同一所述滑动块，所述滑动块的顶部和底部分别与一所述滑移摩擦面滑动配合，两组所述滑移隔震组件的顶部通过上连接板与一组所述竖向隔振组件固定连接，两组所述滑移隔震组件的底部通过下连接板与另一组所述竖向隔振组件固定连接。
优选地，所述滑移隔震组件和所述竖向隔振组件的数量均为一组，所述滑移隔震组件包括四组所述滑动块以及分别与其滑动配合的所述滑移摩擦面，各组所述滑动块的顶部分别通过支座板与上固定板固定连接，所述竖向隔振组件包括四组并联布置的所述橡胶体缓冲层，所述上固定板与建筑隔震层的上部结构固定连接，所述限位槽的底部与建筑隔震层的下部结构固定连接。
相比现有技术，本发明的技术方案具有以下有益效果：
1.本发明隔震支座中滑移隔震组件为由滑动块和滑移摩擦面组成大尺寸的摩擦摆结构，通过滑动块与滑移摩擦面之间的摩擦力耗散地震能量，从而降低水平方向的地震波对隔震层上方建筑物的影响，大尺寸的滑移摩擦面允许大尺寸位移，实现长周期隔震；
2.本发明隔震支座中的竖向隔振组件由橡胶体缓冲层、限位槽和限位橡胶组装而成，即竖向隔振组件采用多个体量较小的橡胶体代替传统的叠层橡胶支座硫化为一体的橡胶层，在同等承压面积条件下，该支座橡胶体缓冲层自由侧表面积相比传统叠层橡胶支座层的自由侧表面积具有数倍至十数倍的增加，使得仅需略微提高橡胶体缓冲层的层厚，即可使第一形状系数S1(支座中单层橡胶层的有效承压面积与其自由侧表面积之比)呈数倍至数十倍的降低，而S1与支座的竖向刚度呈强正相关关系，进而可高效降低支座的竖向刚度，使支座获得良好的低频隔振性能，可高效隔离绝大部分频段的环境振动；
3.本发明隔震支座，解决了传统隔震支座产品水平位移小、竖向刚度过大的问题，提出了能够实现大位移、长周期隔震、高效降低叠层橡胶竖向刚度的支座结构；解决已有振震双控支座稳定性弱和支座橡胶单元水平变形大的问题，提出了使用连接板、限位橡胶、限位槽内置橡胶体缓冲层的支座结构，限制橡胶体缓冲层水平向大尺度变形，本发明隔震支座，能够达到振震双控的目的，既能满足建筑的抗震要求，又能减少竖向振动传递至上层建筑，使上方居民在保证居住安全的同时也能享受到舒适的居住环境。
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为本发明实施例一振震双控的隔震支座的整体结构示意图；
图2为本发明实施例一中滑移隔震组件的爆炸图；
图3为本发明实施例一中竖向隔振组件的爆炸图；
图4为本发明实施例一振震双控的隔震支座的整体结构爆炸图；
图5为本发明实施例一中橡胶体缓冲层的平面布置图；
图6为本发明实施例二振震双控的隔震支座的整体结构示意图；
图7为本发明实施例三振震双控的隔震支座的整体结构示意图；
图8为本发明实施例三振震双控的隔震支座中滑移隔震组件的平面布置图；
附图标记说明：
1：滑移隔震组件；11：滑移摩擦底座；12：滑动块；13：滑移摩擦面；14：螺栓；2：竖向隔振组件；21：连接板；22：限位槽；23：限位橡胶；24：橡胶体缓冲层；241：安装板；242：橡胶体；3：上固定板；4：下固定板；5：上连接板；6：下连接板；7：支座板。
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
如图1-5所示，本实施例中提供了一种振震双控的隔震支座，包括：设置于建筑物隔震层内的至少一组滑移隔震组件1和至少一组竖向隔振组件2，竖向隔振组件2的顶部或底部与滑移隔震组件1固定连接，其中，滑移隔震组件1用于隔离水平地震作用，竖向隔振组件2用于隔离竖向振动作用。
滑移隔震组件1包括滑移摩擦底座11、至少一组滑动块12以及与其配合的滑移摩擦面13，滑移摩擦面13设置于滑移摩擦底座11上并与其固定连接，滑动块12和滑移摩擦面13间组成大尺寸的可相对滑动摩擦的摩擦摆结构，通过摩擦力耗散地震能量，从而降低水平方向的地震波对隔震层上方建筑物的影响，通过滑动块12在滑移摩擦面13上的大尺寸位移，可实现长周期隔震。
竖向隔振组件2包括连接板21、限位槽22、限位橡胶23和至少一层橡胶体缓冲层24，橡胶体缓冲层24叠放于限位槽22内，限位橡胶23设置于橡胶体缓冲层24的外侧和限位槽22的内壁间，连接板21覆盖限位槽22的槽口，且连接板21的两侧分别与限位槽22和滑移摩擦底座11固定连接。
具体地，橡胶体缓冲层24包括安装板241和与其一体成型的呈间隔排列布置的多个橡胶体242，相邻排或相邻列的橡胶体242的数量依次为n、n-1、n，n为不小于3的自然数。在本实施例中，橡胶体242为与安装板241一体成型的圆柱状的叠层橡胶层，橡胶体242的顶端和底端分别由安装板241的两侧伸出，能够起到对竖向振动的缓冲作用。在其他实施例中，橡胶体242也可替换为正方体或长方体形状，其同样可以起到对竖向振动缓冲的作用。限位槽2的槽体呈方形，限位橡胶23为环形，限位橡胶23的顶部或底部与连接板21固定连接。
具体地，滑移摩擦面13通过多组螺栓14固定于滑移摩擦底座11的表面，防止其相对滑移摩擦底座11产生水平移动。滑移摩擦面13为内凹球面，滑动块12的顶部或底部为与其配合滑动的外凸球面，二者表面均为可产生相对滑动的具有一定粗糙度的糙面。
在本实施例中，滑移隔震组件1和竖向隔振组件2的数量均为一组，滑移隔震组件1包括一组滑动块12以及滑移摩擦面13，滑动块12的底部与滑移摩擦面13滑动配合，滑动块12的顶部设有与其固定连接的上固定板3，上固定板3与建筑隔震层的上部结构固定连接，限位槽22的底部设有下固定板4，下固定板4与建筑隔震层的下部结构固定连接。
在本实施例中，橡胶体缓冲层24的数量为三层，其安装板241的外轮廓呈方形，且安装板241的边长小于限位槽22的槽宽，三层橡胶体缓冲层24呈堆叠布置于限位槽22内，限位橡胶23围在圆形橡胶单元24的外侧，且限位橡胶23的顶端与连接板21固定连接，能够保护各层橡胶体缓冲层24，起到限制其水平方向的大尺度变形的作用。每层橡胶体缓冲层24中的橡胶体242呈5排5列布置，相邻排和相邻列的橡胶体242的布置方式均为3+2+3+2+3，且相邻排或相邻列的橡胶体242间隔布置，比如第二排的各橡胶体242位于第一排和第三排与其最近的四个橡胶体242的对角线中点处。通过将橡胶体242错位布置灵活，且各个橡胶体242之间的间距可根据需求加大，使得在同等的支座承压面积和橡胶层总厚度的条件下，该支座的整体宽度显著增大，即第二形状系数S2(橡胶体242内部橡胶层直径或有效宽度与内部橡胶总厚度之比)显著增大，同时保持第一形状系数S1不受影响，由于S2与竖向隔振组件2承载时的防侧向屈曲稳定性呈强正相关关系，该竖向隔振组件2的防侧向屈曲稳定性可随S2的增大获得显著提高，同时保持支座的竖向刚度不受影响，使支座整体获得良好的承载稳定性。
实施例二
如图6所示，本实施例提供的振震双控的隔震支座，滑移隔震组件1和竖向隔振组件2的数量均为两组，两组滑移隔震组件1设置于隔震层的中部，两组滑移隔震组件1共用同一滑动块12，在本实施例中，滑动块12的顶部和底部均为外凸球面，其顶部和底部分别与一表面为内凹球面的滑移摩擦面13滑动配合，通过滑动块12与上下两侧的滑移摩擦面13之间的滑动配合实现对水平方向震动的消解，实现大位移的长周期隔震。
两组滑移隔震组件1的顶部通过上连接板5与一组位于其上方的竖向隔振组件2固定连接，两组滑移隔震组件1的底部通过下连接板6与另一组位于其下方的竖向隔振组件2固定连接，两组竖向隔振组件2的结构与实施例一完全相同，其中，位于上方的竖向隔震组件2倒置，其与下方的竖向隔震组件2关于滑动块12对称布置，两组竖向隔振组件2的限位槽2的顶部或底部分别与隔震层的上部结构或隔震层的下部结构固定连接。
本实施例通过两组滑移隔震组件1和竖向隔振组件2配合安装，能够显著地提高水平方向对地震波的隔离能力和竖直方向对振动的隔离能力。
实施例三
如图7、8所示，本实施例提供的振震双控的隔震支座，滑移隔震组件1和竖向隔振组件2的数量均为一组，其中，滑移隔震组件1包括四组滑动块12以及分别与其滑动配合的滑移摩擦面13，四组滑移摩擦面13均与滑移摩擦底座11通过螺栓14固定连接，滑移摩擦底座11表面为正方形，四组滑移摩擦面13分别居中设置于以滑移摩擦底座11表面中心为原点的四个象限内，滑移摩擦面13为内凹球面，其顶部分别设置有与其滑动摩擦配合的滑动块12，各个滑动块12的顶部分别通过支座板7与同一上固定板3固定连接。竖向隔振组件2包括四组并联布置的橡胶体缓冲层24，四组橡胶体缓冲层24呈田字形分布，其安装板241的相邻边沿间固定连接，四组并联布置的橡胶体缓冲层24放置于限位槽22内，每组橡胶体缓冲层24上的橡胶体241同样以3+2+3+2+3的形式布置，四组并联布置的橡胶体缓冲层24的外侧同样设置有限位橡胶23，限位橡胶23和限位槽22的顶部通过连接板21与滑移摩擦底座11固定连接，限位橡胶23能够避免四组并联布置的橡胶体缓冲层24受到较大的横向剪切力，从而避免其因受过大剪切力而造成过大变形被切断，导致上方结构不稳定，起到保护橡胶体缓冲层24防止其水平向大尺度变形的作用。上固定板3与建筑隔震层的上部结构固定连接，限位槽22的底部与建筑隔震层的下部结构固定连接。
本实施例通过采用多组摩擦摆结构并列以及多组橡胶体缓冲层24并联布置的方式，可以适用于更大面积规模的上层建筑的水平隔震和竖向隔振，相比传统隔震支座与竖向隔振元件串联的方式，其避免了串联布置使支座高度过大、支座外形过于细高、支座防侧屈稳定性被显著削弱等缺点，适用场合更加广泛。
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)
1.一种振震双控的隔震支座，其特征在于，包括：设置于建筑物隔震层内的至少一组滑移隔震组件和至少一组竖向隔振组件，所述竖向隔振组件的顶部或底部与所述滑移隔震组件固定连接，所述滑移隔震组件和所述竖向隔振组件分别用于隔离水平地震作用和竖向振动作用；
所述滑移隔震组件包括滑移摩擦底座和至少一组滑动块以及与其配合的滑移摩擦面，所述滑移摩擦面设置于所述滑移摩擦底座上；
所述竖向隔振组件包括连接板、限位槽、限位橡胶和至少一层橡胶体缓冲层，所述橡胶体缓冲层放置于所述限位槽内，所述限位橡胶设置于所述橡胶体缓冲层的外侧和所述限位槽的内壁间，所述连接板覆盖所述限位槽的槽口，且所述连接板的两侧分别与所述限位槽和所述滑移摩擦底座固定连接。
2.根据权利要求1所述的振震双控的隔震支座，其特征在于，所述橡胶体缓冲层包括安装板和与其一体成型的呈间隔排列布置的多个橡胶体，所述橡胶体的两端分别由所述安装板的两侧伸出，所述橡胶体的形状为圆柱状、正方体或长方体。
3.根据权利要求2所述的振震双控的隔震支座，其特征在于，相邻排或相邻列的所述橡胶体的数量依次为n、n-1、n，n为不小于3的自然数。
4.根据权利要求1所述的振震双控的隔震支座，其特征在于，所述限位橡胶为环形，所述限位橡胶的顶部或底部与所述连接板固定连接。
5.根据权利要求1所述的振震双控的隔震支座，其特征在于，所述滑移摩擦面为内凹球面，所述滑动块的顶部或底部为与其配合滑动的外凸球面。
6.根据权利要求1所述的振震双控的隔震支座，其特征在于，所述滑移摩擦面通过多组螺栓固定于所述滑移摩擦底座表面。
7.根据权利要求2-6中任一项所述的振震双控的隔震支座，其特征在于，所述滑移隔震组件和所述竖向隔振组件的数量均为一组，所述滑移隔震组件包括一组所述滑动块以及所述滑移摩擦面，所述滑动块的底部与所述滑移摩擦面滑动配合，所述滑动块的顶部设有与其固定连接的上固定板，所述上固定板与建筑隔震层的上部结构固定连接，所述限位槽的底部设有下固定板，所述下固定板与建筑隔震层的下部结构固定连接。
8.根据权利要求7所述的振震双控的隔震支座，其特征在于，所述橡胶体缓冲层的数量为三层，每层所述橡胶体缓冲层中所述橡胶体呈5排5列布置，相邻排和相邻列的所述橡胶体的布置方式均为3+2+3+2+3，且相邻排或相邻列的所述橡胶体间隔布置。
9.根据权利要求2-6中任一项所述的振震双控的隔震支座，其特征在于，所述滑移隔震组件和所述竖向隔振组件的数量均为两组，两组所述滑移隔震组件共用同一所述滑动块，所述滑动块的顶部和底部分别与一所述滑移摩擦面滑动配合，两组所述滑移隔震组件的顶部通过上连接板与一组所述竖向隔振组件固定连接，两组所述滑移隔震组件的底部通过下连接板与另一组所述竖向隔振组件固定连接。
10.根据权利要求3所述的振震双控的隔震支座，其特征在于，所述滑移隔震组件和所述竖向隔振组件的数量均为一组，所述滑移隔震组件包括四组所述滑动块以及分别与其滑动配合的所述滑移摩擦面，各组所述滑动块的顶部分别通过支座板与上固定板固定连接，所述竖向隔振组件包括四组并联布置的所述橡胶体缓冲层，所述上固定板与建筑隔震层的上部结构固定连接，所述限位槽的底部与建筑隔震层的下部结构固定连接。
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