CN219491300U - 一种组合式橡胶支座 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种组合式橡胶支座，包括上连接板、橡胶支座群、下连接板、竖向支撑装置、限位挡块；本实用新型在地震发生时，上连接板、下连接板随隔震层变形发生水平错动，从而带动与上连接板、下连接板相连的橡胶支座群及竖向支撑装置发生滑动水平变形，起到水平向减小地震响应的作用，同时竖向支撑装置与橡胶支座群共同抵抗因竖向地震与自重产生压力和因倾覆产生的拉力作用，从而同时提高隔震层变形能力与结构的抗倾覆能力，限位挡块可避免隔震层位移过大，进而全方位保护支座结构安全。

Description

一种组合式橡胶支座

技术领域

本实用新型涉及建筑工程隔震技术领域，具体涉及应用于建筑工程的一种组合式橡胶支座。

背景技术

叠层橡胶支座是由新西兰学者Skinner和Robinson于上世纪70年代发明的，在橡胶中加入钢板后实现了水平刚度保持不变而竖向压缩刚度得到大幅度提高，在保证竖向承载能力的同时获得了良好的减震效果。后来，经学者研究发现在竖向拉力作用下橡胶支座的橡胶层与钢板之间容易产生脱胶空鼓、钢板平面外翘曲现象，严重影响橡胶支座的安全性，为保证隔震建筑的安全性，各国规范在设计阶段对使用独立橡胶支座的隔震建筑进行严格限制，以避免橡胶支座因受拉而影响结构安全，如：《建筑抗震设计规范》GB50011-2001中规定“罕遇地震作用下，不宜出现拉应力”，《建筑抗震设计规范》GB50011-2010(2016年版)与《建筑隔震设计标准》GBT51408-2021中有所放松，但明确提出在罕遇地震作用下橡胶支座拉应力不超过1MPa。在设计阶段通过对橡胶支座拉应力加以限制，其本质原因是橡胶支座抗拉能力弱。为了克服这一缺陷，国内一些学者做了大量研究，如：福州大学祁皑等提出边支座处添加竖向钢筋的构造措施来提高隔震橡胶支座的受拉安全性，但是边支座添加竖向钢筋的拉结作用使隔震层水平刚度变大，限制了隔震层的水平变形，对减震效果造成了影响；哈尔滨工业大学颜学渊等将水平和竖向隔震的子装置进行串联，开发了三类三维隔震抗倾覆支座，该装置在一定程度上改善了橡胶支座抗拉性能差的缺点，但是该装置复杂，生产制造难度较大，造价高昂，不利于工程应用；湖南大学苏键等提出了三橡胶支座并联将拉力转换成压力的方式防止支座受拉，但该并联支座尺度较大，难以在狭小的隔震层中应用，不利于推广应用；同济大学王栋等提出了具有抗拉功能的铅芯叠层橡胶支座(TLRB)，但通过支座中心孔的抗拉索限制了支座的水平变形能力，影响了水平减震效果，难以适应隔震层的大变位行为；中国航空设计研究总院葛家琪等开发了“门”形抗拉装置，并将其应用于成都博物馆隔震工程中，但该“门”形抗拉装置在设计阶段以“hook”单元(钩单元)进行模拟，这种方式难以模拟橡胶支座与“hook”单元之间的缝隙，致使附加抗拉装置的设计阶段假定与在实际工作受力状态存在差异，甚至达不到预期的抗拉效果，使隔震建筑暴露于危险之中。

橡胶支座除上述抗拉性能差外，还存在如下问题：在地震时，橡胶支座往往处于水平大变形与竖向受压的不利受荷状态，周福霖院士提出橡胶支座的竖向承压能力是随着水平变形的增大而降低的，橡胶支座甚至会发生突然失去承压能力倾覆翻滚失稳的情况，日本建筑学会通过大量试验也得到了相同的结论。为防止橡胶支座倾覆翻滚失效，《建筑抗震设计规范》、《建筑隔震设计标准》均明确规定“罕遇地震作用下橡胶支座的最大位移不应超过3倍橡胶层总厚度与0.55D(D为橡胶支座直径)”。因此，为防止橡胶支座不发生倾覆翻滚，在实际工程中往往使用尺度较大的橡胶支座进行建造，以确保隔震支座的水平变形控制在3倍橡胶层总厚度与0.55D(D为橡胶支座直径)内，因此大尺度橡胶支座的竖向承载力得不到充分利用，造成了浪费。

因隔震技术在经济性与安全性方面的优越性，隔震技术得到了大量的应用与推广。随着隔震技术逐渐向高烈度、大高宽比的高层甚至超高层建筑中的应用，隔震支座抗拉能力弱的问题也日益凸显，难以满足现行规范，因而严重限制了隔震技术在高烈度区、大高宽比的高层建筑中的应用。

尽管本领域技术人员进行了一系列的研究，但是现有还没有可以同时解决支座在压剪状态下的抗倾覆翻滚能力弱和橡胶支座在大变形时竖向承载能力得不到充分利用而产生的浪费的问题。

发明内容

本实用新型提供一种组合式刚性抗拉橡胶支座，在地震发生时，上连接板、下连接板随隔震层变形发生水平错动，从而带动与上、下连接板相连的橡胶支座群(4个橡胶支座)及竖向支撑装置发生滑动水平变形，起到水平向减小地震响应的作用，同时竖向支撑装置与橡胶支座群共同抵抗因竖向地震与自重产生压力和因倾覆产生的拉力作用，从而同时提高隔震层变形能力与结构的抗倾覆能力，限位挡块可避免隔震层位移过大，进而全方位保护结构安全。

本实用新型的有益效果如下：

一种组合式橡胶支座，包括上连接板1、橡胶支座群4、下连接板6、竖向支撑装置，竖向支撑装置包括导轨Ⅰ2、连接件3、导轨Ⅱ5、上滑动卡槽8、下滑动卡槽9，导轨Ⅰ2、导轨Ⅱ5均带有T字型结构，导轨Ⅰ2的T字型结构嵌入上滑动卡槽8内，导轨Ⅱ5的T字型结构嵌入下滑动卡槽9内，上滑动卡槽8、下滑动卡槽9分别沿着导轨Ⅰ2、导轨Ⅱ5的T字型结构滑动，上滑动卡槽8、下滑动卡槽9采用连接件进行连接，导轨Ⅰ2和导轨Ⅱ5呈空间垂直设置状态，橡胶支座群4均布在导轨Ⅰ2和导轨Ⅱ5相交形成的四个象限内，上连接板1与导轨Ⅰ2、橡胶支座群4顶部通过内螺栓连接，下连接板6与导轨Ⅱ5、橡胶支座群4底部通过螺栓连接。

所述导轨Ⅰ、导轨Ⅱ两端均设置限位挡块7，限位挡块7通过螺栓分别与上连接板1、下连接板6连接，限位挡块7的另一端侧面紧密贴紧导轨Ⅰ2、导轨Ⅱ5的两端的侧面。

所述连接件3可以为将上滑动卡槽8、下滑动卡槽9直接刚性焊接的焊块，也可以为连接组件，连接组件包括上盖板10、下盖板11、T型台12、紧固螺栓13、缓冲垫14、下凸台15，上盖板10中间设置通孔，且外框上设置多个螺栓孔，下盖板11顶部设置凹槽，底部设置下凸台15，边框上设置多个与上盖板10外框相对应的螺栓孔，缓冲垫14放置在下盖板11顶部凹槽内，缓冲垫14上面放置T型台12大头端，T型台12小头端穿过上盖板10中间通孔并突出上盖板10顶部，紧固螺栓13穿过上盖板10外框上的螺纹孔和下盖板11边框上的螺纹孔，并用螺帽固定，T型台12小头端与上滑动卡槽8底部焊接，下凸台15与下滑动卡槽9顶部焊接；所述缓冲垫14为橡胶缓冲垫；所述缓冲垫14边缘与下盖板11凹槽内壁紧密接触，所述T型台12大头端边缘与下盖板11凹槽内壁紧密接触，所述T型台12小头端与上盖板10通孔紧密接触。

所述橡胶支座群4为四个橡胶支座，所述橡胶支座为天然橡胶支座和/或铅芯橡胶支座，橡胶支座形状可以为圆形或矩形。

本实用新型的有益之处：

1、本实用新型刚性抗拉橡胶支座在遭受地震作用时，抗拉装置与橡胶支座群始终变形协调，理论计算模型与实际变形情况吻合，降低由理论假定与实际变形不符带来的安全隐患。

2、本实用新型刚性抗拉橡胶支座的橡胶支座群可由铅芯橡胶支座组成，也可由天然橡胶支座组成，或者由铅芯橡胶支座、天然橡胶支座混合组成，可灵活调节水平刚度、屈服力从而实现对隔震效果及抗风能力的调整，便于隔震设计。

3、本实用新型刚性抗拉橡胶支座由橡胶支座群与竖向抗拉装置组合而成，由小型抗拉支座群代替大型支座承担竖向与水平荷载，可大大缩短硫化时间，从而提高了生产效率、同时节约了能源，降低支座的生产成本，同时降低废品或残次产品的风险(大型橡胶支座生产工艺复杂，残次品率较高)。

4、本实用新型安装施工时，除可一体化吊装施工外，还可以现场装配施工，因此可以极大提升施工效率，降低大型起重设备的使用率，尤其是在偏远地区，支座的安装施工更为灵活。

附图说明

图1为实施例1组合式刚性抗拉橡胶支座(方形支座群)的结构示意图；

图2为图1的分解图；

图3为实施例2组合式刚性抗拉橡胶支座(圆形支座群)的结构示意图；

图4为实施例3连接件部分的细节图；

图5为图4的分解图；

图中：1-上连接板、2-导轨Ⅰ、3-连接件、4-橡胶支座群、5-导轨Ⅱ、6-下连接板、7-限位挡块、8-上滑动卡槽、9-下滑动卡槽、10-上盖板、11-下盖板、12-T型台、13-紧固螺栓、14-缓冲垫、15-下凸台。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步说明。

实施例1

一种组合式抗拉橡胶支座(方形支座群)，如图1、2所示，包括上连接板1、橡胶支座群4、下连接板6、限位挡块7、竖向支撑装置，竖向支撑装置包括导轨Ⅰ2、连接件3、导轨Ⅱ5、上滑动卡槽8、下滑动卡槽9，导轨Ⅰ2、导轨Ⅱ5均带有T字型结构，导轨Ⅰ2的T字型结构嵌入上滑动卡槽8内，导轨Ⅱ5的T字型结构嵌入下滑动卡槽9内，上滑动卡槽8、下滑动卡槽9分别沿着导轨Ⅰ2、导轨Ⅱ5的T字型结构滑动，上滑动卡槽8、下滑动卡槽9采用连接件3进行连接，连接件3为将上滑动卡槽8、下滑动卡槽9直接刚性焊接的焊块，导轨Ⅰ2和导轨Ⅱ5呈空间垂直设置状态，橡胶支座群4均布在导轨Ⅰ2和导轨Ⅱ5相交形成的四个象限内，上连接板1与导轨Ⅰ2、橡胶支座群4顶部通过内螺栓连接，下连接板6与导轨Ⅱ5、橡胶支座群4底部通过内螺栓连接，导轨Ⅰ、导轨Ⅱ两端均设置限位挡块7，限位挡块7通过螺栓分别与上连接板1、下连接板6连接，限位挡块7的侧面紧密贴紧导轨Ⅰ2、导轨Ⅱ5的两端的侧面，橡胶支座群4为四个天然橡胶支座。

本实施例先常规硫化制备天然橡胶支座，再制备竖向支撑装置，然后将两者采用上连接板1、下连接板6进行组合，最后用螺栓将限位挡块7固定在上连接板1、下连接板6上。

实施例2

一种组合式刚性抗拉橡胶支座(圆形支座群)，如图3所示，将实施例1的四个方形天然橡胶支座，换为4个圆形铅芯橡胶支座，部件及位置关系与实施例1相同。

实施例3

一种组合式抗拉橡胶支座(方形支座群)，在实施例1的基础上，如图4、5所示，将刚性焊接的连接件3替换为连接组件，连接组件包括上盖板10、下盖板11、T型台12、紧固螺栓13、缓冲垫14、下凸台15，上盖板10中间设置通孔，且外框上设置多个螺栓孔，下盖板11顶部设置凹槽，底部设置下凸台15边框上设置多个与上盖板10外框相对应的螺栓孔，缓冲垫14放置在下盖板11顶部凹槽内，缓冲垫14上面放置T型台12大头端，T型台12小头端穿过上盖板10中间通孔并突出上盖板10顶部，紧固螺栓13穿过上盖板10外框上的螺纹孔和下盖板11边框上的螺纹孔，并用螺帽进行固定，T型台12小头端与上滑动卡槽8底部焊接，下凸台15与下滑动卡槽9顶部焊接；缓冲垫14为橡胶缓冲垫；缓冲垫14边缘与下盖板11凹槽内壁紧密接触，T型台12大头端边缘与下盖板11凹槽内壁紧密接触，所述T型台12小头端与上盖板10通孔紧密接触，T型台12小头端穿过上盖板10中间通孔突出上盖板10顶部的部分不低于紧固螺栓13突出上盖板10顶部的高度，下凸台15不低于紧固螺栓13紧固螺帽的高度，橡胶支座群4为两个天然橡胶支座和两个铅芯橡胶支座，两个天然橡胶支座在分别在1、3象限，两个铅芯橡胶支座在2、4象限，均为方形支座，其他部件及位置关系与实施例1相同。

本实施例先常规硫化制备天然橡胶支座，再制备竖向支撑装置，竖向支撑装置的连接组件可以制备之后焊接在上滑动卡槽8、下滑动卡槽9上，然后组装导轨Ⅰ2、导轨Ⅱ5，之后将采用上连接板1、下连接板6进行组合，最后用螺栓将限位挡块7固定在上连接板1、下连接板6上。

本实用新型竖向支撑装置与橡胶支座群并联共同抵抗拉力，降低橡胶支座受拉破坏的风险，挺高结构的抗倾覆能力；在支座纯拉状态、拉剪状态下，竖向支撑装置与橡胶支座群并联，竖向支撑装置承担大部分拉力，从而降低橡胶支座受拉破坏的风险，提高结构的抗倾覆能力；在压剪状态下，橡胶支座以及竖向支撑装置共同受压，为橡胶支座群提供轴向支撑，避免支座发生水平大变形时压剪失稳，保证结构安全性，同时提高橡胶支座的水平极限变形能力。

Claims (2)

1.一种组合式橡胶支座，其特征在于，包括上连接板（1）、橡胶支座群（4）、下连接板（6）、竖向支撑装置，竖向支撑装置包括导轨Ⅰ（2）、连接件（3）、导轨Ⅱ（5）、上滑动卡槽（8）、下滑动卡槽（9），导轨Ⅰ（2）、导轨Ⅱ（5）均带有T字型结构，导轨Ⅰ（2）的T字型结构嵌入上滑动卡槽（8）内，导轨Ⅱ（5）的T字型结构嵌入下滑动卡槽（9）内，上滑动卡槽（8）、下滑动卡槽（9）分别沿着导轨Ⅰ（2）、导轨Ⅱ（5）的T字型结构滑动，上滑动卡槽（8）、下滑动卡槽（9）采用连接件（3）进行连接，导轨Ⅰ（2）和导轨Ⅱ（5）呈空间垂直设置状态，橡胶支座群（4）均布在导轨Ⅰ（2）和导轨Ⅱ（5）相交形成的四个象限内，上连接板（1）与导轨Ⅰ（2）、橡胶支座群（4）顶部通过内螺栓连接，下连接板（6）与导轨Ⅱ（5）、橡胶支座群（4）底部通过螺栓连接；

所述导轨Ⅰ（2）、导轨Ⅱ（5）两端均设置限位挡块（7），限位挡块（7）通过螺栓分别与上连接板（1）、下连接板（6）连接；

所述连接件（3）为刚性焊块或为连接组件；

所述橡胶支座群（4）为四个橡胶支座，所述橡胶支座为天然橡胶支座和/或铅芯橡胶支座，橡胶支座形状为圆形或矩形。

2.根据权利要求1所述组合式橡胶支座，其特征在于，所述连接组件包括上盖板（10）、下盖板（11）、T型台（12）、紧固螺栓（13）、缓冲垫（14）、下凸台（15），上盖板（10）中间设置通孔，且外框上设置多个螺栓孔，下盖板（11）顶部设置凹槽，底部设置下凸台（15），边框上设置多个与上盖板（10）外框相对应的螺栓孔，缓冲垫（14）放置在下盖板（11）顶部凹槽内，缓冲垫（14）上面放置T型台（12）大头端，T型台（12）小头端穿过上盖板（10）中间通孔并突出上盖板（10）顶部，紧固螺栓（13）穿过上盖板（10）外框上的螺纹孔和下盖板（11）边框上的螺纹孔，并用螺帽固定，T型台（12）小头端与上滑动卡槽（8）底部焊接，下凸台（15）与下滑动卡槽（9）顶部焊接；所述缓冲垫（14）为橡胶缓冲垫。