CN201198886Y - 三维隔震装置 - Google Patents
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Abstract
三维隔震装置，碟形弹簧以其刚度大、结构简单、便于布置，以及能防止过载等优点广泛地应用于工业产品中。三维隔震装置，其组成包括：密闭油缸(1)，将碟形弹簧(2)置于充满油的所述的密闭油缸中，所述的密闭油缸上设有可控开闭阀(3)，所述的密闭油缸连接叠层橡胶支座(4)。本产品用于建筑或工业产品中的隔震装置。
Description
技术领域：
本实用新型涉及一种三维隔震装置。
背景技术：
碟形弹簧以其刚度大、结构简单、便于布置，以及能防止过载等优点广泛地应用于工业产品中。由于单片弹簧的变形、承载能力一般不能满足使用要求，因此碟形弹簧以叠合、对合或二者兼用的形式组合而成。
发明内容：
本实用新型的目的是提供一种三维隔震装置，通过碟形弹簧、叠层橡胶支座能有效地起到水平和竖向的隔震作用。
上述的目的通过以下的技术方案实现：
三维隔震装置，其组成包括：密闭油缸，将碟形弹簧置于充满油的所述的密闭油缸中，所述的密闭油缸上设有可控开闭阀，所述的密闭油缸连接叠层橡胶支座。
所述的三维隔震装置，所述的碟形弹簧以叠合、或对合或二者兼用的形式组合。
本实用新型的有益效果：
1.碟形弹簧片之间的摩擦作用会产生一定的阻尼，可成为一种实用有效的建筑结构竖向隔震部件，将碟形弹簧置于充满油的密闭油缸中，油缸上设有可控开闭的阀，需要竖向隔震时打开阀，由碟形弹簧提供较小的、合适的竖向刚度，构成有效的竖向半主动隔震装置。
2.将竖向半主动隔震装置(碟形弹簧和油缸构成)和叠层橡胶支座合理组合，形成了能实现三维隔震的复合装置。在未遭受地震时(结构正常使用时)，或地震时隔震结构的竖向加速反应未超过既定限值时，控制油缸中液体流动的可控开闭阀关闭，此时竖向隔震装置的竖向刚度很大；当遭受地震时，或隔震结构的竖向加速度反应超过既定限值，可控开闭阀打开，这时复合隔震装置提供较小的竖向刚度和一定的竖向阻尼，实现竖向隔震作用，与水平橡胶隔震支座协同工作，从而实现三维隔震。
附图说明：
附图1是本产品的结构示意图。
附图2振动台水平向输入迁安波加速度时程与频谱图a。
附图3振动台水平向输入迁安波加速度时程与频谱图b。
附图4振动台竖向输入迁安波加速度时程与频谱图a。
附图5振动台竖向输入迁安波加速度时程与频谱图b。
具体实施方式：
实施例1：
三维隔震装置，其组成包括：密闭油缸1，将碟形弹簧2置于充满油的所述的密闭油缸中，所述的密闭油缸上设有可控开闭阀3，用于控制油缸和外接蓄油箱间的油路开闭，所述的密闭油缸连接叠层橡胶支座4。
所述的三维隔震装置，所述的碟形弹簧以叠合、或对合或二者兼用的形式组合。
所述的碟形弹簧片之间的摩擦作用会产生一定的阻尼，为了提高减振效能可附加阻尼装置。因此碟形弹簧就可成为一种实用有效的建筑结构竖向隔震部件。考虑到建筑在正常使用时应有尽量大的竖向刚度，可将碟形弹簧置于充满油的密闭油缸中，油缸上设有可控开闭的阀，需要竖向隔震时打开阀，由碟形弹簧提供较小的、合适的竖向刚度，这样就构成了有效的竖向半主动隔震装置，为了提高竖向半主动隔震装置的阻尼值，可在油缸内设置能提供较高阻尼的材料。
此种竖向半主动隔震装置和叠层橡胶支座合理组合，将能形成一种能实现三维隔震的复合装置：利用现有水平叠层橡胶隔震支座与竖向半主动隔震装置(碟形弹簧和油缸构成)组合的复合隔震装置，两者串联，
竖向半主动隔震装置是由碟形弹簧和外套密闭油缸组成的，且由可控开闭的电磁阀控制油缸内油体与外接蓄油箱内油体间的油路。竖向隔震装置的半主动控制策略为：在未遭受地震时(结构正常使用时)，或地震时隔震结构的竖向加速反应未超过既定限值时，控制油缸中液体流动的电磁阀关闭，此时竖向隔震装置的竖向刚度很大；当遭受地震时，或隔震结构的竖向加速度反应超过既定限值，电磁阀打开，这时复合隔震装置提供较小的竖向刚度和一定的竖向阻尼，实现竖向隔震作用，与水平橡胶隔震支座协同工作，从而实现三维隔震。
三维隔震装置实验测试：
试验钢框架模型：
试验模型为一层单跨钢框架结构：几何尺寸：长3m×宽3m×高2m，梁、柱：H100mm×100mm×8mm，钢：4根2米长的柱子，4根3米长的梁；楼板支撑：L100mm×10mm，柱间支撑：L50mm×5mm，与台面联接的底板：30mm厚的钢板，4块尺寸为250mm×850mm的钢板，施工方法：梁柱之间焊接；梁与楼板(5块预制板)之间通过螺栓连接；支撑与相应构件焊接。钢框架模型在两个水平方向上刚度不同，试验时水平方向上仅研究刚度较弱方向的振动，即水平方向上仅在刚度较弱方向上进行地震波输入。
模型的自身重量(包括预制板重量)：顶层集中质量1920kg左右；模型隔震层集中质量750kg。附加配重方案：在顶层加1500kg的配重，隔震层上加1300kg的配重。这样试验模型总重约为5470kg。通过测试得到钢模型刚度较弱方向的水平基频为3.52Hz，模型整体竖向基频计算得约为50.72Hz。
三维隔震支座设计与研制：
复合三维隔震支座是由水平和竖向隔震装置复合而成的，其中水平隔震装置为无铅芯叠层橡胶垫，其等效水平刚度为0.121×106N/m，等效阻尼比为0.05(最大变位100％时)，可使试验模型的水平基频降低到1.51Hz，通过试验测试其竖向刚度约为2.27×107N/m，这样仅水平隔震结构竖向基频约为20.5Hz；其中竖向隔震装置主要由油缸和内置碟形弹簧构成。在试验中钢模型中设置复合三维隔震支座4个，分别设置在钢模型4根柱下。
针对试验模型，考虑承载力、尺寸和刚度的要求，选用系列B、类别2碟形弹簧(依据碟形弹簧GB/T1972-92)，其具体尺寸、参数等如表1所示：
表1 竖向隔震装置选用的碟形弹簧参数
为了降低复合三维隔震支座的竖向刚度，从而获得降低试验钢模型竖向频率的要求，采用对合组合碟形弹簧的形式。每个此种规格碟形弹簧的弹性刚度约为：8.338×106N/m，50片叠合后复合三维隔震支座的刚度约为0.167×106N/m，这样就能使试验模型的竖向频率降低到约1.77Hz。
复合三维隔震装置振动台试验研究：
振动台试验工况：
为了研究复合三维隔震支座的控制效能，分别采用如下4种工况的试验：
1、复合隔震试验：
地震波输入：a仅竖向输入；b仅水平向输入；c双向(水平&竖向)输入。
2、仅水平隔震试验：
地震波输入：a仅竖向输入；b仅水平向输入；c双向(水平&竖向)输入。
3、无控试验：
地震波输入：a仅竖向输入；b仅水平向输入；c双向(水平&竖向)输入。
4、仅竖向隔震：
地震波输入：a仅竖向输入；
选取迁安地震波10个顺连作为输入，水平加速度峰值为0.2g，竖向加速度峰值约为0.15g。其时程和傅氏谱见附图。
试验中传感器布置：
本试验中选用的传感器类型：加速度计；位移计。
加速度测量位置：
1、台面：水平向、竖向加速度；2、模型顶层：水平向、竖向加速度；3、隔震层：水平向、竖向加速度。
位移测量位置：
1、隔震支座的水平位移；2、隔震支座的竖向位移。
试验数据整理与分析：
表2 试验模型基频测试结果
| 类别 | 无控模型 | 仅竖向隔震模型 | 仅水平向隔震模型 | 复合三维隔震模型 |
| 水平向基频(Hz) | 3.52Hz | 1.42Hz | 0.68Hz | |
| 竖向基频(Hz) | 未识别到 | 1.51Hz | 20.65 | 1.56Hz |
试验钢模型顶层楼板的竖向振动频率为10.35Hz；隔震层楼板竖向振动频率为6.79Hz。
表3 试验数据整理
表4 各种工况加速度放大系数比较
从试验数据整理分析可知：
在迁安波作用下，试验钢模型的水平向加速度放大到输入的约2.7倍左右；竖向加速度放大到约8倍左右。
在迁安波作用下，试验钢模型在仅设置了竖向隔震装置后，其竖向加速度减小到输入的0.836倍。
在迁安波作用下，试验钢模型在仅设置水平叠层橡胶支座后，试验钢模型的水平加速度有很大程度的减小(减小到输入水平地震波加速度峰值的0.4倍左右)，但是竖向加速度有很大放大(放大到输入竖向地震波峰值的7倍左右)，可见叠层橡胶隔震只在水平向起到有效的隔震作用，对竖向隔震几乎不起作用。
在迁安波作用下，试验钢模型在设置复合三维隔震装置后，试验钢模型的水平加速度和竖向加速度均有很大程度的减小(水平加速度减小到约输入水平地震波的0.1～0.2倍左右；竖向加速度减小到约输入地震波的0.6～0.7倍左右)，可见复合三维隔震装置能有效地起到水平向和竖向隔震作用，即能起到三维隔震的功效。
通过振动台不同工况对比试验结果整理分析，验证了复合三维隔震支座的三维隔震控制效能。
结论：
通过各种工况(无控、仅竖向隔震、仅隔震与复合隔震)振动台试验结果的整理分析，验证了复合三维隔震装置的隔震功效，它能有效地减小隔震结构的水平和竖向加速度反应，起到三维隔震的作用。
Claims (2)
1.一种三维隔震装置，其组成包括：密闭油缸，其特征是：将碟形弹簧置于充满油的所述的密闭油缸中，所述的密闭油缸上设有可控开闭阀，所述的密闭油缸连接叠层橡胶支座。
2.根据权利要求1所述的三维隔震装置，其特征是：所述的碟形弹簧以叠合、或对合或二者兼用的形式组合。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CNU2008200899101U CN201198886Y (zh) | 2008-05-06 | 2008-05-06 | 三维隔震装置 |
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| CN201198886Y true CN201198886Y (zh) | 2009-02-25 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112303165A (zh) * | 2019-07-31 | 2021-02-02 | 中国电力科学研究院有限公司 | 一种用于变压器类设备的隔震装置和隔震方法 |
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2008
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Cited By (2)
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| CN112303165A (zh) * | 2019-07-31 | 2021-02-02 | 中国电力科学研究院有限公司 | 一种用于变压器类设备的隔震装置和隔震方法 |
| CN112303165B (zh) * | 2019-07-31 | 2023-09-08 | 中国电力科学研究院有限公司 | 一种用于变压器类设备的隔震装置和隔震方法 |
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