CN208718094U - U型软钢-铅芯橡胶三维隔减震支座 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种U型软钢‑铅芯橡胶三维隔减震支座，包括上部结构和下部结构。上部结构中，竖向U型软钢板分别用螺栓固定于上、下固定钢板上，下部结构中，包括下部水平向U型软钢板、铅芯橡胶支座本身。考虑到三维隔减震情况下的建筑结构抗倾覆能力和防止隔减震支座过大位移，对该隔减震支座进行了综合限位设计。该U型软钢‑铅芯橡胶三维隔减震支座的竖向耗能由上部结构承担，其上部结构的竖向耗能由上部竖向U型软钢板实现，同时橡胶与钢板叠层、铅芯和水平U型软钢板共同工作，以耗散水平地震能。

Description

U型软钢-铅芯橡胶三维隔减震支座

技术领域

本实用新型涉及建筑结构三维耗能隔减震支座，具体涉及一种U型软钢-铅芯橡胶三维隔减震支座。

背景技术

我国是一个地震多发国家，加强建筑物抗震性能，减少房屋倒塌，是建筑设计师们需要面对并亟待解决的问题。但是随着现代社会的快速发展，传统的抗震方法已不能满足人们的需求，隔减震技术应运而生。目前为止，金属耗能阻尼器和铅芯橡胶支座已是非常成熟的两种隔减震装置。

金属耗能阻尼器可以同时为结构提供附加刚度与阻尼，具有稳定的滞回特性，良好的低周疲劳性，较强的适应环境能力等优点，使其在实际工程中的应用极为广泛。其中U型软钢阻尼器是此类耗能、减震装置中最具有代表性的一种，其构造简单，耗能能力强，耐久性好，价格低廉，以及安装方便。在地震或风振时，U型软钢阻尼器通过自身发生塑性屈服滞回而耗散输入结构中的地震能量，从而达到耗能减震的目的。

铅芯橡胶支座是新西兰学者在1975年发展的，它是由普通叠层橡胶支座在其中间竖直的灌入适当直径的铅芯形成，利用铅芯在地震动过程中发生弹塑性变形来达到耗散地震能量的效果。由于铅的屈服应力较低，并在弹塑性变形条件下具有较好的疲劳特性，被认为是一种较好的阻尼材料。由于铅芯橡胶支座构造比较简单，能够提供较大阻尼，在中国、新西兰、美国、和日本等地被广泛用于桥梁和建筑物的隔减震。

1995年1月17日，日本兵库县阪神大地震引出的一个重要议题：单一的水平隔震已不能满足建筑结构抗震安全的需求。相关研究表明仅有水平隔减震效果的铅芯橡胶支座在竖向地震作用下，不但不能衰减或隔离竖向地震作用，反而会增大竖向地震反应，故铅芯橡胶支座三维隔减震技术逐渐发展起来。但是，目前涌现的众多三维隔减震支座均忽视了其在正常服役情况下，建筑结构在竖向和水平地震共同作用下的抗倾覆能力。

本实用新型考虑到三向地震激励情况下的建筑结构抗倾覆能力，为防止隔减震支座在不同方向上产生过大位移，对该支座进行了综合限位设计。同时隔减震支座上部U型软钢板群对竖向地震能进行耗散，支座下部的铅芯橡胶支座和U型软钢板对水平地震能进行耗散。

实用新型内容

技术问题：

本实用新型所要解决的技术问题，在于提供一种筒型支座，以防止上部竖向耗能装置产生水平相对位移(水平相对位移会使建筑结构产生侧向倾覆)，同时附加一种竖向耗能时的限位装置，以防止竖向产生过大的位移。

本实用新型所要解决的技术问题，还在于提供水平向耗能的U型软钢板，以补充和增加铅芯橡胶支座本身水平耗能能力。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是：

本实用新型提出一种U型软钢-铅芯橡胶三维隔减震支座，包括上部结构和下部结构。上部结构中，竖向U型软钢板分别用螺栓固定于上、下固定钢板上，可上下活动的条形墩柱用筒型支座约束其水平相对位移，在产生竖向地震时，条形墩柱带动上部竖向U型软钢板上下活动，从而耗散竖向地震能。为防止上部结构在竖向地震作用下，条形墩柱的上下活动冲击对筒型支座造成破坏，在筒型支座的筒底设置保护橡胶垫。竖向地震可能带来的过大竖向位移，用竖向限位板来限制。

下部结构中，内部橡胶、内部钢板、保护层橡胶和铅芯构成铅芯橡胶支座本身。为了解决铅芯橡胶支座在水平地震作用下的水平耗能能力不足的问题，在下部结构中设置了水平向U型软钢板，水平向U型软钢板与铅芯同高，且固定于中连接板和下连接板上。上部结构和下部结构的 U型软钢板均可通过调整U型钢板的厚度来达到相应的耗能要求。

优选地，所述的三维隔减震支座为U型软钢板-铅芯橡胶三维隔减震支座。

优选地，所述三维隔减震支座的竖向耗能由上部结构承担，其上部结构的竖向耗能由上部竖向U型软钢板群实现。

优选地，所述三维隔减震支座的上部结构中有四个U型软钢板群，各U型软钢板分别连接于上、下固定钢板上，以实现各竖向U型软钢板在竖向地震作用下活动，耗散竖向地震能。为防止过大竖向位移使条型承载墩柱拔出筒型支座，该隔减震支座设置了竖向限位板。

优选地，所述三维隔减震支座的上部结构中，用筒型支座对条型承载墩柱的水平向进行约束，以防止该建筑结构在三向地震作用下发生倾覆。筒型支座与该支座下部结构固定连接，且其底部设置保护橡胶垫，以防止筒型支座被条型承载柱冲击破坏。

优选地，所述三维隔减震支座的下部结构由铅芯橡胶支座本身和四个下部水平向U型软钢板群构成。在产生水平向地震时，橡胶与钢板叠层、铅芯和水平向U型软钢板共同工作，以耗散水平地震能。

本实用新型的设计工作原理：

本实用新型由上部结构、下部结构和整体竖向支撑系统组成。其上部结构在地震时，竖向U型软钢板群通过发生塑性屈服滞回而耗散输入结构中的地震能量。下部结构中，多层橡胶、加劲钢板构成多层橡胶支座承担建筑重量和水平位移的功能，铅芯在多层橡胶支座剪切变形时，靠塑性变形吸收能量，地震后，铅芯又通过动态恢复与再结晶过程，以及橡胶的剪切拉力作用，建筑物自动回复原位。

U型软钢-铅芯橡胶三维隔减震支座的水平向地震能耗散过程：

建筑物基础→下连接板→下盖板→橡胶钢板叠层、铅芯、U型软钢板→中下盖板→中连接板→隔减震支座上部结构→建筑上部结构。

U型软钢-铅芯橡胶三维隔减震支座的竖向地震能耗散过程：

建筑基础→隔减震支座下部结构→中连接板→中上盖板→下固定钢板→U型软钢板群→上固定钢板→上盖板→上连接板→连接部件。

本实用新型具有的有益效果为：

本实用新型提供了一种U型软钢-铅芯橡胶三维隔减震支座，该隔减震支座可同时耗散水平和竖向地震能。考虑到三维隔减震情况下的建筑结构抗倾覆能力和防止隔减震支座过大位移，对该隔减震支座进行了综合限位设计。并提供水平向耗能的U型软钢板，以补充和增加铅芯橡胶支座本身水平耗能能力。该隔减震支座的使用，使得建筑结构在竖向和水平向地震共同作用下均具有很好的抗倾覆和耗能能力。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型的技术方案作进一步具体说明。

图1为本实用新型的基本结构示意图。

图2为本实用新型的A-A剖面图。

图3为本实用新型的B-B剖面图。

图4为本实用新型的俯视图。

1-竖向限位板，2-连接部件，3-上连接板，4-上盖板，5-第一固定螺栓，6-条型承载墩柱，7-保护橡胶垫，8a-外部筒支座，8b-内部筒支座， 9-竖向U型软钢板，10-第二固定螺栓，11-上固定钢板，12-下固定钢板， 13-中上盖板、14-中连接板，15-中下盖板，16-水平向U型软钢板，17a- 内部橡胶层，17b-内部钢板，17c-保护层橡胶，18-第三固定螺栓，19- 铅芯，20-下盖板，21-下连接板。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施例作详细说明：本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

实施例：

参见图1所示，本实用新型为一种U型软钢-铅芯橡胶三维隔减震支座，该支座系统分为上部结构和下部结构两部分，中部连接板14以上部分为上部结构，以下部分为下部结构，上部结构耗散竖向地震能，下部结构耗散水平地震能。

结合图1、图2，可知该隔减震系统上部结构的详细构造。所述上连接板3与上盖板4通过第一固定螺栓5连接在一起，条型承载墩柱6、上固定钢板11分别固定连接在上连接板3和上盖板4上，上部竖向U 型软钢板9通过第二固定螺栓10连接于上固定钢板11和下固定钢板12 上，下固定钢板12、筒型支座8分别固定连接于中下盖板13和中连接板14上。筒型支座8限制条型承载墩柱6水平相对移动，但条型承载墩柱6竖向是可活动的。为了防止筒型支座8在竖向地震作用下被条型承载墩柱6冲击破坏，在筒型支座底部设置保护橡胶垫7。筒型支座分为筒型支座8a和筒型支座8b，筒型支座8a的外围加厚且倾斜，是为了有效的提高筒型支座8水平受力能力。为防止上部结构工作时，产生过大竖向位移使条型承载柱6拔出筒型支座8，故设置竖向限位板1，以控制竖向位移极限值。

由图2所示，竖向耗能由四个U型软钢板群承担，每个U型软钢板群由八组U型软钢板9组成。竖向地震作用下，上连接板3和上盖板4 带动上固定钢板11，进而带动U型软钢板群竖向移动工作。

结合图1、图3所示，可知该隔减震支座下部结构的细部构造。所述中连接板14、中下盖板15和下部水平向U型软钢板16通过第三固定螺栓18连接在一起，铅芯橡胶支座由内部橡胶层17a、保护层橡胶17b、内部钢板17c和铅芯19组成，铅芯19与橡胶钢板叠层17上下端部分别固定连接于中下盖板15和下盖板20上。下盖板20、下连接板21和下部水平向U型软钢板16通过第三固定螺栓18连接在一起。

由图2所示，在产生水平向地震时，下部水平向U型软钢板16发生塑性屈服滞回而耗散水平向地震能，内部橡胶层17a、内部钢板17b 构成多层橡胶支座承担建筑重量和水平位移的功能，铅芯19在多层橡胶支座剪切变形时，靠塑性变形吸收能量。

参考图4所示，隔减震支座的下部结构中，也有四个水平向U型软钢板群，每个软钢板群由四个水平向U型软钢板16构成。该三维隔减震支座由连接部件2与建筑物地上结构相连，由下连接板21与建筑物基础相连。

最后所应说明的是，以上具体实施方式作为本实用新型较佳实施例，仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，凡对本实用新型的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的原理，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种U型软钢-铅芯橡胶三维隔减震支座，其特征在于，包括上部结构和下部结构，上部结构中，竖向U型软钢板(9)分别用螺栓固定(5)于上、下固定钢板(11、12)上，条型承载墩柱(6)用筒型支座(8)限制其水平相对位移；下部结构中，包括水平向U型软钢板(16)、铅芯橡胶支座本身。

2.根据权利要求1所述的一种U型软钢-铅芯橡胶三维隔减震支座，其特征在于，所述的三维隔减震支座为U型软钢-铅芯橡胶三维隔减震支座。

3.根据权利要求1所述的一种U型软钢-铅芯橡胶三维隔减震支座，其特征在于，所述三维隔减震支座的竖向耗能由上部结构承担，其上部结构的竖向耗能由竖向U型软钢板(9)实现。

4.根据权利要求1所述的一种U型软钢-铅芯橡胶三维隔减震支座，其特征在于，所述隔减震支座的上部结构中有四个U型软钢板群，各竖向U型软钢板(9)分别连接于上、下固定钢板(11、12)上，以实现各竖向U型软钢板(9)在竖向地震作用下活动，耗散竖向地震能，为防止过大竖向位移使条型承载墩柱(6)拔出筒型支座(8)，该隔减震支座设置了竖向限位板(1)。

5.根据权利要求1所述的一种U型软钢-铅芯橡胶三维隔减震支座，其特征在于，所述三维隔减震支座的上部结构中，用筒型支座(8)对条型承载墩柱(6)的水平向进行约束，以防止建筑结构在三向地震作用下发生倾覆，筒型支座(8)与该三维隔减震支座的下部结构固定连接，且其底部设置保护橡胶垫(7)，以防止筒型支座(8)被条型承载墩柱(6)冲击破坏。

6.根据权利要求1所述的一种U型软钢-铅芯橡胶三维隔减震支座，其特征在于，所述三维隔减震支座的下部结构由铅芯橡胶支座本身和四个下部水平U型软钢板群构成，在产生水平向地震时，橡胶与钢板叠层(17)、铅芯(19)和水平向U型软钢板(16)共同工作，以耗散水平地震能。