CN202390755U - 一种多功能减隔震支座的转换装置 - Google Patents

Abstract

一种多功能减隔震支座的转换装置，该体系转换装置由上下两部分组成。其中上半部分由上连接板、光面不锈钢板、挡块组成，下半部分由聚四氟乙烯板、上顶板组成，这两部分相配合使用，可提供任意方向的滑移位移。在小震作用下，依靠光面不锈钢板和聚四氟乙烯板之间的滑动来实现隔离地震、保护上部结构的作用；在大震作用下，当上部滑移结构的滑移量达到极限时，通过体系转换装置带动下部隔震垫发挥作用，以加强隔震层的耗能能力，从而显著减小地震的破坏作用。随着世界范围内对工程结构抗震设防的重视以及经济水平的不断发展，本实用新型为建筑工程抗震设计提供了诸多便利，因此具有广泛的工程应用前景。

Description

一种多功能减隔震支座的转换装置

技术领域

本实用新型涉及一种多功能减隔震支座的新型体系转换装置，特别适用于处在地震多发区得工程建筑中采用，以有效降低建筑结构在遭受地震作用时所发生的破坏。

背景技术

地震是一种严重威胁人类生存和发展的自然灾害，它的突发性和毁灭性可以使一个地区在瞬间沦为一片废墟。全世界每年要发生成千上万次的地震，这其中有破坏性的强地震也有几十次。近年来，全球发生了许多次大地震，包括中国汶川大地震、玉树地震、海地地震以及东日本大地震等，给人类造成了非常惨重的生命财产损失。人类在与地震作斗争的过程中，逐渐发展出一条合理有效的抗震途径—工程结构减震控制。

减震是利用特制减震构件或装置，使之在强震时率先进入塑性区，产生大阻尼，大量消耗进入结构体系的能量；而隔震则是利用隔震体系，设法阻止地震能量进入主体结构。在实际中，有时把这两种体系合二为一。通过选择适当的减、隔震装置与设置位置，可以达到控制结构内力分布与大小的目的。目前，减隔震技术是建筑结构抗震的研究热点之一。为此国内外技术人员已研制并开发了许多类型的减隔震装置，用于桥梁抗震领域的主要有橡胶支座、铅芯橡胶支座、滑动摩擦型减隔震支座、弹塑性减震耗能钢阻尼器、磁流变阻尼器以及油阻尼器等。将现有的两种或多种减隔震方法组合应用，扬长避短以充分发挥不同减隔震装置的功能，是桥梁减隔震装置的发展趋势。

聚四氟乙烯滑动支座由不锈钢和聚四氟乙烯材料制成，由于这两种材料之间摩擦系数小，且该支座具有水平滑动位移大的优点，作为桥梁结构的滑动支座被广泛应用于工程实际。这种支座的缺点也很明显。一是通过聚四氟乙烯和钢板间的摩擦耗能，其隔震效果对地震输入的频率成份不敏感。二是会导致桥梁结构主梁与滑动装置之间过大位移的发生，进而导致地震中因梁墩相对位移过大而造成落梁破坏。

铅芯橡胶支座（垫）是新西兰学者在1975年发展的，该支座通过在普通分层橡胶支座中插入铅芯而形成，充分利用了铅芯良好的力学特性，包括较低的屈服剪力和较高的初始剪切刚度。此外，对铅芯橡胶支座的动力试验表明，铅芯橡胶支座具有良好的滞回特性。因此在地震作用下，铅芯橡胶支座不仅利用了橡胶在变形过程中的阻尼耗能，而且铅芯的屈服同样能够延长结构周期，消耗地震能量。

本发明人已出一种用于桥梁工程的多功能减隔震支座（一种多功能桥梁减隔震支座，201020600889.4，发明人：王浩，李爱群），其主要特点是当桥梁结构，特别是连续梁桥结构，在遭受常遇荷载（如温度作用、汽车荷载作用）作用时，上部聚四氟乙烯滑板提供所需要的纵向位移，且为了桥梁结构的安全考虑，通过一种“凹凸相嵌”的体系转换装置限制住桥梁结构的横向变形。当桥梁结构遭受到地震作用时，因为桥梁结构沿纵向的变形以超出正常的位移限制，此时还是通过上述“凹凸相嵌”的体系转换装置来带动下部铅型橡胶垫发挥作用，以有效耗散地震能量，进而起到保护桥梁结构免受或少收地震破坏的作用。

然而，上述“凹凸相嵌”的体系转换装置，其主要功能及特点是，限制住桥梁的横向位移，允许桥梁沿纵向自由变形，且当桥梁结构沿纵向的变形超过限制值时，带动下部耗能装置，进而有效保护桥梁结构。建筑结构要求减隔震支座应当适应沿结构2个主轴方向（有时还要考虑斜交方向）的地震力作用，即隔震层应当可以提供任意方向的变形，这样才可以当地震来临是，具有最大的安全保证。针对建筑结构隔震层的这种特性，已有的体系转换装置只能产生一个方向的位移，是不适用于建筑结构的减隔震设计的。

在很多时候，建筑结构设计人员为了让采用隔减震设计的建筑能在地震来临时免受或少受破坏，必须增强隔震层的隔减震能力，这时多功能减隔震支座可以发挥较大的作用，但必须对原有的适用于桥梁工程的多功能减隔震支座的体系转换装置进行改造，以保证在不同地震动输入方式下该支座均能发挥其良好的耗能作用。我国当前正处于大型土木、交通工程建设的蓬勃发展阶段，又地处地震多发国家，结合建筑结构抗震的工程实际需求，研制多功能隔减震支座，工程意义和社会意义重大。

发明内容

    技术问题：本实用新型的目的是提供一种多功能减隔震支座的转换装置，该转换装置能提供任意方向的位移，且能带动下部耗能装置发挥作用，以满足地震区工程结构多方位滑移的需求。

技术方案：本实用新型的多功能减隔震支座的转换装置从上至下顺序设有上连接板、光面不锈钢板、聚四氟乙烯板、上顶板、铅芯橡胶垫、下连接板，铅芯位于铅芯橡胶垫的中间，铅芯的上下两端分别连接上顶板和下连接板；其中，聚四氟乙烯板位于上顶板上部组成下部滑移机构；上顶板通过螺栓与下部的铅芯橡胶垫连接，圆形聚四氟乙烯板放置在方形上顶板的圆形凹槽里，但其顶面应高出凹槽，以利于滑动；上连接板、光面不锈钢板、挡块这三个部分组成上部滑移机构；光面不锈钢板、挡块依次用螺栓与上连接板相连；挡块在上连接板上应呈矩形状布置，其合围形成的内部矩形的尺寸，应该依设计滑移量来确定，并与上顶板配合使用；  

聚四氟乙烯板的表面压制圆形储油槽，同时在储油槽里注满硅脂润滑油，以通过减小接触面和增加滑移性能的方法来减小摩擦系数，并在整个支座的四周设置防尘罩。

   该装置下上部滑移机构为正方形，或为长方形；但下部滑移机构的上顶板为正方形；当设计要求两个主轴方向的滑移量一致时，上部滑移机构为正方形；当设计要求两个主轴方向的滑移量不相同时，上部滑移机构为长方形。

上连接板、光面不锈钢板与聚四氟乙烯板一起构成支座的上部结构，它主要解决让支座实现大位移的问题。上顶板、铅芯橡胶垫与下连接板一起构成支座的下部结构，它主要解决支座在地震作用下耗能减震的问题。体系转换装置就是为了让减隔震支座的上述两项性能连贯实现，以达到需要的隔减震效果。具体的实现途径为：在小震作用下，依靠光面不锈钢板和聚四氟乙烯板之间的滑动来实现隔离地震、保护上部结构的作用；在大震作用下，当上部滑移结构的滑移量达到极限时，通过体系转换装置带动下部隔震垫发挥作用，以加强隔震层的耗能能力，从而显著减小地震的破坏作用。

有益效果：通过对现有多功能减隔震支座的体系转换装置的改进，使得该新型桥梁多工程减隔震支座可以很好的满足建筑工程结构需要在多个方向滑移的功能需求，不仅可以在任意方向形成位移，还具备抵抗大震的良好的耗能能力。建筑工程结构量大面广，提高其抗震性能极为必要。随着全世界内对采用隔减震技术的建筑结构的重视，该新型减隔震支座给抗震设计人员带来了更多的选择，为建筑工程抗震设计提供了诸多便利，因此具有广泛的工程应用前景，社会经济效益重大。

附图说明

图1是本实用新型在支座结构中的整体纵向剖面构造示意图；

图2是支座体系转换装置的下部滑移机构；

图3是图2中A-A剖面图；

图4是支座体系转换装置的上部滑移机构；

图5是图4中B-B剖面图。

图中有：上连接板1；光面不锈钢板2；聚四氟乙烯板3；挡块4；上顶板5；连接螺栓6；铅芯7；铅芯橡胶垫71；下连接板8；顶板连接螺栓9；上连接板连接螺栓10。

具体实施方式

本实用新型的多功能减隔震支座的新型体系转换装置包括：上连接板1、光面不锈钢板2、聚四氟乙烯板3、挡块4、上顶板5、连接螺栓6、铅芯7、下连接板8、顶板连接螺栓9、上连接板连接螺栓10。其中，聚四氟乙烯板3、上顶板5这两个部分组成下部滑移机构（见图2、图3）；上顶板5通过螺栓9与下部的铅芯橡胶垫6连接，圆形聚四氟乙烯板3放置在方形上顶板5的圆形凹槽里，但其顶面应高出凹槽，以利于滑动。上连接板1、光面不锈钢板2、挡块4这三个部分组成上部滑移机构，具体图形见图4；光面不锈钢板2、挡块4，依次用螺栓6与上连接板1相连；挡块4在上连接板1上应呈矩形状布置，其合围形成的内部矩形的尺寸，应该依设计滑移量来确定，并与上顶板1配合使用。聚四氟乙烯板3的表面压制圆形储油槽，同时在储油槽里注满硅脂润滑油，以通过减小接触面和增加滑移性能的方法来减小摩擦系数，并在整个支座的四周设置防尘罩。支座结构整体纵向剖面构造示意图见图1。

上连接板1、光面不锈钢板2与聚四氟乙烯板3一起构成支座的上部结构，它主要解决让支座实现大位移的问题。上顶板5、铅芯橡胶垫7与下连接板8一起构成支座的下部结构，它主要解决支座在地震作用下耗能减震的问题。体系转换装置就是为了让减隔震支座的上述两项性能连贯实现，以达到需要的隔减震效果。具体的实现途径为：在小震作用下，依靠光面不锈钢板2和聚四氟乙烯板3之间的滑动来实现隔离地震、保护上部结构的作用；在大震作用下，当上部滑移结构的滑移量达到极限时，通过体系转换装置带动下部隔震垫发挥作用，以加强隔震层的耗能能力，从而显著减小地震的破坏作用。

本体系转换装置的上部滑移机构可以为正方形，也可以为长方形，但下部滑移机构的上顶板5为正方形。这样的构造是顺应设计的要求，即当设计要求两个主轴方向的滑移量一致时，上部滑移机构为正方形；当设计要求两个主轴方向的滑移量不相同时，上部滑移机构为长方形。制作光面不锈钢板2时，应该注意产品的质量，保证光面的平整、无毛刺。聚四氟乙烯板3的圆形储油槽应该采用机械压制，并符合相关规范的要求。挡块4的横截面因为连接螺栓6的削弱，应该经验算强度合格才可使用。

Claims (2)

1.一种多功能减隔震支座的转换装置，其特征是该装置从上至下顺序设有上连接板（1）、光面不锈钢板（2）、聚四氟乙烯板（3）、上顶板（5）、铅芯橡胶垫（71）、下连接板（8），铅芯（7）位于铅芯橡胶垫（71）的中间，铅芯（7）的上下两端分别连接上顶板（5）和下连接板（8）；其中，聚四氟乙烯板（3）位于上顶板（5）上部组成下部滑移机构；上顶板（5）通过螺栓（9）与下部的铅芯橡胶垫（71）连接，圆形聚四氟乙烯板（3）放置在方形上顶板（5）的圆形凹槽里，但其顶面应高出凹槽，以利于滑动；上连接板（1）、光面不锈钢板（2）、挡块（4）这三个部分组成上部滑移机构；光面不锈钢板（2）、挡块（4）依次用螺栓（6）与上连接板（1）相连；挡块（4）在上连接板（1）上呈矩形状布置，其合围形成的内部矩形的尺寸，依设计滑移量来确定，并与上顶板（5）配合使用。

2.根据权利要求1所述的多功能减隔震支座的转换装置，其特征是：聚四氟乙烯板（3）的表面压制圆形储油槽，同时在储油槽里注满硅脂润滑油，以通过减小接触面和增加滑移性能的方法来减小摩擦系数，并在整个支座的四周设置防尘罩。

    3．根据权利要求1所述的多功能减隔震支座的转换装置，其特征是：该装置下上部滑移机构为正方形，或为长方形；但下部滑移机构的上顶板（5）为正方形；当设计要求两个主轴方向的滑移量一致时，上部滑移机构为正方形；当设计要求两个主轴方向的滑移量不相同时，上部滑移机构为长方形。

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