CN1263579A - 能量吸收器 - Google Patents

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CN1263579A
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威廉·亨利·鲁滨逊
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Abstract

本发明涉及一吸能支承,主要用于建筑物与地面或其他建筑物部分的隔震。它也可用于缓冲作用在其上装有该吸能支承的建筑物上的力。该支承包括两端板,两端板之间为由弹性层和加固层构成的一层压制件。在一优选实施例中,该层压制件中有多个可塑性变形嵌入物。该层压制件在从一端板到另一端板的中心轴线处与端板紧固在一起,但在靠近周边处不紧固在一起。其优点是比现有支承可吸收更大范围的力。本发明还说明了新颖的层压制件和把层压制件与两端板紧固在一起的新颖装置。

Description

能量吸收器
技术领域
本发明涉及能量吸收器,特别涉及可隔绝种种大小不同外力和吸收这些外力的能量的隔震支承。
现有技术
公知的铅橡胶支承和橡胶支承见WO 94/13974;US 4,117,637;US 4,499,694;US 4,593,502和US 4,713,917。这类支承主要用于建筑物的隔震。地震隔离可使建筑物的自然周期增加而超过激发运动的周期。为此通过退耦减小传入建筑物的力。一防震系统通常加强吸震机构而消散能量,从而控制位移并减小传入建筑物的加速度。
当今用于建筑物隔震的支承只能吸收其大小范围很窄的外力。希望有一种支承,它能吸收范围很宽的种种大小的力,从而不但能隔绝小位移,而且能很好地缓冲大位移。
本发明的一个目的是向实现这一要求而作出贡献,或至少为公众提供一种有用的选择。
本发明概述
因此,本发明广义地说涉及一种吸能支承,包括:
一对端板,
由交替插入在所述两端板之间的弹性材料层和加固件层构成的一层压制件,
每一所述端板在或靠近从一端板穿过所述层压制件到另一端板的一中心轴线处与所述层压制件连接,在其他部位不连接,
当所述支承受外力作用时,所述层压制件的该不连接表面部可相对所述两端板运动。
在一实施例中,一由可塑性变形材料制成的嵌入物沿所述中心轴线从所述一端板伸展到所述另一端板。
在另一实施例中,不使用嵌入物,因此所述层压制件从一边到另一边并从一端到另一端连续。
在另一实施例中,一空芯沿所述中心轴线从所述一端板伸展到所述另一端板。
在另一实施例中,所述层压制件中有多个嵌入物。
所述支承的横截面最好呈规则形。
在一实施例中,所述端板和层压制件的横截面呈正方形。
在另一实施例中,所述端板和层压制件的横截面呈圆形。
所述嵌入物的横截面最好呈圆形。
所述嵌入物的横截面也可呈正方形。
所述加固件最好为刚性板。
所述刚性板最好用可塑性变形材料制成。
所述刚性板最好用稍有弹性的可塑性变形材料制成。
最好是,当使用嵌入物时,它受一静压的压缩,该静压至少接近所述可塑性变形材料的剪切屈服应力。
所述嵌入物最好用铅制成。
所述嵌入物的材料也可为高纯度铝、锡、锌、铟或铁;或铅、铝、锡、锌、铟或铁的合金;或任何超塑性合金;或工作硬化率低的其他材料。
在另一实施例中,所述嵌入物材料为US 4,713,917所述之类紧压在一起的颗粒材料。
在一实施例中,所述颗粒材料为钢、玻璃珠、铝、碳化硅或其他相似的硬颗粒材料。
所述颗粒材料也可为颗粒状铁、铅、铝或其他相似的不怎么硬的材料。
所述嵌入物的横截面也可呈正方形。
所述嵌入物的横截面也可呈其他各种几何形状。
所述嵌入物的侧视图最好呈沙漏形。
所述嵌入物的横截面最好呈规则的几何形状。
所述弹性材料最好为橡胶。
所述端板最好由钢制成。
所述端板也可由铝或铝合金制成。
所述端板也可由陶瓷材料、玻璃纤维或其他合适材料制成。
所述端板最好在所述中心轴线方向上具有一定柔性。
最好是,所述层压制件中的加固件为钢板,所述层压制件两端的刚性板用固定装置固定在与之邻接的端板上。最好是,所述支承中有一所述嵌入物,所述固定装置抵靠所述嵌入物一端。
在另一实施例中,本发明提供了一种使一建筑物与作用在该建筑物上的地震力隔绝的方法,包括:
提供一隔震支承,该支承包括一对端板和由所述两端板之间的交替弹性体层和刚性材料层构成的一层压制件,这两端板在邻近于穿过所述两端板和所述层压制件的一中心轴线处紧固在所述层压制件的顶面和底面上,将所述建筑物放置在所述一端板上,所述另一端板放置在地面或另一建筑物上,以及
必要时,把所述建筑物紧固在所述端板上,把另一端板紧固在地面或另一建筑物上。
所述隔震支承最好如上所述。
在第二实施例中,本发明广义地说包括用于一隔震支承中在一对端板之间的一层压制件,其包括:
一层压制件外区,该外区由交替弹性体层和加固件层构成,使用时,所述各层平面基本互相平行并与所述两端板平行,
一穿过所述层压制件的孔,该孔的中心轴线与所述各层的平面正交,
所述孔中的一层压制件的内区,该内区也由交替弹性体层和加固件层构成,使用时,所述各层平面基本互相平行并与所述两端板平行,
所述层压制件内区本身中央有一由可塑性变形材料制成的芯。
所述层压制件的横截面最好呈规则几何形状。
在一实施例中,所述层压制件基本呈圆形。
在另一实施例中,所述内区为圆形,所述外区为正方形。
所述加固件最好为刚性板。
所述弹性体最好为橡胶。
在一实施例中,所述加固件从所述可塑性变形材料芯向外伸展到所述内部区与所述外部区交界处。
在另一实施例中,所述内区的所述加固件向外伸展地足够远从而与所述外区的加固件的内缘相重叠。
所述层压制件最好在所述内区中或在所述内区旁有把所述两端板装在所述层压制件上的装置。
在本发明另一实施例中,本发明广义地说包括一对端板与上述层压制件的组合。
在所述组合中,所述两端板最好在所述端板和所述层压制件内区的中央附近装在所述层压制件上。
在另一实施例中,本发明广义地说包括一在两部件之间形成一次性连接的接头,包括:
一阳连接件,包括一具有一平端面的圆柱形端部、所述端部中靠近所述端面的一环形凹槽以及一在其径向面和轴端上开口的槽道,该槽道的径向深度与所述凹槽的径向深度基本相同,其径向面上的宽度至少等于所述环形凹槽的轴向宽度,该槽道从所述端面呈螺旋形伸入所述凹槽中,以及
一阴连接件,包括其厚度与所述环形凹槽相配的一板状部、一穿过所述板状部的圆孔,其直径稍大于所述阳连接件中所述轴向凹槽底部的直径,
所述阴连接件中的一引导件,包括所述圆孔外周沿径向向外切开的一部分,该部分以与所述阳连接件中所述槽道的螺旋形路径相同的角度沿轴向弯离所述孔的横截面,从而
当所述阳连接件的所述圆柱形部的所述平端面紧压所述阴连接件的所述孔的周边而把所述引导件导入所述阳连接件的所述槽道中,并在紧压所述阴连接件的同时转动所述阳连接件时,所述引导件在所述槽道中向上升入所述轴向凹槽中而被压直,从而所述孔的周边的其他部分进入凹槽中,从而当所述阳连接件转完一圈时,所述孔的周边位于所述环形凹槽中,所述两连接件永久连接在一起。
最好是,所述阳连接件为一可穿过本文所述一吸能支承中一端板中央的一穿孔的无螺纹螺栓,所述阴连接件为所述支承的层压制件中最靠近一端板的一加固件。
在另一实施例中,所述阳连接件有两个伸入所述凹槽中的所述槽道,这两个槽道在其径向面和轴端上开口,所述阴连接件有两个所述引导件,当所述阳连接件位于所述阴连接件上时,所述槽道的轴端与所述引导件互相对齐。
在另一实施例中,所述阳连接件中有三个或三个以上的槽道,所述阴连接件中有相应数量的引导件。
最好是,当所述引导件中有一个以上所述槽道时,各槽道围绕其阳连接件和阴连接件对称分布。
在另一实施例中,本发明广义地说包括一吸能支承,包括:
顶部和底部端部,
由交替插入在所述两端板之间的弹性材料层和加固件层构成的基本一体的一层压制件,
所述底部端板只在或靠近从一端板穿过所述层压制件到另一端板的一中心轴线处与所述层压制件连接,在其他部位不连接,
所述顶部端板不紧固在所述层压制件上,但在可相对所述层压制件作垂直往复运动的同时受引导件的限制而无法相对所述层压制件作水平运动,
当所述支承受外力作用时,所述层压制件的该不连接表面部可相对所述两端板作有限运动。
在一实施例中,所述引导件包括一紧固在所述层压制件中、向上伸过所述顶部端板的厚度的直立销和所述顶部端板中的一穿孔,该销与所述孔松配合,从而所述顶部端板可相对所述层压制件作垂直往复运动。
在另一实施例中,所述销紧固在所述顶部端板上而向下伸出,该松配合孔位于所述层压制件中。
本发明广义地说还包括本申请说明书所述或所示分别或集体而言的各部件、各元件和各特征;两个或多个所述部件、元件或特征的任何或所有组合,此外,如本文中提到的具体实施例中具有本领域与本发明有关的公知等同物,这类公知等同物应看成分别包括在此。
本发明涉及上述内容并包括以下例示性结构。
附图的简要说明
端板在中心处紧固在层压制件上的本发明支承下文称为"中心受驱支承",该连接称为"中心驱动"。
下面结合附图说明本发明优选实施例,附图中:
图1为本发明中心受驱支承的局部分解图。
图2a-2g为端板和/或刚性板结合装置的俯视图,使得它们在其中心轴线方向上具有往复柔性。
图3为本发明端板另一实施例的俯视图。
图4为沿图3中IV-IV线剖取的剖面图。
图5为图4中箭头⑤所示部位放大图。
图6为一把一端板与一层压制件中的一刚性板紧固在一起的一次性接头的局部分解剖面图。图6底部为沿图7中VI-VI线剖取的剖面图。
图7为一层压制件中一供一连接螺栓插入的最外部刚性板的俯视图。
图7a为图7所示板的另一实施例的俯视图。
图8为图6和7所示把一端板与一层压制件中的一刚性板紧固在一起的接头的示意剖面图。
图9为其中有一可塑性变形嵌入物的一现有支承的正视示意图,层压制件与两端板相互紧固直至它们的外周,一端板相对另一端板发生横向位移。
图10为其中有一可塑性变形嵌入物的一中心受驱支承的示意剖面图,一端板相对另一端板发生横向位移。
图11为其中没有一可塑性变形嵌入物的一现有隔震支承的正视示意图,两端板一直连接到层压制件的外周上,一端板相对另一端板发生横向位移。
图12为本发明另一中心受驱支承的示意剖面图,一端板相对另一端板发生横向位移。
图13为用于一隔震支承中的本发明层压制件另一实施例的剖面图。
图14为可取代图13所示层压制件的另一层压制件的剖面图。
图15为处于静止状态的图13所示层压制件的示意剖面图。
图16为图15所示实施例水平位移的距离为层压制件高度的20%。
图17为图15所示实施例水平位移的距离为层压制件高度的100%。
图18为图13所示中心受驱型层压制件。图18所示实施例水平位移的距离为该支承高度的20%。
图19同图18,但水平位移为层压制件高度的100%。
图20为一中心受驱支承一实施例的局部示意剖面图,其中,顶部端板不紧固在层压制件上。
本发明实施方式
第一实施例
图1示出本发明第一实施例。该支承10有一对端板12和14。端板14通常固定在一建筑物的基础部上,建筑物底下的上端板12比方说用于隔震。端板12与14之间有一层压制件,该层压制件包括埋置在弹性体16中的一叠钢板18、19和20,该弹性体最好为橡胶。在所示实施例中,该层压制件的顶部和底部的钢板18和20比中间钢板19稍厚。
板18、19和20的厚度可相同,也可不同;材料的等级可相同,也可不同。这些板最好用钢制成。钢可是低碳钢直到瑞典软钢、高抗拉钢甚至纯铁。当主要由这些板起缓冲作用、层压制件中没有可塑性变形芯时,变形一旦超过弹性范围这些板应有很大塑性。正如将结合图10和图12所述的,中心受驱支承中的加固板所能起到的缓冲作用远比现有支承中的加固板(图9和图11)大。
层压制件的中央有一嵌入物22,该嵌入物由可塑性变形材料、最好为铅制成。层压制件中有一对具有螺纹孔31的螺母30。每一螺母30的圆周上有一唇部32。顶部钢板18中有一穿孔17,环形板18的内缘抵靠在唇部32的顶面上。一垫圈28紧压在板18的顶面上。该支承底部上的一对应垫圈同样界定一紧固板20内缘的环形槽口34。
上端板12的中心孔26做成可供具有一圆柱形螺纹部25的紧固螺栓24穿过。螺栓24然后旋入螺母30中而使上端板12固定。螺栓24的底面压靠嵌入物22的顶面。在优选实施例中,一橡胶层粘合在表面27上。
在另一种结构中,该上端板具有螺纹孔供螺栓24旋入而不是螺母30中有螺纹孔。
当装配完该结构时,板14的顶面与弹性体16的底面之间和端板12的底面与弹性体16的顶面之间除螺栓24与螺母30外不连接。这就是中心驱动。当一建筑物放置在端板12上时,这些表面通常接触,但层压制件可如下所述相对两端板运动。
所述实施例有一可塑性变形嵌入物22,该嵌入物最好用铅制成。中心受驱支承的另一实施例有一由弹性体16和板18、19和20围成的空心(含有空气或一种气体,也可为真空)。
在图12所示另一实施例中,没有嵌入物或空心,端板12与14之间为一层压制件。
为装配图1所示结构,把已装有螺母30的橡胶16和钢板20、19和18的交替层压紧在一起。用螺栓固定底板14。然后插入嵌入物22后用螺栓固定顶板12。然后把橡胶16硫化成图1所示层压制件。
在一实施例中,顶部加固板18和底部加固板20不硫化在弹性体16中。
如所公知,层压制件中可有一个以上嵌入物22。当有一个以上嵌入物22时,它们最好对称分布在层压制件中。这些嵌入物可整个包在弹性体中。
图2a-2g示出既可用作端板12或14又可用作层压制件中的顶板或底板18和20的板。由于板12埋置在层压制件中,因此该支承的中心轴线方向上具有一定柔性。当一支承装配好后这通常为垂直方向。
图2a-2g所示板12中都有一中心孔26。在图2a中,板12的厚度或材料使得它具有一定柔性,从而当板的弹性起初承受垂直运动后用板的塑性缓冲了垂直震动或位移。在图2b-2g中,板12中有划痕或切口36和37,从而提供能起同样作用的柔性。这些划痕或切口可伸展在板12的一部分厚度上,也可伸展在整个厚度上。在所有这些例子中,板12既可弹性变形又可塑性变形。该平衡点决定于所选合适材料。
图3-5示出另一种端板38。板38包括一中心孔44、从孔44径向向外的一肩部40和从肩部40径向向外的一唇部39。肩部40中围绕该孔对称分布有一系列螺栓孔42。在本发明该实施例中,顶板38靠一系列穿过螺栓孔42后旋入顶板18中的相应螺纹孔中的螺栓固定在内部层压制件的顶板18上。
孔44用来把一嵌入物22插入层压制件中的一孔中。在这种结构中,没有中心孔的顶板18位于端板38与嵌入物22的端部之间。在另一实施例中,板38没有中心孔,其中心的厚度与肩部40相同。
图6-8示出一种用来替代螺母30和螺栓24、把端板12和14中心紧固在层压制件上的连接装置。这一连接装置有两个部件。阳部件为一螺栓46。螺栓46可为实心,也可为空心。它可做成一柱状螺栓或一销。阴部件为作为层压制件一部分埋置在弹性体16中图1所示钢板18和20位置上的钢板48。螺栓46的一平头端处有一环形凹槽45。该凹槽45的轴向宽度大于板48的厚度。从螺栓46的平头端有一螺旋形槽道47伸入环形凹槽45,其径向深度与凹槽45相同,其径向外周开口。钢板48中有一圆孔51。孔51的直径稍大于环形凹槽45底部直径。孔51有一径向切口53,一由一圆的一部位切开而成的舌状引导件49以图6所示角度翘起。
凹槽45的轴向厚度可厚达板48厚度的两倍。当凹槽45的轴向厚度接近板48的厚度时,凹槽45轴向顶面上在槽道47的延长线上可有一凹槽43(虚线所示),以便于如下文所述连接。槽道47的顶部后唇41最好倒圆。
为把这两个连接件装配在一起,螺栓46抵靠板48,舌49与槽道47的底部开口对齐。然后顺时针转动螺栓,引导件49在槽道47中上升,开始被压直而进入凹槽45中。当凹槽45的轴向厚度接近板48的厚度、从而引导件49的厚度时,引导件可在进入凹槽45的同时升入凹槽43中。随着继续转动,板48稍稍变形,舌49在凹槽45中被完全压直。当转动完成时,孔51的周边永久嵌入在环形凹槽45中。槽道47的唇41倒圆的目的是,当逆时针转动螺栓46时防止切口53的与引导件49相反的一边被尖角顶开而锲入槽道47中,从而使该连接脱开。
在图7a所示另一实施例(可称为"双开"接头)中,孔51的两边上有两个引导件49和49a。相应有形状与图6中槽道47相同的第二槽道。在双开接头实施例中,螺栓46顺时针转动时引导件49和49a进入凹槽45中。转动半圈就完成连接。
也可使用三开或多开实施例。
这种接头除了如上所述把端板装在层压制件上,也可使用在其他场合。
尽管上述结构的支承中有一用可塑性变形材料制成的嵌入物,但在某些应用场合弹性体16和刚性板18、19和20也可伸展在整个层压制件中而没有任何芯。这类支承除了没有嵌入物,其他方面与图1所示支承相同。
在另一实施例中,为了提高柔性,嵌入物22只是空气。
所示支承10的横截面呈圆形。层压制件也可是其中有圆柱形芯的正方形或长方形。芯也可如上述各专利说明书所述呈其他几何形状。
如这些专利说明书所述,也可使用铅之外的各种可塑性变形材料。
工作时,由于除了螺母30与螺栓24在中央连接,弹性体16的底面和顶面与端板12和14的底面和顶面分离,因此可缓冲大小范围更广的外力。
图9示出US4,117,637所述现有隔震支承。当这类支承受到地震时发生的外部周期性剪切力的作用时,顶部端板74和底部端板76如图9所示发生水平相对位移。在所示支承中,层压制件由钢板78和其中有一铅嵌入物80的弹性体77构成。端板74和76使用现有技术中所述螺栓或其他公知紧固机构在整个交界面上紧固在层压制件上。当两端板的相对位移接近最大值时,在两应变区79和81中,层压制件由于无法拉离端板74和76而被拉长到该材料的极限。当发生严重地震时,该固定装置可与层压制件脱开,该支承必须修复或更换。如建筑物很大,更换支承的成本就会很高。
图10示出图1所示支承中端板12和14受周期性剪切力的作用而发生水平相对位移。此时,由于端板12和14之间的连接如结合图1所述使用螺母和螺栓24和30而位于中央处,层压制件可拉离上下端板而形成间隙11和13。当板12和14回复到正常静止位置时,层压制件不受损坏地回复到图1所示原位。
图10还示出另一优点。由于所有刚性板18、19和20都可弯曲,因此辅助嵌入物22起缓冲作用。最靠近间隙11和13的刚性板的缓冲作用最大。当板18和20不硫化在层压制件的剩余部分中时,它们拉离层压制件的剩余部分或从层压制件的剩余部分成扇形散开,从而进一步减轻图9中现有支承在区域79和81发生的层裂应变。
图11所示弹性体支承中有加固件78但没有可塑性变形嵌入物。该支承包括端板74和76以及一由弹性体77和钢板78构成的层压制件。端板74和76固定在层压制件的直到外周的整个表面上。在端板74和76的水平相对位移最大时,生成最大应变区79和81,层压制件在这两个区中会剥离端板74和76,从而发生与结合图9现有实施例所述相同的不利后果。
在图12所示实施例中,端板74和76靠中心驱动连接75固定在层压制件上。它们的其他部位不与层压制件的顶面和底面连接。与结合图10所述相同,层压制件可拉离端板而形成间隙84和86。如不使用嵌入物,钢板78、82和83在位移时弯曲而起缓冲作用,在端板回复到静止位置时撑直。与板18、19和20一样,板78、82和83或多或少的塑性决定于该支承所要缓冲的外力。当板82和83不硫化在层压制件的剩余部分中时,它们在间隙84和86中成扇形散开。
本发明中心受驱支承的一个优点是,由于加固板的弯曲提高了缓冲作用,因此同样数量的材料可吸收更多能量。这意味着,与现有支承比较,对于同样的缓冲作用来说,中心受驱支承的高度可减小,从而成本降低。
地震中力的最通常方向为水平方向。偶而会有垂直力,例如在断层线一边的地面相对另一边的地面上升或下降时。由于端板与层压制件为中心连接,再加上板使用时如图2-5所示在垂直方向上具有柔性,因此可缓冲这些力,减轻支承的损坏。
在图10和12所示优选实施例中,端板12、14、74和76和钢板18、20、82和83构作成图2-5实施例之一。当这类支承和其上一建筑物受垂直力的作用时,端板与层压制件交界面的各部分可互相分开。同时,由于端板12、14、74和76和钢板18、20、82和83具有柔性,因此它们可在垂直方向上上下运动而使层压制件中的弹性体稍稍变形。板的变形也可缓冲垂直力。
应该指出,水平力和垂直力通常同时出现,因此支承变形后的形状稍不对称。
第二实施例
图13示出本发明第二实施例。在该实施例中,本发明为一用于图1所示端板12和14之类一对端板之间的层压制件50。在所示实施例中,该支承为中心驱动。在另一实施例中,两端板与层压制件可如现有支承那样紧固在一起。
该层压制件由同心的一内区52和一外区54构成。层压制件50的横截面可呈任何规则的几何形状。为简明起见,下面结合圆形横截面层压制件说明本发明,该层压制件的内区52的横截面也呈圆形。该层压制件的外区54由交替的弹性体56层和加固件层构成,弹性体最好为橡胶,加固件例如为钢板58。该层压制件如上结合图1所示实施例所述制成。层压制件50的外区54的两端各有一结构和工作情况与结合图1所述螺母30相同的螺母62和紧配合垫圈63。内区52有一用可塑性变形材料、最好为铅制成的嵌入物64。交替的弹性体层66和环形钢板层68环绕该嵌入物。在该实施例中,内区52与外区54之间的边界60为弹性体66的外圆柱面和弹性体层56和钢板58的内圆柱面。
嵌入物64的两端各有一个由一垫圈72固定的帽70。当把层压制件50与端板12和14装在一起时,如图1所示固定螺栓24旋入螺母62中。每一螺栓24的底面27上最好有一层弹性体把帽70和垫圈72与螺栓24的底面27隔开。
图15-19简示出图13所示的实施例。该层压制件的一外区88完全环绕一具有一嵌入物90的内区91,嵌入物90本身又被弹性体92环绕。在这些简示图中未示出刚性板。可以看到,嵌入物90上下方各有一弹性体92。在其中装有该层压制件的一支承中,外区和内区88和91的上下方各有一端板。
在图16和17所示实施例中,层压制件在其与端板的整个交界面上与端板紧固在一起。在图18和19所示实施例中,层压制件为中心受驱。这两种层压制件的工作方式的差别是明显的。
图16示出向右水平位移(x)为支承高度(h)的约20%。在此位移下,嵌入物90围绕一中心水平轴线94枢转,弹性体的左上角和右下角发生弹性变形。嵌入物90围绕轴线94发生刚性转动,但很少塑性变形。内区91的缓冲作用很小或不起缓冲作用。
在图17所示实施例中,层压制件88顶部向右位移(x)约为支承高度(h)的100%。可以看到,弹性体在区域93和95中大大变形,嵌入物90发生一定塑性变形。
图18和19所示中心受驱实施例与图16和17大致相同,只是在区域96和98中弹性体88不与端板紧贴而是拉离端板,从而如上面结合图10和12所述,弹性体88中的加固板可发生塑性变形。
对图15-19的说明示出图13实施例的优点。在位移不大时吸能嵌入物90不发生塑性变形。在出现最大位移时,塑性变形可吸收更大范围的力。
第三实施例
图14所示层压制件的第二实施例与图13所示实施例相似。图14中的层压制件50也有一由一外区54环绕的内区52。外区54由加固件58和弹性体56的交替层构成,加固件最好为钢板,弹性体最好为橡胶。外区54两端各有一用紧配合垫圈63固定在最顶部钢板58的内缘上的螺母62。内区52有一个可塑性变形材料嵌入物64,可塑性变形材料最好为铅。
该实施例与图13实施例的不同之处在于,外区与内区之间没有很分明的边界。内区与外区共有弹性体56。但是,内区的钢板68的直径足够大,从而其外缘69向外伸过外区54的钢板58的内缘。边缘59和69之间的环形重叠圆柱区界定内区与外区之间的模糊边界。
图13和14所示层压制件可在其中心或以公知方式或以中心受驱紧固在端板12和14上。当为中心受驱时,它们具有结合图10和12所述所有优点。
图14所示层压制件的运动方式与图13结合图16-19所述极为相同。但是,由于从内区向外伸展的钢板与从外区向里伸展的钢板互相重叠,因此该支承的刚性比图13所示稍大。
图20所示实施例为本发明一支承的顶部连接部,一建筑物15放置在顶部端板12上。与图1所示实施例相同,顶板12下方为一由埋置在弹性体16中的加固板18和19构成的层压制件。其中有一中心嵌入物22。连接顶板12与层压制件而形成一中心驱动的不是螺母和螺栓,而是穿过端板12中心的一孔29。其横截面小于孔29而形成松配合的一销23紧固在层压制件中的嵌入物22的该端中。当装配该支承时,顶板12的孔29与销23对齐后向下滑套在其上。放置在顶板12上的一建筑物15有一供销23插入的凹座21。
如在地震中发生垂直震动,顶板12可套住销上下活动。在这种结构中,与使用图2a-2g实施例不同,端板12对垂直力不起缓冲作用。
图20实施例与结合图10和12所述相同地缓冲水平力。销23使得端板12无法相对层压制件的顶部作很大水平运动。除非发生垂直震动,建筑物15在端板12上的重量使板12固定在其位置上。销23的高度选择成比端板12可能升起的最大高度高。
在另一实施例中,销23紧固在端板12中而与层压制件中在嵌入物22上方的中心孔松配合。在这种结构中,端板12可相对层压制件向上运动,但由于销23的底端插入在层压制件的该孔中而无法水平运动。参考材料
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Claims (51)

1、一种吸能支承,包括:
一对端板,
由交替插入在所述两端板之间的弹性材料层和加固件层构成的基本一体的层压制件,
每一所述端板在或靠近从一端板穿过所述层压制件到另一端板的一中心轴线处与所述层压制件连接,在其他部位不连接,
当所述支承受外力作用时,所述层压制件的该不连接表面部可相对所述两端板作有限运动。
2、按权利要求1所述的支承,其特征在于,一由可塑性变形材料制成的嵌入物沿所述中心轴线从所述一端板伸展到所述另一端板。
3、按权利要求1所述的支承,其特征在于,不使用嵌入物,因此所述层压制件从一边到另一边并从一端到另一端连续。
4、按权利要求1所述的支承,其特征在于,一空芯沿所述中心轴线从所述一端板伸展到所述另一端板。
5、按权利要求1所述的支承,其特征在于,所述层压制件中有多个嵌入物。
6、按权利要求1-5中任一权利要求所述的支承,其特征在于,所述支承的横截面呈规则形状。
7、按权利要求1-5中任一权利要求所述的支承,其特征在于,所述端板和层压制件的横截面呈正方形。
8、按权利要求1-5中任一权利要求所述的支承,其特征在于,所述端板和层压制件的横截面呈圆形。
9、按权利要求2所述的支承,其特征在于,所述嵌入物的横截面呈圆形。
10、按权利要求2所述的支承,其特征在于,所述嵌入物的横截面呈正方形。
11、按上述任一权利要求所述的支承,其特征在于,所述加固件包括刚性板。
12、按权利要求11所述的支承,其特征在于,所述刚性板用可塑性变形材料制成。
13、按权利要求11所述的支承,其特征在于,所述刚性板用稍有弹性的可塑性变形材料制成。
14、按权利要求2或5所述的支承,其特征在于,每一嵌入物受一静压的压缩,该静压至少接近所述可塑性变形材料的剪切屈服应力。
15、按权利要求2、5、9、10和14中任一权利要求所述的或在权利要求6-8和11之一从属于权利要求2、5、9和10中任一权利要求时按权利要求6-8和11中任一权利要求所述的支承,其特征在于,所述嵌入物用铅制成。
16、按权利要求2、5、9、10和14中任一权利要求所述的或在权利要求6-8和11之一从属于权利要求2、5、9和10中任一权利要求时按权利要求6-8和11中任一权利要求所述的支承,其特征在于,所述嵌入物的材料为高纯度铝、锡、锌、铟或铁;或铅、铝、锡、锌、铟或铁的合金;或任何超塑性合金;或工作硬化率低的其他材料。
17、按权利要求2、5、9、10和14中任一权利要求所述的或在权利要求6-8和11之一从属于权利要求2、5、9和10中任一权利要求时按权利要求6-8和11中任一权利要求所述的支承,其特征在于,所述嵌入物材料为紧压在一起的颗粒材料。
18、按权利要求17所述的支承,其特征在于,所述颗粒材料为钢、玻璃珠、铝、碳化硅或其他相似的硬颗粒材料。
19、按权利要求17所述的支承,其特征在于,所述颗粒材料为颗粒状铁、铅、铝或其他相似的不怎么硬的材料。
20、按权利要求2、5、9、10、14和15-19中任一权利要求所述的或在权利要求6-8和11之一从属于权利要求2、5、9和10中任一权利要求时按权利要求6-8和11中任一权利要求所述的支承,其特征在于,所述嵌入物的横截面呈正方形。
21、按权利要求2、5、9、10、14和15-19中任一权利要求所述的或在权利要求6-8和11之一从属于权利要求2、5、9和10中任一权利要求时按权利要求6-8和11中任一权利要求所述的支承,其特征在于,所述嵌入物的横截面呈其他各种几何形状。
22、按权利要求2、5、9、10、14和15-19中任一权利要求所述的或在权利要求6-8和11之一从属于权利要求2、5、9和10中任一权利要求时按权利要求6-8和11中任一权利要求所述的支承,其特征在于,所述嵌入物的侧视图呈沙漏形。
23、按权利要求2、5、9、10、14和15-19中任一权利要求所述的或在权利要求6-8和11之一从属于权利要求2、5、9和10中任一权利要求时按权利要求6-8和11中任一权利要求所述的支承,其特征在于,所述嵌入物的横截面呈规则的几何形状。
24、按上述任一权利要求所述的支承,其特征在于,所述弹性材料为橡胶。
25、按上述任一权利要求所述的支承,其特征在于,所述端板由钢制成。
26、按权利要求1-24中任一权利要求所述的支承,其特征在于,所述端板由铝或铝合金制成。
27、按权利要求1-24中任一权利要求所述的支承,其特征在于,所述端板由陶瓷材料、玻璃纤维或其他合适材料制成。
28、按上述任一权利要求所述的支承,其特征在于,所述端板在所述中心轴线方向上具有一定柔性。
29、按上述任一权利要求所述的支承,其特征在于,所述层压制件中的加固件为钢板,所述层压制件两端的刚性板用固定装置固定在与之邻接的端板上。
30、按权利要求29所述的支承,其特征在于,所述支承中有一所述嵌入物,每一所述固定装置抵靠所述嵌入物一端。
31、一种使一建筑物与作用在该建筑物上的地震力隔绝的方法,包括:
提供一隔震支承,该支承包括一对端板和由所述两端板之间的交替弹性体层和刚性材料层构成的一层压制件,这两端板在邻近于穿过所述两端板和所述层压制件的一中心轴线处紧固在所述层压制件的顶面和底面上,将所述建筑物放置在所述一端板上,所述另一端板放置在地面或另一建筑物上,以及
必要时,把所述建筑物紧固在所述一端板上,把所述另一端板紧固在地面或另一建筑物上。
32、按权利要求31所述的方法,其特征在于,所述隔震支承为按权利要求1-30中任一权利要求所述的支承。
33、一种用于一隔震支承中在一对端板之间的层压制件,包括:
一层压制件外区,该外区由交替弹性体层和加固件层构成,使用时,所述各层平面基本互相平行并与所述两端板平行,
一穿过所述层压制件的孔,该孔的中心轴线与所述各层的平面正交,
所述孔中的一层压制件内区,该内区也由交替弹性体层和加固件层构成,使用时,所述各层平面基本互相平行并与所述两端板平行,
所述层压制件内区本身中央有一由可塑性变形材料制成的芯。
34、按权利要求33所述的层压制件,其特征在于,所述层压制件的横截面呈规则的几何形状。
35、按权利要求33或34所述的层压制件,其特征在于,所述层压制件基本呈圆形。
36、按权利要求33所述的层压制件,其特征在于,所述内区为圆形,所述外区为正方形。
37、按权利要求33-36中任一权利要求所述的层压制件,其特征在于,所述加固件为刚性板。
38、按权利要求33-37中任一权利要求所述的层压制件,其特征在于,所述弹性体为橡胶。
39、按权利要求33-38中任一权利要求所述的层压制件,其特征在于,所述加固件从所述可塑性变形材料芯向外伸展到所述内区与所述外区交界处。
40、按权利要求33-38中任一权利要求所述的层压制件,其特征在于,所述内区的所述加固件向外伸展得足够远,从而与所述外区的加固件的内缘重叠。
41、按权利要求33-40中任一权利要求所述的层压制件,其特征在于,所述层压制件在所述内区中或在所述内区旁有把所述两端板装在所述层压制件上的装置。
42、固定在按权利要求33-41中任一权利要求所述的一层压制件上的一对端板的组合。
43、按权利要求42所述的组合,其特征在于,所述两端板在所述两端板和所述内区的中心附近装在所述层压制件上。
44、一种在两部件之间形成一次性连接的接头,包括:
一阳连接件,包括一具有一平端面的圆柱形端部、所述端部中靠近所述端面的一环形凹槽以及一在其径向面和轴端上开口的槽道,该槽道的径向深度与所述凹槽的径向深度基本相同,其径向面上的宽度至少等于所述环形凹槽的轴向宽度,该槽道从所述端面呈螺旋形伸入所述环形凹槽中,以及
一阴连接件,包括其厚度与所述环形凹槽相配的一板状部、一穿过所述板状部的圆孔,其直径稍大于所述阳连接件中所述轴向凹槽底部的直径,
所述阴连接件中的一引导件,包括所述圆孔外周沿径向向外切开的一部分,该部分以与所述阳连接件中所述槽道的螺旋形路径相同的角度沿轴向弯离所述孔的横截面,从而
当所述阳连接件的所述圆柱形部的所述平端面紧压所述阴连接件的所述孔的周边而把所述引导件导入所述阳连接件的所述槽道中,并在紧压所述阴连接件的同时转动所述阳连接件时,所述引导件在所述槽道中向上升入所述轴向凹槽中而被压直,从而所述孔的周边的其他部分进入凹槽中,从而当所述阳连接件转完一圈时,所述孔的周边位于所述环形凹槽中,所述两连接件永久连接在一起。
45、按权利要求44所述的接头,其特征在于,所述阳连接件为一可穿过上述一吸能支承中一端板中央的一穿孔的无螺纹螺栓,所述阴连接件为所述支承的层压制件中最靠近一端板的一加固件。
46、按权利要求44或45所述的接头,其特征在于,所述阳连接件有两个伸入所述凹槽中的所述槽道,这两个槽道在其径向面和轴端上开口,所述阴连接件有两个所述引导件,当所述阳连接件位于所述阴连接件上时,所述槽道的轴端与所述引导件互相对齐。
47、按权利要求44或45所述的接头,其特征在于,所述阳连接件中有三个或三个以上的槽道,所述阴连接件中有相应数量的引导件。
48、按权利要求46或47所述的接头,其特征在于,当所述引导件中有一个以上所述槽道时,各槽道围绕其阳连接件和阴连接件对称分布。
49、一种吸能支承,包括:
顶部和底部端板,
由交替插入在所述两端板之间的弹性材料层和加固件层构成的基本一体的一层压制件,
所述底部端板在或靠近从一端板穿过所述层压制件到另一端板的一中心轴线处与所述层压制件连接,在其他部位不连接,
所述顶部端板不紧固在所述层压制件上,但在可相对所述层压制件作垂直往复运动的同时受引导件的限制而无法相对所述层压制件作水平运动,
当所述支承受外力作用时,所述层压制件的该不连接表面部可相对所述两端板作有限运动。
50、按权利要求49所述的支承,其特征在于,所述引导件包括一紧固在所述层压制件中的向上伸过所述顶部端板的厚度的直立销和所述顶部端板中的一穿孔,该销与所述孔松配合,从而所述顶部端板可相对所述层压制件作垂直往复运动。
51、按权利要求49所述的支承,其特征在于,所述销紧固在所述顶部端板上而向下伸出,该松配合孔位于所述层压制件中。
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