CN203238807U - 一种电磁式摩擦限位隔震装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于建筑结构隔震技术领域，具体涉及一种电磁式摩擦隔震装置。该装置安装于上部结构大梁和基础底板之间，包含叠层橡胶支座和电磁式摩擦限位装置。电磁式摩擦限位装置的限位作用可由铜触针与导电铜板的接触决定，电路闭合时线圈与铁芯形成电磁铁，并可使得在中小型地震或风振下上部结构与基础之间发生微小位移时产生限位；大震来临时，上部结构与基础之间的相对位移将使得铜触针与环形第二绝缘涂层接触，电路断开，该限位装置限位功能暂时失效，起隔震结构的隔震耗能效果；特大地震时，过大的相对位移将使铜触针离开第二绝缘层并再次与导电铜板接触，整个电路又形成闭合回路，再次产生限位作用，最大限度的减少上部结构位移带来的风险。

Description

一种电磁式摩擦限位隔震装置

技术领域

    本实用新型属于建筑结构隔震技术领域，具体涉及一种电磁式摩擦限位隔震装置。

背景技术

     在传统的建筑结构基础隔震设计中，虽然可以有效的降低上部结构的地震加速度，但同时结构的位移也大幅增加，以致在原本非隔震结构可以承担的中小型地震下，结构产生的位移为非隔震结构的十倍以上。在地震或在风振作用下，过大的上部结构位移不仅使得在结构内部工作或生活的人员感到不适并可能影响结构内部某些精密仪器的操作精度，还可能导致上部结构与基础部分连接的管线发生损坏或者断裂，甚至使得上部结构与围护结构之间发生碰撞导致结构自身的破坏，从而导致严重次生灾害的发生。

实用新型内容

     本实用新型的目的在于针对现阶段隔震技术存在的缺陷，提供一种电磁式摩擦限位隔震装置，可以使得隔震结构在中小型地震或风振激励下发生限位，在大震下则发挥出隔震结构的隔震性能，在特大地震下则继续产生限位，从而最大限度的减少上部结构位移带来的风险。

     本实用新型的构思是：一种电磁式摩擦限位隔震装置，该装置安装于上部结构大梁和基础底板之间，包含叠层橡胶支座和电磁式摩擦限位装置；其中，电磁式摩擦限位装置主要由上钢板、上套筒、螺栓、下套筒、下钢板、线圈托盘、线圈、铁芯、接地钢板、方形钢管、绝缘弯头、铜触针、第一绝缘涂层、第二绝缘涂层、导电铜板、蓄电池和开关构成。导电铜板为圆形，其中心有一直径为2mm的圆形第一绝缘涂层，使得在开关闭合时，整个电路仍形成不了闭合回路；当上部结构与基础之间的相对位移大于1mm时，铜触针即与导电铜板接触，使得整个电路成为闭合回路，线圈通电与铁芯一起构成电磁铁，电磁铁产生的磁力将线圈托盘和接地钢板吸在一起并产生静摩擦力，从而抵抗上部结构与基础之间的水平力，使得在中小型地震或风振激励下上部结构与基础之间不再发生相互错动，产生限位；当大震来临时，上部结构与基础之间的水平力将会大于线圈托盘和接地钢板之间的静摩擦力，此时上部结构与基础之间的相对位移将使得铜触针与环形第二绝缘涂层接触，电路断开，限位功能暂时失效，从而发挥隔震结构的隔震耗能效果，保证在大震下结构的安全性；而当特大地震来临时，过大的相对位移将使铜触针离开第二绝缘层并再次与导电铜板接触，整个电路又形成闭合回路，并再次产生限位作用，避免了在特大地震时上部结构向外冲出与围护结构发生碰撞造成结构自身的损伤。

根据上述实用新型构思，本实用新型采用下述技术方案：

一种电磁式摩擦限位隔震装置，包括一个叠层橡胶支座和一个电磁式摩擦限位装置，其特征在于：所述叠层橡胶支座和电磁式摩擦限位装置并列安装在上部结构大梁和基础底板之间构成一个整体。

所述电磁式摩擦限位装置的结构是：一个上套筒与一个下套筒采用螺栓进行连接，上套筒顶端与一块上钢板固定连接，下套筒底面与一块下钢板固定连接；一个线圈与一个铁芯套装在一起构成一个电磁铁；该电磁铁安置在一个线圈托盘中，线圈托盘的顶面与下钢板固定连接，线圈托盘的底面与一个接地钢板摩擦接触；一根方形钢管焊接于下钢板的边缘；一块导电铜板上涂有圆形第一绝缘层和环形第二绝缘层；方形钢管的末端固定一个绝缘弯头，绝缘弯头内固定一个铜触针；铜触针在静止时与第一绝缘层接触；线圈托盘侧面开有上下两个小孔，线圈上端的导线通过上面小孔穿过方形钢管与铜触针连接，线圈下端的导线通过下面的小孔后经开关和蓄电池与导电铜板连接。

所述上套筒和下套筒之间利用八个螺栓进行连接，套筒上的螺栓孔为垂直方向的开槽。

所述上套筒和下套筒的横断面为方形框，所述上钢板、下钢板、接地钢板和导电铜板为圆形板，线圈托盘为底部带圆形钢板的圆形钢套筒。

所述叠层橡胶支座为天然橡胶支座、或者铅芯橡胶支座、或者高阻尼橡胶支座。

        本实用新型与现有技术相比较，具有如下显而易见的实质性特点和优点：

    （1）本实用新型专利可以解决传统隔震技术在中小型地震或风振激励下上部结构产生位移的危险，并可以在大震时进行耗能并发挥隔震结构优良的隔震性能，而在特大地震下则继续产生限位，从而最大限度的减少上部结构位移带来的风险。

（2）线圈和铁芯构成的电磁铁的磁力可以通过调节线圈的匝数、电流的大小来控制，从而可以根据实际设计需要控制线圈托盘和接地钢板之间的静摩擦力，调整限位装置的阀值。

    （3）整个摩擦限位装置由直流蓄电池进行供电，无需外接电源，从而避免了地震来临时因外接电源供电系统中断而使得限位装置无法达到预期的效果。

    （4）上套筒和下套筒之间利用八个螺栓进行连接，并在螺栓中间的套筒部分开槽，使得上下套筒之间在水平方向上可以紧密接触，将上部结构与基础之间的水平位移精确地传递到铜触针与导电铜板之间；同时在上部结构与基础之间产生竖向位移时，仅使得上下套筒之间发生竖向错动，不会使上下套筒之间产生预应力，从而不会影响线圈托盘和接地钢板之间的吸力。

    （5）该限位装置无需长期供电，只有在地震作用下需要限位或需要耗能时才需蓄电池进行供电，从而可以节约能源，同时一个蓄电池还可以为多个限位装置供电。

    附图说明

     图1为电磁式摩擦限位隔震装置的示意图。

     图2是电磁式摩擦限位装置示意图。

    其中，1.上钢板、2.上套筒、3.螺栓、4.下套筒、5.下钢板、6.线圈托盘、7.线圈、8.铁芯、9.接地钢板、10.方形钢管、11.绝缘弯头、12.铜触针、13.第一绝缘涂层、14.第二绝缘涂层、15.导电铜板、16.蓄电池、17.开关、18.叠层橡胶支座、19.上部结构大梁、20.基础底板、21.电磁式摩擦限位装置。

图3是电磁式摩擦限位装置左视图。

图4是A-A剖面图。

图5是B-B剖面图。

    图6是方形钢管（10）的剖面图。

    图7是导电铜板（15）的平面图。

    图8是导电铜板（15）的剖面图。

具体实施方式

本实用新型的优选实施例结合附图作详细说明：

实施例一：

参见图1，本电磁式摩擦限位隔震装置，包括一个叠层橡胶支座（18）和一个电磁式摩擦限位装置（21），其特征在于：所述叠层橡胶支座（18）和电磁式摩擦限位装置（21）并列安装在上部结构大梁（19）和基础底板（20）之间构成一个整体。

实施例二：

参见图1~图8，本实施例与实施例一基本相同，特别之处如下：

所述电磁式摩擦限位装置（21）的结构是：一个上套筒（2）与一个下套筒（4）采用螺栓（3）进行连接，上套筒（2）顶端与一块上钢板（1）固定连接，下套筒（4）底面与一块下钢板（5）固定连接；一个线圈（7）与一个铁芯（8）套装在一起构成一个电磁铁；该电磁铁安置在一个线圈托盘（6）中，线圈托盘（6）的顶面与下钢板（5）固定连接，线圈托盘（6）的底面与一个接地钢板（9）摩擦接触；一根方形钢管（10）焊接于下钢板（5）的边缘；一块导电铜板（15）上涂有圆形第一绝缘层（13）和环形第二绝缘层（14）；方形钢管（10）的末端固定一个绝缘弯头（11），绝缘弯头（11）内固定一个铜触针（12）；铜触针（12）在静止时与第一绝缘层（13）接触；线圈托盘（6）侧面开有上下两个小孔，线圈（7）上端的导线通过上面小孔穿过方形钢管（10）与铜触针（12）连接，线圈（7）下端的导线通过下面的小孔后经开关（17）和蓄电池（16）与导电铜板（15）连接。

所述上套筒（2）和下套筒（4）之间利用八个螺栓进行连接，套筒上的螺栓孔为垂直方向的开槽。

所述上套筒（2）和下套筒（4）的横断面为方形框，所述上钢板（1）、下钢板（5）、接地钢板（9）和导电铜板（15）为圆形板，线圈托盘（6）为底部带圆形钢板的圆形钢套筒。

实施例三：

        如图1所示，电磁式摩擦限位隔震装置，位于上部结构与基础之间，主要包括叠层橡胶支座（18）和电磁式摩擦限位装置（21）两部分；当中小型地震或风振来临，上部结构相对于基础产生微小位移时，铜触针（12）即与第一绝缘涂层（13）脱离并与导电铜板（15）接触，从而使整个电路形成闭合回路，通电线圈（7）随即与铁芯（8）一起构成电磁铁，电磁铁将使线圈托盘（6）的下表面与接地钢板（9）的上表面紧密接触并产生强大的吸力，从而在线圈托盘（6）的与接地钢板（9）之间产生静摩擦力将整个装置进行限位；当大震来临，上部结构与基础之间的水平力将会大于线圈托盘（6）和接地钢板（9）之间的静摩擦力，即地震荷载超过限位装置的静摩擦力阀值，此时上部结构与基础之间的相对位移将使得铜触针（12）与环形第二绝缘涂层（14）接触，电路断开，限位功能暂时失效，从而发挥隔震结构的隔震耗能效果，保证在大震下结构的安全性；而当特大地震来临时，过大的相对位移将使铜触针（12）离开第二绝缘层（14）并再次与导电铜板（15）接触，整个电路又形成闭合回路，并再次产生限位作用，而在上部结构来回运动、电路间歇性闭合的同时，限位装置还能发挥耗能减震的作用。

叠层橡胶支座（18）可以选择天然橡胶支座、铅芯橡胶支座或高阻尼橡胶支座，其设计和分析与普通隔震结构设计一致。

如图2所示的电磁式摩擦限位装置（21），其中：上钢板（1）、下钢板（5）和接地钢板（9）均为圆形钢板；上套筒（2）和下套筒（4）均为方形钢筒，在四个面中间部位分别各用两个螺栓进行连接，螺栓之间开有竖向槽孔，以便于两个套筒之间上下错动而不产生竖向力；线圈托盘（6）为钢制圆筒形托盘，内置一定匝数的线圈（7）和铁芯（8），侧面开有上下两个小孔，便于线圈（7）上下两端与外电路相连接；上钢板（1）与上套筒（2）、下套筒（4）与下钢板（5）和下钢板（5）与线圈托盘（6）之间均采用焊接；为增大摩擦力和防止磨损，可在线圈托盘（6）下表面和接地钢板（9）上表面涂有耐磨材料，接地钢板（9）与基础之间可采用螺栓进行连接；

方形钢管（10）的剖面图如图4所示，其主要作用是传递上部结构与基础之间的水平位移，中间穿有导线，并在下方靠近线圈托盘（6）的上开孔处也开了一个小孔，方便导线的穿过，方形钢管（10）与下钢板（5）之间采用焊接连接；绝缘弯头（11）左端截面形状与方形钢管（10）一致，下端截面形状可根据需要进行调整，以方便铜触针（12）的接入，铜触针（12）上端与线圈（7）上部延伸过来的导线进行连接；导电铜板（15）为圆形铜板，其平面图如图5所示，圆心部位刻有半径和深度均为1mm圆形凹槽，在圆形凹槽内涂有第一绝缘涂层（13），在第一绝缘涂层往外一定距离处，则刻有一定宽度（可根据设计需要确定）且深度为1mm的环形凹槽，在环形凹槽内涂有第二绝缘涂层（14）；在大多数情况下，铜触针（12）均与第一绝缘涂层（13）接触，而当上部结构与基础之间产生的生相对位移大于1mm时，铜触针（12）则与导电铜板（15）接触，通过开关和蓄电池将整个电路串联起来，使其形成闭合回路，整套装置随即进入限位。

开关（17）在电磁式摩擦限位装置（21）进行安装或检修期间可以起到调节作用，在限位装置安装或检修完毕时开关（17）应为闭合状态。

整个电磁式摩擦限位装置（21）高度可与叠层橡胶支座（18）高度一致，也可以将电磁式摩擦限位装置（21）设置于混凝土墩上，减少整套限位装置的高度，从而增强整套装置抵抗弯矩和剪力的能力。

该摩擦限位装置的静摩擦力限位阀值的大小可以根据线圈匝数和电流的大小进行调整，同时摩擦限位装置的敏感度和大震下耗能减震的参与度可以分别通过调节第一绝缘涂层（13）、第二绝缘涂层（14）和导电铜板（15）的大小进行控制。

本实用新型适用于建筑结构隔震技术领域，可以将隔震结构在中小型地震或风振下进行限位，在大震下发挥隔震结构的隔震性能，而在特大地震下则继续进行限位，从而最大限度的减少上部结构位移带来的风险。

Claims (5)

1.一种电磁式摩擦限位隔震装置，包括一个叠层橡胶支座（18）和一个电磁式摩擦限位装置（21），其特征在于：所述叠层橡胶支座（18）和电磁式摩擦限位装置（21）并列安装在上部结构大梁（19）和基础底板（20）之间构成一个整体。

2.根据权利要求1所述的电磁式摩擦限位隔震装置，其特征在于：所述电磁式摩擦限位装置（21）的结构是：一个上套筒（2）与一个下套筒（4）采用螺栓（3）进行连接，上套筒（2）顶端与一块上钢板（1）固定连接，下套筒（4）底面与一块下钢板（5）固定连接；一个线圈（7）与一个铁芯（8）套装在一起构成一个电磁铁；该电磁铁安置在一个线圈托盘（6）中，线圈托盘（6）的顶面与下钢板（5）固定连接，线圈托盘（6）的底面与一个接地钢板（9）摩擦接触；一根方形钢管（10）焊接于下钢板（5）的边缘；一块导电铜板（15）上涂有圆形第一绝缘层（13）和环形第二绝缘层（14）；方形钢管（10）的末端固定一个绝缘弯头（11），绝缘弯头（11）内固定一个铜触针（12）；铜触针（12）在静止时与第一绝缘层（13）接触；线圈托盘（6）侧面开有上下两个小孔，线圈（7）上端的导线通过上面小孔穿过方形钢管（10）与铜触针（12）连接，线圈（7）下端的导线通过下面的小孔后经开关（17）和蓄电池（16）与导电铜板（15）连接。

3.根据权利要求2所述的电磁式摩擦限位隔震装置，其特征在于：所述上套筒（2）和下套筒（4）之间利用八个螺栓进行连接，套筒上的螺栓孔为垂直方向的开槽。

4.根据权利要求2所述的电磁式摩擦限位隔震装置，其特征在于：所述上套筒（2）和下套筒（4）的横断面为方形框，所述上钢板（1）、下钢板（5）、接地钢板（9）和导电铜板（15）为圆形板，线圈托盘（6）为底部带圆形钢板的圆形钢套筒。

5.根据权利要求1所述的电磁式摩擦限位隔震装置，其特征在于：所述叠层橡胶支座（18）为天然橡胶支座、或者铅芯橡胶支座、或者高阻尼橡胶支座。

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