CN202073180U - 一种水平位移隔震支座 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于衰减地震能量的隔震支座。其包括由多层弹性体和多层金属板交替叠置结合而成的支座本体，支座本体内部还设置有腔室，腔室内设置旨在增大支座阻尼的铅芯、非金属阻尼材料或非金属阻尼材料与固体填充物的混合物，支座本体为圆锥台或棱台形状，支座本体的垂向截面轮廓为等腰梯形。本实用新型水平位移隔震支座，通过设置外形为圆锥台或棱台形状的支座本体，从而使隔震支座的上、下表面可以实现更大的水平位移，从而大大提高了隔震支座的隔震性能，其适用性好，可以广泛应用于各种建筑物、工程结构及桥梁结构，也可以应用于机械设备的隔震。

Description

一种水平位移隔震支座

技术领域

本实用新型属于建筑物、工程结构及桥梁结构领域，具体涉及一种用于衰减地震能量的隔震支座。

背景技术

建筑物和工程结构，包括房屋、桥梁等，当遭受地震时会产生较大的地震响应位移，位移过大时结构就可能被破坏。传统的抗震措施是加强结构体系的强度，这样做既增加了工程造价，抗震效果也不理想。特别是，近些年来，各种房屋建筑及桥梁结构不断向着高大化、大跨度的方向发展，依靠传统抗震方法已远不能满足安全要求。基础隔震技术是近年来迅速发展起来的一种合理、有效的工程抗震方法，通过在建筑物与基础之间设置各种各样的隔震支座，比如滑移、滚动隔震装置，来隔离地震力向上部结构的传递，达到保护上方建筑物结构的目的。

目前应用最多的、较典型的隔震支座结构包括专利号为ZL200420043516.6的实用新型专利公开的铅芯橡胶支座以及专利号为ZL03112549.2的发明专利公开的、内部包含阻尼结构的非铅芯隔震支座。这两大类隔震支座均包括由多层弹性体和多层金属板交替叠置结合而成的支座本体，支座本体内部还设置有腔室，腔室内设置旨在增大支座阻尼的铅芯或阻尼结构。这样结构的隔震支座具有很高竖向刚度和承载能力，同时有较低的水平刚度，地震时支座的上下表面可以作较大的相对位移，亦即允许建筑物相对于地面作水平相对运动，相对运动时，支座强迫其内部的铅芯或阻尼结构反复塑性变形，大量地吸收消耗地震能量，减轻结构共振，建筑物的加速度和绝对位移相对于刚性基础大幅降低，从而提高建筑物的抗震能力。但是，现有隔震支座产品外形均为圆柱形、长方形或正方形，其上、下表面能够实现的水平相对位移有限，因此，极大地限制了其隔震性能。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述缺陷，提供一种上、下表面能够安全实现更大位移的水平大位移隔震支座。

本实用新型水平位移隔震支座是这样实现的，包括由多层弹性体和多层金属板交替叠置结合而成的支座本体，支座本体内部还设置有腔室，腔室内设置旨在增大支座阻尼的铅芯、非金属阻尼材料或非金属阻尼材料与固体填充物的混合物，支座本体为圆锥台或棱台形状，支座本体的垂向截面轮廓为等腰梯形。当然，由于加工中一定会存在误差，也可以近似为等腰梯形。

支座本体制作成棱台形状时，根据需要可以将其制成四棱台、五棱台、六棱台、七棱台或八棱台，当然，如果有必要也可以加工成具有更多棱边的棱台。需要说明的是，为了便于加工，并尽量增强支座本体的稳定性，优选的，将支座本体设置成正四棱台、正五棱台、正六棱台、正七棱台或正八棱台等对称形状，即保证支座本体的垂向截面轮廓呈等腰梯形，当然，由于加工中存在的误差，也可以近似为等腰梯形。

所述的弹性体可以是传统的橡胶材料，也可以是固体阻尼材料或者弹性聚氨酯材料。支座本体内部设置的阻尼材料可以是固体阻尼材料也可以是液体阻尼材料。固体填充物可以是颗粒物、纤维丝团、纤维网、间隔设置的多层板状物、由多根棒状物组成的棒束、呈卷状的网格或多孔弹性材料，而且非金属阻尼材料全部充满或至少部分地充满固体填充物之间的空间。设置固体填充物的作用在于可以增大支座本体腔室中阻尼材料的内耗阻尼。

使用时，将本实用新型水平位移隔震支座尺寸较大一端朝上放置于建筑物与基础之间，由于隔震支座自下而上外形尺寸逐渐增大，当其上、下表面发生相对位移时，隔震支座具有更强的稳定性，不易发生倾覆，因此可以适应更大的水平相对位移。而隔震支座可以实现更大的水平位移，则意味着支座本体可以产生更大的变形，通过支座本体发生变形时强迫腔室内铅芯及非金属阻尼材料或非金属阻尼材料与固体填充物的混合物构成的阻尼结构发生塑性变形，从而更多地吸收消耗地震能量，因此隔震性能更好，安全性能也更好。

本实用新型水平位移隔震支座，通过设置外形为圆锥台或棱台形状的支座本体，从而使隔震支座的上、下表面可以实现更大的水平位移，从而大大提高了隔震支座的隔震性能，其适用性好，可以广泛应用于各种建筑物、工程结构及桥梁结构，也可以应用于机械设备的隔震。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图之一。

图2为本实用新型与其它隔震支座的水平位移对照示意图。

图3为图1的仰视图。

图4为本实用新型的结构示意图之二。

图5为本实用新型的结构示意图之三。

图6为本实用新型的结构示意图之四。

图7为图6的仰视图。

图8为本实用新型的结构示意图之五。

具体实施方式

实施例一

如图1和图3所示本实用新型水平位移隔震支座，包括由多层弹性体2和多层金属板1交替叠置结合而成的圆台状支座本体，本例中，弹性体2为橡胶，金属板1为钢板。弹性体2和金属板1中部设置的通孔在支座本体内部构成一个连续腔室，腔室内设置旨在增大支座阻尼的铅芯3。为提高强度，避免承载时被损坏，位于支座本体最上方和最下方的金属板采用厚度相对较厚的钢板1a和1b。如果忽略金属板1a和1b自身厚度的影响，支座本体的垂向截面轮廓呈倒置的等腰梯形，当然由于加工中存在的误差，也可以近似为等腰梯形。

使用时，将本实用新型水平位移隔震支座尺寸较大一端朝上放置于建筑物与基础之间，由于本实用新型水平位移隔震支座具有很高竖向刚度和承载能力，同时有较低的水平刚度，地震时支座本体的上下表面可以作较大的相对位移，亦即允许建筑物相对于地面作水平相对运动，相对运动时，支座本体强迫其内部的铅芯反复塑性变形，大量地吸收消耗地震能量，减轻结构共振，减少建筑物的地震响应位移，因此可以做到大震不倒，小震不晃，进而保护了建筑物及建筑物内居民的安全。

本实用新型水平位移隔震支座与现有同类型的隔震支座相比，具有更出色的水平相对位移能力。其原理在于，如图2所示，以最上方钢板外径尺寸为W1、最下方钢板外径尺寸为W3、高度为H的本实用新型水平大位移隔震支座为例，对比直径尺寸为W1、高度为H的圆柱形现有隔震支座Sample1、直径尺寸为W2、高度为H的圆柱形现有隔震支座Sample2及直径尺寸为W3、高度为H的圆柱形现有隔震支座Sample3，其中W2＝(W1+W3)/2，即W1＞W2＞W3。从外形尺寸分析可以知道，隔震支座Sample2的材料使用量M2与本实用新型水平大位移隔震支座的材料用量M完全相同，隔震支座Sample1的材料用量M1大于M，隔震支座Sample3的材料用量M3小于M，即M1＞M＝M2＞M3。而理论上，上述隔震支座可以实现的最大水平位移分别为：本实用新型水平大位移隔震支座的最大水平位移长度L＝2×W1；隔震支座Sample1的最大水平位移长度L1＝2×W1；隔震支座Sample2的最大水平位移长度L2＝2×W2；隔震支座Sample3的最大水平位移长度L3＝2×W3。由W1＞W2＞W3，可知有如下逻辑关系L＝L1＞L2＞L3成立。综上，我们可以得出结论，理论上在最大水平位移范围相同的情况下，本实用新型水平位移隔震支座的材料使用量最小，性价比最高。

本例中弹性体为橡胶材料，金属板为钢板，实际应用中，弹性体也可以选用固体阻尼材料或者弹性聚氨酯材料，金属板也可以选用不锈钢板等其他金属板材，只要材料的强度和性能达到使用要求，都可以用于本实用新型产品的生产，实现预期的隔震效果。

实施例二

如图4所示本实用新型水平位移隔震支座，与实施例一的区别在于，除位于最顶端和最底端的金属板1a和1b外，其他金属板1完全被弹性体2包裹，这样的结构有利于金属板1的防腐。应用中只需要对裸露的金属板1a和1b进行特别防腐处理即可，有利于提高产品的使用寿命，并降低成本。另外，支座本体中心的腔室内，设置固体阻尼材料4替代铅芯用于变形时消耗地震能。

使用时，将本实用新型水平位移隔震支座尺寸较大一端朝上放置于建筑物与基础之间。利用固体阻尼替代铅芯用于耗能的有益之处在于：1)固体阻尼材料的价格较低，有利于降低产品成本和产品的推广应用；2)铅芯在加工和使用过程中，以及报废后会对污染环境，危害人体健康，而目前可供选择的环保型固体阻尼材料种类已经非常多，完全可以避免污染的问题；3)铅芯发生塑性变形后难以自动复位，但许多固体阻尼材料兼备良好的弹性，塑性变形后可以实现自动复位。

实施例三

如图5所示本实用新型水平位移隔震支座，与实施例二的区别在于，固体阻尼材料4中增设固体填充物5，本例中固体填充物5为固体阻尼材料中间隔设置的铝板。设置固体填充物的作用在于可以增大支座本体腔室中阻尼材料的内耗阻尼。

使用时，将本实用新型水平位移隔震支座尺寸较大一端朝上放置于建筑物与基础之间。采用这种结构的本实用新型水平大位移隔震支座，当受到水平方向的外力时，例如发生地震时，支座本体上下面发生相对平移，支座本体受到水平剪切变形，强迫其腔室内阻尼材料发生剪切为主的变形，同时铝板发生相对平移，位于铝板之间的阻尼材料受到剪切，由于固体阻尼材料具有很高的阻尼，会产生与运动方向相反的阻力，将外界能量转化为热能，吸收消耗了地震能量，减少了建筑物的地震响应位移，保护建筑物及建筑物内的居民的生命安全。本例中由于在固体阻尼材料4中设置了固体填充物5——铝板，提高了固体阻尼材料变形时的内部阻力和变形时的内耗，在阻尼腔室尺寸不变的情况下隔震支座的阻尼比有所提高。

除铝板外，固体填充物还可以是颗粒物、纤维丝团、纤维网、由多根棒状物组成的棒束、呈卷状的网格或多孔弹性材料，都可以起到增大固体阻尼材料的内耗阻尼的作用。而且固体阻尼材料可以全部充满、也可以部分充满固体填充物之间的空间。

实施例四

如图6、图7所示本实用新型水平位移隔震支座，与实施例二的区别在于，支座本体的形状设置成正四棱台，金属板1a和1b嵌置在弹性体2中，相应的，金属板1和金属板1a和1b都加工成正方形。此外，支座本体内部的腔室内设置的非金属阻尼材料除了设置固体阻尼材料外，还可以设置液体阻尼材料。本例中腔室内设置的就是高阻尼硅油7。为了便于灌注液体阻尼，金属板1a中心设置灌装口及用于封闭灌装口的密封件6。

使用时，将本实用新型水平位移隔震支座尺寸较大一端朝上放置于建筑物与基础之间。本例中仅以支座本体设置成正四棱台进行说明，在实际应用中，根据需要，支座本体也可以加工成将支座本体设置成正四棱台、正五棱台、正六棱台、正七棱台或正八棱台等对称形状，对于某些特殊应用，支座本体也可以设置成非对称结构的棱台形式。

实施例五

如图8所示，与实施例四的区别在于，液体阻尼材料4中也可以增设固体填充物8，本例中固体填充物8为液体阻尼材料中设置的金属丝团。设置固体填充物的作用在于可以增大支座本体腔室中阻尼材料的内耗阻尼。

除金属丝团外，例如尼龙丝团等其他纤维丝团也可以作为固体填充物用于本实用新型，此外，固体填充物可以是颗粒物、纤维网、间隔设置的多层板状物、由多根棒状物组成的棒束、呈卷状的网格或多孔弹性材料，都可以起到增大液体阻尼材料的内耗阻尼的作用。而且液体阻尼材料可以全部充满、也可以部分充满固体填充物之间的空间。

从以上实施例可以看出，本实用新型将支座本体的垂向截面轮廓设置成等腰梯形(或近似等腰梯形)，从而使隔震支座的上、下表面可以实现更大的水平位移，从而大大提高了隔震支座的隔震性能，其适用性好，性价比更高，可以广泛应用于各种建筑物、工程结构及桥梁结构，也可以应用于机械设备的隔震。在实际应用中，本实用新型的摆放可以根据隔震支座上、下方支承物体的实际需要进行调整，可以将尺寸较大面向上，也可以将尺寸较小面向上，由于本实用新型水平大位移隔震支座在使用过程中是通过产生隔震支座上、下方物体的相对运动来实现减震效果，因此可实现的效果相同。

Claims (5)

1.一种水平位移隔震支座，包括由弹性体和金属板交替叠置结合而成的支座本体，支座本体内部还设置有腔室，腔室内设置旨在增大支座阻尼的铅芯、非金属阻尼材料或非金属阻尼材料与固体填充物的混合物，其特征在于支座本体为圆锥台或棱台形状，支座本体的垂向截面轮廓为等腰梯形。

2.根据权利要求1所述的水平位移隔震支座，其特征在于弹性体由橡胶材料、固体非金属阻尼材料或者弹性聚氨酯材料制成。

3.根据权利要求1所述的水平位移隔震支座，其特征在于非金属阻尼材料包括液体非金属阻尼材料和固体非金属阻尼材料。

4.根据权利要求1所述的水平位移隔震支座，其特征在于固体填充物为颗粒物、纤维丝团、纤维网、板状物、棒状物、呈卷状的网格或多孔弹性材料，并且非金属阻尼材料全部充满或至少部分地充满固体填充物之间的空间。

5.根据权利要求1所述的水平位移隔震支座，其特征在于支座本体外形为四棱台、五棱台、六棱台、七棱台或八棱台。

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