CN118517072A - 一种抵抗竖向地震动的减隔震支座 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抵抗竖向地震动的减隔震支座，包括摩擦摆结构，摩擦摆结构的底端连接有斜撑结构，斜撑结构内侧设有缓冲结构，缓冲结构周侧设有调节结构，缓冲结构内侧设有导液结构，导液结构内侧设有冷却结构。本发明通过设有的摩擦摆结构与缓冲结构以及斜撑结构的配合使其支座具备水平方向以及竖向方向的减隔震功能，同时设有的调节结构可以对缓冲结构的碟簧的伸缩外扩位置进行限制，进而可以调节其竖直方向的最大振动幅度，防止振幅较大的地震造成的碟簧振动幅度过大导致的损坏，且设有的导液结构以及冷却结构可以利用地震产生的竖直方向的振动落差驱动冷却液循环传输的效果进行降温，防止其碟簧以及摩擦摆结构过热造成的机械疲劳。

Description

一种抵抗竖向地震动的减隔震支座

技术领域

本发明涉及建筑支座技术领域具体来说，涉及一种抵抗竖向地震动的减隔震支座。

背景技术

地震作为一种自然灾害，会对建筑物和桥梁等结构造成严重破坏。传统的隔震技术主要集中在水平方向的减震，而忽略了竖向地震动的影响。然而，在实际地震过程中，竖向地震同样会对结构造成显著的破坏，尤其是在持续时间较长的地震中，更容易引起结构的振动和损坏。

目前，常见的隔震支座如摩擦摆支座、橡胶支座等主要通过滑动和弹性变形来吸收地震能量，但在竖向地震作用下，这些支座的减震效果有限。此外，由于地震能量的持续作用，支座材料会发生温升，导致其性能下降和机械疲劳，严重影响支座的使用寿命和可靠性。

因此，亟须一种新型的减隔震支座，能够在水平方向和竖向方向上均具有良好的减震性能，并且能够有效散热，防止机械疲劳，从而提高结构在地震中的安全性和耐久性。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对相关技术中的问题，本发明提出一种抵抗竖向地震动的减隔震支座，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。

为此，本发明采用的具体技术方案如下：

一种抵抗竖向地震动的减隔震支座，包括摩擦摆结构，所述摩擦摆结构的底端连接有斜撑结构，所述斜撑结构内侧设有缓冲结构，所述缓冲结构周侧设有调节结构，所述缓冲结构内侧设有导液结构，所述导液结构内侧设有冷却结构。

进一步的，所述摩擦摆结构包括上连接件、滑动腔、滑动支承、下连接件、连接凹板，所述上连接件的底端设有下连接件，所述上连接件与所述下连接件之间开设有滑动腔，所述滑动腔内滑动连接有滑动支承，所述下连接件的底端连接有连接凹板，所述连接凹板的底面分别连接所述缓冲结构以及所述斜撑结构。

进一步的，所述斜撑结构包括安装底座、扩展固定块、粘滞阻尼器、测距仪，所述安装底座周侧固定连接有扩展固定块，所述扩展固定块上转动连接粘滞阻尼器，所述粘滞阻尼器的活动端转动连接有固定连接座，所述固定连接座固定安装在所述连接凹板的底面，所述扩展固定块同样固定安装有测距仪，所述测距仪与所述粘滞阻尼器相匹配。

进一步的，所述缓冲结构包括支撑碟簧、限位槽、导热内腔，所述支撑碟簧周侧开设有限位槽，所述支撑碟簧的内侧开设有导热内腔，所述导热内腔内安装有导液结构，所述限位槽匹配设有调节结构，所述支撑碟簧的顶端支撑有所述连接凹板。

进一步的，所述调节结构包括调节电机、减速器、螺纹杆、螺纹块、连接臂、液压杆、限位杆，所述调节电机的驱动端连接有减速器，所述减速器的输出端连接有螺纹杆，所述螺纹杆上传动连接有螺纹块，所述螺纹块上转动连接有连接臂。

进一步的，所述连接臂的一端转动连接有液压杆，所述液压杆的驱动端固定连接有限位杆，所述限位杆与所述限位槽相匹配。

进一步的，所述导液结构包括第一环形槽、第二环形槽、第三环形槽、橡胶膨胀节，所述第一环形槽的底端设有第二环形槽，所述第二环形槽的底端设有第三环形槽。

进一步的，所述第一环形槽与第二环形槽之间以及所述第二环形槽与所述第三环形槽之间连通有橡胶膨胀节，所述第一环形槽固定连接在所述导热内腔的顶端，所述第三环形槽固定连接在所述导热内腔的底端。

进一步的，所述冷却结构包括连接板、冷却伸缩罩、空心弹簧、单向双通阀、导流罩、传动臂，所述连接板的底端连接有冷却伸缩罩，所述冷却伸缩罩内设有空心弹簧。

进一步的，所述空心弹簧的底端连通有单向双通阀，所述单向双通阀的外圈设有导流罩，所述连接板的一端表面转动连接有传动臂。

本发明的有益效果为：本发明通过设有的摩擦摆结构与缓冲结构以及斜撑结构的配合使其支座具备水平方向以及竖向方向的减隔震功能，同时设有的调节结构可以对缓冲结构的碟簧的伸缩外扩位置进行限制，进而可以调节其竖直方向的最大振动幅度，进而改变其振动频率，防止振幅较大的地震造成的碟簧振动幅度过大导致的损坏，同时可以转移缓冲载荷至其他结构，降低碟簧本身的缓冲载荷，且设有的导液结构以及冷却结构可以利用地震产生的竖直方向的振动落差驱动冷却液循环传输的效果进行降温，防止其碟簧以及摩擦摆结构过热造成的机械疲劳。

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是根据本发明实施例的一种抵抗竖向地震动的减隔震支座的主体结构示意图；

图2是根据本发明实施例的一种抵抗竖向地震动的减隔震支座的摩擦摆结构示意图；

图3是根据本发明实施例的一种抵抗竖向地震动的减隔震支座的斜撑结构示意图；

图4是根据本发明实施例的一种抵抗竖向地震动的减隔震支座的部分结构示意图；

图5是根据本发明实施例的一种抵抗竖向地震动的减隔震支座的缓冲结构示意图；

图6是根据本发明实施例的一种抵抗竖向地震动的减隔震支座的调节结构示意图；

图7是根据本发明实施例的一种抵抗竖向地震动的减隔震支座的导液结构示意图。

图8是根据本发明实施例的一种抵抗竖向地震动的减隔震支座的冷却结构示意图。

图中：

1、摩擦摆结构；101、上连接件；102、滑动腔；103、滑动支承；104、下连接件；105、连接凹板；2、斜撑结构；201、安装底座；202、扩展固定块；203、粘滞阻尼器；204、测距仪；3、缓冲结构；301、支撑碟簧；302、限位槽；303、导热内腔；4、调节结构；401、调节电机；402、减速器；403、螺纹杆；404、螺纹块；405、连接臂；406、液压杆；407、限位杆；5、导液结构；501、第一环形槽；502、第二环形槽；503、第三环形槽；504、橡胶膨胀节；6、冷却结构；601、连接板602、冷却伸缩罩；603、空心弹簧；604、单向双通阀；605、导流罩；606、传动臂。

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。

根据本发明的实施例，提供了一种抵抗竖向地震动的减隔震支座。

实施例一：

如图1-图8所示，根据本发明实施例的抵抗竖向地震动的减隔震支座，包括摩擦摆结构1，摩擦摆结构1的底端连接有斜撑结构2，斜撑结构2内侧设有缓冲结构3，缓冲结构3周侧设有调节结构4，缓冲结构3内侧设有导液结构5，导液结构5内侧设有冷却结构6。

摩擦摆结构1配合斜撑结构2形成支座的主要支撑结构，缓冲结构3则提高支座的竖直方向的减隔震能力，调节结构4对缓冲结构3的最大缓冲外扩的位置进行调节限制，使其可以改变其缓冲效果，导液结构5则配合冷却结构6，将其缓冲结构3在振动缓冲过程竖直方向的伸缩进行能量转化，使其可以对冷却液进行循环驱动以及进行冷却液降温的功能，防止持续时间较长的振动造成的缓冲结构3以及摩擦摆结构1的过热温升问题。

摩擦摆结构1包括上连接件101、滑动腔102、滑动支承103、下连接件104、连接凹板105，上连接件101的底端设有下连接件104，上连接件101与下连接件104之间开设有滑动腔102，滑动腔102内滑动连接有滑动支承103，下连接件104的底端连接有连接凹板105，连接凹板105的底面分别连接缓冲结构3以及斜撑结构2。

摩擦摆结构1的上连接件101连接建筑物的承重支柱，下连接件104通过连接凹板105与斜撑结构2以及缓冲结构3相连接，滑动支承103在滑动腔102进行滑动摩擦，滑动腔102的腔体表面为304不锈钢和玻璃纤维增强聚四氟乙烯构成，提供低摩擦系数的滑动表面，滑动支承103允许支座在水平方向上自由滑动，并在垂直方向上支撑荷载，连接凹板105为高强度的金属基复合材料，主要为铝基复合材料，通过在金属基体中嵌入增强纤维或颗粒，提供优异的强度、刚度和导热性能，不易变形，可以与缓冲结构3的支撑碟簧301实现热量传导。

斜撑结构2包括安装底座201、扩展固定块202、粘滞阻尼器203、测距仪204，安装底座201周侧固定连接有扩展固定块202，扩展固定块202上转动连接粘滞阻尼器203，粘滞阻尼器203的活动端转动连接有固定连接座，固定连接座固定安装在连接凹板105的底面，扩展固定块202同样固定安装有测距仪204，测距仪204与粘滞阻尼器203相匹配。

斜撑结构2的粘滞阻尼器203通过粘滞液体的流动耗散能量，提供稳定的减震效果，且由于是斜撑设计，因此可以同时对水平方向以及竖直方向的振动进行缓冲，且由于其两端是转动安装在扩展固定块202以及连接凹板105底端，因此其缓冲振动的过程中测距仪204可以检测其粘滞阻尼器203的斜撑高度变化，进而可以计算出缓冲过程的方向以及频率、振幅，粘滞阻尼器203的缓冲变化与支撑碟簧的缓冲变化相关，因此可以根据测距仪204检测到的数据变化来进行调节电机401的驱动调节。

缓冲结构3包括支撑碟簧301、限位槽302、导热内腔303，支撑碟簧301周侧开设有限位槽302，支撑碟簧301的内侧开设有导热内腔303，导热内腔303内安装有导液结构5，限位槽302匹配设有调节结构4，支撑碟簧301的顶端支撑有连接凹板105。

缓冲结构3的支撑碟簧301通过其几何形状和材料特性，能够吸收和耗散大量能量，提供有效的减震效果，限位槽302配合调节结构4可以实现其支撑碟簧301在振动过程中的最大外扩位置的限制调节，可以防止改变其支撑效果，导热内腔303则连接导液结构5使其碟簧在振动缓冲过程中产生的热量进行传导，降低其温度，使其在振动结束后可以快速恢复其支撑性，有助于粘滞阻尼器203以及摩擦摆结构1的快速复位，防止振动缓冲中产生多余的振动。

调节结构4包括调节电机401、减速器402、螺纹杆403、螺纹块404、连接臂405、液压杆406、限位杆407，调节电机401的驱动端连接有减速器402，减速器402的输出端连接有螺纹杆403，螺纹杆403上传动连接有螺纹块404，螺纹块404上转动连接有连接臂405，连接臂405的一端转动连接有液压杆406，液压杆406的驱动端固定连接有限位杆407，限位杆407与限位槽302相匹配。

调节电机401为低转速大扭矩伺服电机，调节电机401通过减速器402驱动螺纹杆403，使其螺纹杆403可以驱动螺纹块404进行移动，螺纹块404带动连接臂405以及液压杆406和限位杆407进行位置的调节，限位杆407的上固定连接有两条固定杆，固定杆上固定安装有连接耳，液压杆406的驱动端通过支耳与连接臂的连接耳转动连接，液压杆406的另一端则转动连接其连接臂405，连接臂405与液压杆406的连接点设有滑动杆，螺纹杆403的固定支座的底端安装有安装底座，安装底座上开设有滑动槽，滑动杆则滑动安装在滑动槽内，因此螺纹块404在调节过程中会带动限位杆407进行直线调节，同时滑动槽内设有测距装置，可以检测滑动杆的位置，由于螺纹块404带动限位杆407的位移调节的过程中滑动杆位移与其具备线性关系，因此通过对滑动杆的位置监测可以得知限位杆407的调节位置，实现调节反馈，其中液压杆406本身具备一定的缓冲效果，可以有效的防止地震缓冲过程中对调节结构4的机械结构造成严重的损害，限位杆407随螺纹块404调节的过程中，使其限位杆407可以调节与限位槽302的间距，通过间距的调节进而对支撑碟簧301振动过程中的压缩外扩的位置进行限制，通过碟簧压缩外扩位置的限制可以改变其最大振幅，同时可以改变相同振动情况下的缓冲频率，例如高振幅地震过程中，通过限制碟簧外扩位置，降低其碟簧的振动幅度，进而将振动载荷转移至粘滞阻尼器203以及调节结构4上，防止碟簧振幅过大造成不可逆的损坏从而影响其弹性性能。

导液结构5包括第一环形槽501、第二环形槽502、第三环形槽503、橡胶膨胀节504，第一环形槽501的底端设有第二环形槽502，第二环形槽502的底端设有第三环形槽503，第一环形槽501与第二环形槽502之间以及第二环形槽502与第三环形槽503之间连通有橡胶膨胀节504，第一环形槽501固定连接在导热内腔303的顶端，第三环形槽503固定连接在导热内腔303的底端。

导液结构5的第一环形槽501固定连接导热内腔303的顶端，第三环形槽503固定连接导热内腔303底端，进而在碟簧进行振动缓冲的过程会使其环形槽随其进行伸缩，橡胶膨胀节504则可以对伸缩进行缓冲，同时使其伸缩过程中环形槽的内部冷却液的压力发生改变，配合冷却结构6进行冷却液的循环流动。

冷却结构6包括连接板601、冷却伸缩罩602、空心弹簧603、单向双通阀604、导流罩605、传动臂606，连接板601的底端连接有冷却伸缩罩602，冷却伸缩罩602内设有空心弹簧603，空心弹簧603的底端连通有单向双通阀604，单向双通阀604的外圈设有导流罩605，连接板601的一端表面转动连接有传动臂606。

冷却结构6的冷却伸缩罩602设有两个，分别安装在单向双通阀604的两端，单向双通阀604底端的冷却伸缩罩602的连接板601通过传动臂606连接第一环形槽501，顶端的冷却伸缩罩602的连接板601通过传动臂606连接第三环形槽503，使其第一环形槽501与第三环形槽503在拉伸的过程中，使其冷却伸缩罩602进行压缩，反之第一环形槽501与第三环形槽503在压缩的过程中，使其冷却伸缩罩602进行拉伸，与冷却伸缩罩602一端连接的连接板601上开设有单向阀，其单向阀在冷却伸缩罩602拉伸的过程中关闭，在冷却伸缩罩602压缩的过程中打开导气，空心弹簧603为空心管螺旋弹簧，其内部可以进行液体流通，同时空心弹簧603的材质为良好的导热金属材质，可以进行导热，空心弹簧603安装在冷却伸缩罩602内随其进行拉伸以及压缩，可以提供一定的缓冲功能，同时由于冷却伸缩罩602在拉伸过程中由于其内部密封，因此其内部的空气会由于压力降低的原因，使其内部温度降低，进而可以在拉伸的过程中对空心弹簧603内的冷却液进行降温，上端冷却伸缩罩602与下端冷却伸缩罩602的空心弹簧603的一端连通单向双通阀604，上端冷却伸缩罩602与下端冷却伸缩罩602的空心弹簧603的另一端通过软管分别连通第一环形槽501以及第三环形槽503，单向双通阀604通过导流罩605以及软管连通第二环形槽502，单向双通阀604在环形槽以及橡胶膨胀节504拉伸过程中对其第二环形槽502的流通管道关闭对空心弹簧603的流通管道打开，在其环形槽以及橡胶膨胀节504压缩的过程中对其第二环形槽502的流通管道打开对空心弹簧603的流通管道关闭，实现对冷却液流动的循环，将其地震产生的振动能量驱动使其对冷却液进行冷却。

为了方便理解本发明的上述技术方案，以下就本发明在实际过程中的工作原理或者操作方式进行详细说明。

综上所述，借助于本发明的上述技术方案，摩擦摆结构1配合斜撑结构2形成支座的主要支撑结构，缓冲结构3则提高支座的竖直方向的减隔震能力，调节结构4对缓冲结构3的最大缓冲外扩的位置进行调节限制，使其可以改变其缓冲效果，导液结构5则配合冷却结构6，将其缓冲结构3在振动缓冲过程竖直方向的伸缩进行能量转化，使其可以对冷却液进行循环驱动以及进行冷却液降温的功能，防止持续时间较长的振动造成的缓冲结构3以及摩擦摆结构1的过热温升问题，缓冲结构3的支撑碟簧301通过其几何形状和材料特性，能够吸收和耗散大量能量，提供有效的减震效果，限位槽302配合调节结构4可以实现其支撑碟簧301在振动过程中的最大外扩位置的限制调节，可以防止改变其支撑效果，导热内腔303则连接导液结构5使其碟簧在振动缓冲过程中产生的热量进行传导，降低其温度，使其在振动结束后可以快速恢复其支撑性，有助于粘滞阻尼器203以及摩擦摆结构1的快速复位，防止振动缓冲中产生多余的振动，限位杆407可以调节与限位槽302的间距，通过间距的调节进而对支撑碟簧301振动过程中的压缩外扩的位置进行限制，通过碟簧压缩外扩位置的限制可以改变其最大振幅，同时可以改变相同振动情况下的缓冲频率，例如高振幅地震过程中，通过限制碟簧外扩位置，降低其碟簧的振动幅度，进而将振动载荷转移至粘滞阻尼器203以及调节结构4上，防止碟簧振幅过大造成不可逆的损坏从而影响其弹性性能，空心弹簧603安装在冷却伸缩罩602内随其进行拉伸以及压缩，可以提供一定的缓冲功能，同时由于冷却伸缩罩602在拉伸过程中由于其内部密封，因此其内部的空气会由于压力降低的原因，使其内部温度降低，进而可以在拉伸的过程中对空心弹簧603内的冷却液进行降温，上端冷却伸缩罩602与下端冷却伸缩罩602的空心弹簧603的一端连通单向双通阀604，另一端通过软管分别连通第一环形槽501以及第三环形槽503，单向双通阀604通过导流罩605以及软管连通第二环形槽502，单向双通阀604在环形槽以及橡胶膨胀节504拉伸过程中对其第二环形槽502的流通管道关闭对空心弹簧603的流通管道打开，在其环形槽以及橡胶膨胀节504压缩的过程中对其第二环形槽502的流通管道打开对空心弹簧603的流通管道关闭，实现对冷却液流动的循环，将其地震产生的振动能量驱动使其对冷却液进行冷却。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种抵抗竖向地震动的减隔震支座，其特征在于，包括摩擦摆结构（1），所述摩擦摆结构（1）的底端连接有斜撑结构（2），所述斜撑结构（2）内侧设有缓冲结构（3），所述缓冲结构（3）周侧设有调节结构（4），所述缓冲结构（3）内侧设有导液结构（5），所述导液结构（5）内侧设有冷却结构（6）。

2.根据权利要求1所述的一种抵抗竖向地震动的减隔震支座，其特征在于，所述摩擦摆结构（1）包括上连接件（101）、滑动腔（102）、滑动支承（103）、下连接件（104）和连接凹板（105），所述上连接件（101）的底端设有所述下连接件（104），所述上连接件（101）与所述下连接件（104）之间开设有滑动腔（102），所述滑动腔（102）内滑动连接有所述滑动支承（103），所述下连接件（104）的底端连接有所述连接凹板（105），所述连接凹板（105）的底面分别连接所述缓冲结构（3）以及所述斜撑结构（2）。

3.根据权利要求2所述的一种抵抗竖向地震动的减隔震支座，其特征在于，所述斜撑结构（2）包括安装底座（201）、扩展固定块（202）、粘滞阻尼器（203）和测距仪（204），所述安装底座（201）周侧固定连接有所述扩展固定块（202），所述扩展固定块（202）上转动连接所述粘滞阻尼器（203），所述粘滞阻尼器（203）的活动端转动连接有固定连接座，所述固定连接座固定安装在所述连接凹板（105）的底面，所述扩展固定块（202）同样固定安装有所述测距仪（204），所述测距仪（204）与所述粘滞阻尼器（203）相匹配。

4.根据权利要求3所述的一种抵抗竖向地震动的减隔震支座，其特征在于，所述缓冲结构（3）包括支撑碟簧（301）、限位槽（302）和导热内腔（303），所述支撑碟簧（301）周侧开设有所述限位槽（302），所述支撑碟簧（301）的内侧开设有所述导热内腔（303），所述导热内腔（303）内安装有所述导液结构（5），所述限位槽（302）匹配设有所述调节结构（4），所述支撑碟簧（301）的顶端支撑有所述连接凹板（105）。

5.根据权利要求4所述的一种抵抗竖向地震动的减隔震支座，其特征在于，所述调节结构（4）包括调节电机（401）、减速器（402）、螺纹杆（403）、螺纹块（404）、连接臂（405）、液压杆（406）和限位杆（407），所述调节电机（401）的驱动端连接有所述减速器（402），所述减速器（402）的输出端连接有所述螺纹杆（403），所述螺纹杆（403）上传动连接有所述螺纹块（404），所述螺纹块（404）上转动连接有所述连接臂（405）。

6.根据权利要求5所述的一种抵抗竖向地震动的减隔震支座，其特征在于，所述连接臂（405）的一端转动连接有所述液压杆（406），所述液压杆（406）的驱动端固定连接有所述限位杆（407），所述限位杆（407）与所述限位槽（302）相匹配。

7.根据权利要求6所述的一种抵抗竖向地震动的减隔震支座，其特征在于，所述导液结构（5）包括第一环形槽（501）、第二环形槽（502）、第三环形槽（503）和橡胶膨胀节（504），所述第一环形槽（501）的底端设有所述第二环形槽（502），所述第二环形槽（502）的底端设有所述第三环形槽（503）。

8.根据权利要求7所述的一种抵抗竖向地震动的减隔震支座，其特征在于，所述第一环形槽（501）与第二环形槽（502）之间以及所述第二环形槽（502）与所述第三环形槽（503）之间连通有所述橡胶膨胀节（504），所述第一环形槽（501）固定连接在所述导热内腔（303）的顶端，所述第三环形槽（503）固定连接在所述导热内腔（303）的底端。

9.根据权利要求8所述的一种抵抗竖向地震动的减隔震支座，其特征在于，所述冷却结构（6）包括连接板（601）、冷却伸缩罩（602）、空心弹簧（603）、单向双通阀（604）、导流罩（605）和传动臂（606），所述连接板（601）的底端连接有所述冷却伸缩罩（602），所述冷却伸缩罩（602）内设有所述空心弹簧（603）。

10.根据权利要求9所述的一种抵抗竖向地震动的减隔震支座，其特征在于，所述空心弹簧（603）的底端连通有单向双通阀（604），所述单向双通阀（604）的外圈设有所述导流罩（605），所述连接板（601）的一端表面转动连接有所述传动臂（606）。