CN219508882U - 一种三维减震支座 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种三维减震支座，包括支座本体、上连接板和下连接板；所述支座本体包括橡胶层，所述橡胶层的上端面贴设有上钢板、下端面贴设有下钢板，所述橡胶层的外侧面包覆有帘线层，所述支座本体沿其中心线设置有依次贯通所述上钢板、橡胶层和下钢板的通孔；所述橡胶层与所述上钢板、下钢板和帘线层一体硫化成型；所述上连接板平行于所述上钢板并与所述上钢板的上侧连接，所述下连接板平行于所述下钢板并与所述下钢板的下侧连接。本实用新型提供的减震支座可抵御剪切和压缩方向的震动，且结构简单、制造方便、成本可控，且未使用多层内钢板，可提高隔震支座的剪切变形能力，具有更强的抵御剪切方向地震的功能。

Description

一种三维减震支座

技术领域

本实用新型涉及减震装置技术领域，尤其涉及一种三维减震支座。

背景技术

橡胶隔震支座因能够延长建筑物、桥梁、设备的振动周期，减弱地震或震动能量，降低地震或震动反应，具有优异的减震效果而被广泛应用在建筑物或大型设备底座上。

由于地震发生时，通常只有地震的中心区域同时有竖向地震和水平地震，其余大部分地区都是水平地震，水平地震(横波)危害范围广，竖向地震(纵波)危害范围相对较小，所以在设计现有的普通橡胶隔震支座时，一般以防御水平地震为主，为隔震支座设定一个较小的水平刚度，以满足其在水平方向的形变来消耗地震能量。同时为了抵御失稳现象，普通橡胶隔震支座中加入了多层内钢板，这会导致其竖向刚度较大，从而会缩短建筑物在竖向方向的振动周期，当普通橡胶隔震支座装设在以遭受竖向震动为主的地震力的建筑物上时，普通隔震支座会将地震力放大，使建筑物遭受更加严重的破坏。所以目前多数普通橡胶隔震支座只能抵御水平向地震力或震动，竖向方向的减震能力较弱，无法很好满足地震中心区域建筑物的减震需要。

如今，水泵马达、水源热泵系统、中央空调系统、颚式破碎机底座等这些大型设备的减震系统均需要具备大幅度竖向及水平方向的变形和减震能力。而现有普通橡胶隔震支座的减震方案，例如薄钢板+橡胶层的减震支座设计方案，具有优异的水平方向的减震能力，但由于其垂直方向刚度相对较大，导致其垂直方向的减震能力较差，又例如橡胶+钢弹簧的组合方式减震支座，虽兼具水平方向及垂直方向的减震功能，但其价格较贵，且若其水平方向出现较大幅度变形时，整个减震系统会有失稳风险。

因此，提供一种兼具良好的水平方向和垂直方向减震能力以及经济性的减震支座成为减震设备领域亟需攻克的难题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提出一种三维减震支座，以解决现有普通隔震支座不能兼具良好的水平向和垂直向减震能力以及经济性的问题。

本实用新型提供的一种三维减震支座，包括：支座本体、上连接板和下连接板；

所述支座本体包括橡胶层，所述橡胶层的上端面贴设有上钢板、下端面贴设有下钢板，所述橡胶层的外侧面包覆有帘线层，所述支座本体沿其中心线设置有依次贯通所述上钢板、橡胶层和下钢板的通孔；所述橡胶层与所述上钢板、下钢板和帘线层一体硫化成型；

所述上连接板平行于所述上钢板并与所述上钢板的上侧连接，所述下连接板平行于所述下钢板并与所述下钢板的下侧连接。

优选地，所述帘线层的帘线层数为3～8层；

且各层帘线之间相互交错包绕。

进一步优选地，相邻层的帘线成90°夹角，且其中一层帘线与所述支座本体的中线面呈45°角度。

进一步优选地，所述帘线材质为尼龙或聚酯。

优选地，所述支座本体横截面为圆形或方形。

优选地，所述通孔内填充有铅芯。

优选地，所述上连接板与所述上钢板、所述下连接板与所述下钢板均采用螺栓连接。

进一步优选地，所述上连接板和所述下连接板均设置有多个均匀分布的螺栓通孔，所述螺栓通孔由头部段和螺杆段构成；

所述上钢板设置有与所述上连接板上的所述螺栓通孔中心线重合的第一螺栓内孔，所述下钢板设置有与所述下连接板上的所述螺栓通孔中心线重合的第二螺栓内孔；

所述头部段与所述螺栓的头部匹配，所述螺杆段直径、所述第一螺栓内孔直径和所述第二螺栓内孔直径均与所述螺栓的螺杆直径匹配，所述螺杆段长度与所述第一螺栓内孔长度之和、或与所述第二螺栓内孔长度之和均等于所述螺栓螺杆的长度。

更进一步优选地，所述上连接板上的所述螺栓通孔的中心线与所述下连接板上的所述螺栓通孔的中心线重合。

优选地，所述支座本体长x宽x高的最小尺寸为200mmx200mmx50mm，最大尺寸为1000mmx1000mmx300mm。

从以上技术方案可以看出，本实用新型具有以下优点：

本实用新型提供的一种三维减震支座，包括上连接板、支座本体和下连接板，所述支座本体由所述橡胶层、上钢板、下钢板和帘线层一体高温硫化成型，结构简单、制造方便，便于成本减控，具有良好的经济性。

由于所述橡胶层压缩方向的刚度较小，当本实用新型减震支座受到可使所述橡胶层产生压缩形变的震动时，会产生明显压缩形变，而包绕在所述橡胶层外侧面的所述帘线层可为所述橡胶层提供剪切方向的约束力，可避免所述橡胶层产生塑性形变，从而提高了所述橡胶层承受压缩方向震动力的能力，增强了本实用新型减震支座抵御压缩方向震动的功能；而当本实用新型减震支座受到可使所述橡胶层产生剪切方向形变的震动时，震动能量可被所述橡胶层产生的剪切方向形变所消耗，使本实用新型减震支座能够抵御剪切方向的震动。如此，本实用新型三维减震支座能够通过所述橡胶层的弹性形变有效转化吸收所受到的剪切方向和压缩方向的震动力，从而具有优良的抵御剪切和压缩方向震动的功能，能够解决现有普通橡胶隔震支座不能兼具良好的水平向和垂直向减震能力以及经济性的问题；且本实用新型三维减震支座未使用多层内钢板，避免了普通橡胶隔震支座中出现的因多层内钢板而引起的黏合失效等质量问题，相对提高了隔震支座的剪切变形能力，具有更强的抵御剪切方向震动的功能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种三维减震支座的俯视图；

图2为图1中的A-A剖视图(未装设铅芯)；

图3为图1中的A-A剖视图(装设铅芯)；

图4为本实用新型实施例提供的一种三维减震支座的支座本体俯视图；

图5为图4中的B-B剖视图；

图6为本实用新型实施例提供的一种三维减震支座支座本体的压缩形变示意图(未装设铅芯)；

图7为本实用新型实施例提供的一种三维减震支座支座本体的压缩形变示意图(装设铅芯)；

图8为本实用新型实施例提供的一种三维减震支座支座本体的剪切形变示意图(未装设铅芯)；

图9为普通橡胶隔震支座结构俯视图；

图10为图9中的C-C剖视图；

其中，附图标记说明：上连接板1，支座本体2，下连接板3，橡胶层21，上钢板22，下钢板23，帘线层24，通孔4，铅芯5，螺栓通孔6，头部段7，螺杆段8，第一螺栓内孔9，第二螺栓内孔10，封板11，橡胶12，内钢板13。

具体实施方式

为使得本实用新型的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而非全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“前”、“后”、“上”、“下”、“内”、“外”指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个部件内部的连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

本实用新型实施例提供了一种三维减震支座，如图1～2所示，包括：支座本体2、上连接板1和下连接板3；

支座本体2如图4～5所示包括橡胶层21，橡胶层21的上端面贴设有上钢板22、下端面贴设有下钢板23，橡胶层21的外侧面包覆有帘线层24，具体的，帘线层24的帘线材质为尼龙或聚酯，支座本体2沿其中心线设置有依次贯通上钢板22、橡胶层21和下钢板23的通孔4；橡胶层21与上钢板22、下钢板23和帘线层24经130～150℃的高温一体硫化成型；

上连接板1平行于上钢板22并与上钢板22的上侧连接，下连接板3平行于下钢板23并与下钢板23的下侧连接。

本实用新型实施例提供的一种三维减震支座，由上连接板1、支座本体2和下连接板3构成，支座本体2由橡胶层21、上钢板22、下钢板23和帘线层24一体高温硫化成型，结构简单、制造方便，便于成本减控，具有良好的经济性。

由于橡胶层21压缩方向的刚度较小，当本实施例减震支座受到可使橡胶层21产生压缩形变的震动时，会产生明显压缩形变，而包绕在橡胶层21外侧面的帘线层24可为橡胶层21提供剪切方向的约束力，可避免橡胶层21产生塑性形变，从而提高了橡胶层21承受压缩方向震动力的能力，增强了本实施例减震支座抵御压缩方向震动的功能；而当本实施例减震支座受到可使橡胶层21产生剪切方向形变的震动时，震动能量可被橡胶层21产生的剪切方向形变所消耗，使本实施例减震支座能够抵御剪切方向的震动。如此，本实施例三维减震支座能够通过橡胶层21的弹性形变有效转化吸收所受到的剪切方向和压缩方向的震动力，从而具有优良的抵御剪切和压缩方向震动的功能，能够解决现有普通橡胶隔震支座不能兼具良好的水平向和垂直向减震能力以及经济性的问题；且本实施例三维减震支座未使用多层内钢板，避免了普通橡胶隔震支座中出现的因多层内钢板而引起的黏合失效等质量问题，相对提高了隔震支座的剪切变形能力，具有更强的抵御剪切方向震动的功能。

具体的，帘线层24的帘线层数为3～8层，以确保帘线层24能够提供足够的约束力，同时也不至于造成材料浪费，更为优选的，帘线层数为4～6层；各层帘线之间相互交错包绕，能够进一步提高帘线层24所能提供的约束力；在一个具体的实施例中，相邻层的帘线成90°夹角，且其中一层帘线与支座本体2的中线面呈45°角度，这种包绕方式可使支座本体2的剪切强度最大，在本实施例中，帘线层数为4层，第一层帘线与支座本体2的中线面呈45°，第二层帘线呈135°，第三层帘线呈45°，第四层帘线呈135°。需要说明的是，为了方便包绕帘线，支座本体2横截面为圆形或方形。

在一个具体的实施例中，如图3所示，通孔4内填充有铅芯5，可提高三维隔震支座的阻尼值，即提高其消耗震动能量的能力。通常建筑楼栋里须有一部分隔震支座为装设铅芯型的，一部分支座为不装设铅芯型的，以综合平衡这栋建筑的弹性变形能力与隔震能力，使建筑保有一定的回复能力。本实施例中的通孔4不装设铅芯5时即为天然橡胶三维隔震支座，其竖向刚度相对设置铅芯5时较小，但阻尼值也较小。

在一个具体的实施例中，上连接板1与上钢板22、下连接板3与下钢板23均采用螺栓连接。具体的，上连接板1和下连接板3均设置有多个均匀分布的螺栓通孔6，螺栓通孔6由头部段7和螺杆段8构成；上钢板22设置有与上连接板1上的螺栓通孔6中心线重合的第一螺栓内孔9，下钢板23设置有与下连接板3上的螺栓通孔6中心线重合的第二螺栓内孔10；头部段7与上述螺栓的头部匹配，螺杆段8直径、第一螺栓内孔9直径和第二螺栓内孔10直径均与上述螺栓的螺杆直径匹配，螺杆段8长度与第一螺栓内孔9长度之和、或与第二螺栓内孔10长度之和均等于上述螺栓螺杆的长度。这样在完成上述螺栓的安装后，可使上连接板1和下连接板3朝向建筑物或设备的端面均为平面，从而更容易实现与建筑支墩或设备底座的平稳对接，确保三维减震支座均匀承受建筑或设备的震动力。如图2或3所示，上连接板1上的螺栓通孔6的中心线与下连接板3上的螺栓通孔6的中心线重合，在约1/2支座本体2直径的圆周上沿圆心均匀设置多个螺栓通孔6，使三维减震支座的上下端面上下对称，一般选用6-15个螺栓，具体数量根据支座本体2尺寸大小选取。

需要说明的是，在安装时本实施例提供的一种三维减震支座，既可以将上连接板1和下连接板3按照上下方位的垂向安装，也可以将上连接板1和下连接板3按照左右方位的水平安装。当使用于建筑物上时，上连接板1、下连接板3均使用套筒、螺栓或锚筋分别与建筑物的上、下支墩连接；使用于设备上时，上连接板1、下连接板3均使用螺栓分别与设备的底座连接，具体连接方式为现有常规技术，在此不做具体赘述。

目前，地震依然是难以预测并具有极强破坏力的自然灾害。发生地震后，建筑物遭受大量破坏是导致巨大经济损失和人员伤亡的最直接原因，当前减轻地震灾害的最有效措施之一无疑是提高建筑物的抗震能力。我国建筑抗震设计规范(GB 50011-2010(2016))中5.1.1第四项规定：8、9度时的大跨度和长悬臂结构以及9度时的高层建筑，应计算竖向地震作用。

当前应用在建筑物中的普通橡胶隔震支座一般为“工”字型结构，如图9～10所示，通常由封板11、橡胶12、内钢板13组成，当水平地震来临时，依靠橡胶12的水平变形来消耗地震能量，从而延长建筑物振动周期，达到保护建筑物安全的目的。虽然这相对于古老的仅靠建筑物自身刚性来抵御地震的技术有了较大改进，但普通橡胶隔震支座的橡胶12内设置有多层内钢板13，致使其竖向刚度较大，仅对水平地震的抵御能力较好，对竖向地震的抵御能力较差，无法有效应对竖向地震力。

本实施例提供的一种三维减震支座，以在建筑物上采用垂向安装方式为例，当受到垂向震动时，支座本体2产生如图6或7所示的弹性压缩形变，当受到水平方向震动时，支座本体2产生如图8所示的弹性剪切形变，由于支座本体2的竖向刚度较小，其在竖向方向的变形相对于普通橡胶隔震支座更大，可以更有效抵御竖向地震，水平刚度基本与普通橡胶隔震支座基本一致，能够有效抵御水平地震，从而能够使建筑物具有应对水平地震和竖向地震的能力，且由于橡胶层21中未使用多层内钢板，可避免黏合失效等质量问题，可使支座本体2的水平变形能力更强，使本实施例三维减震支座可以抵御更强烈度的水平地震。

本实用新型上述实施例中的支座本体2长x宽x高的最小尺寸为200mmx200mmx50mm，最大尺寸为1000mmx1000mmx300mm，上连接板1和下连接板3的边长通常比支座本体2直径大100mm。

在一个具体的实施例中，支座本体2为直径400mm的圆柱体，三维隔震支座长x宽x高为500mmx500mmx110mm，此时三维隔震支座的有效直径为400mm，其与LNR400支座(按照国标GB20688.3-2006，行标JG118-2018设计的隔震支座，全称为天然橡胶隔震支座)力学性能参数如表1所列。

表1支座力学性能参数表

选用一个地震九度区的四层学校教学楼模型，运用etabs有限元软件进行仿真分析计算，简要分析结果如表2所示(均为第四层数据)，其中非隔震是模拟建筑物不使用隔震支座的情况：

表2隔震简要分析

可以看出，三维隔震支座与LNR400支座的结构周期相当，三维隔震支座的最大剪应力最小，三维隔震支座与普通LNR400支座层间加速度在X,Y方向相当，但在Z方向，即竖向方向的加速度明显变小。在罕遇地震下，三维隔震支座与普通LNR400支座的位移在X,Y方向相当，但Z方向，即竖向方向的位移明显变大，可见竖向减震效果明显。

以上所述，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种三维减震支座，其特征在于：包括支座本体、上连接板和下连接板；

所述支座本体包括橡胶层，所述橡胶层的上端面贴设有上钢板、下端面贴设有下钢板，所述橡胶层的外侧面包覆有帘线层，所述支座本体沿其中心线设置有依次贯通所述上钢板、橡胶层和下钢板的通孔；所述橡胶层与所述上钢板、下钢板和帘线层一体硫化成型；

所述上连接板平行于所述上钢板并与所述上钢板的上侧连接，所述下连接板平行于所述下钢板并与所述下钢板的下侧连接。

2.根据权利要求1所述的一种三维减震支座，其特征在于：所述帘线层的帘线层数为3～8层；

且各层帘线之间相互交错包绕。

3.根据权利要求2所述的一种三维减震支座，其特征在于：相邻层的帘线成90°夹角，且其中一层帘线与所述支座本体的中线面呈45°角度。

4.根据权利要求2所述的一种三维减震支座，其特征在于：所述帘线材质为尼龙或聚酯。

5.根据权利要求1所述的一种三维减震支座，其特征在于：所述支座本体横截面为圆形或方形。

6.根据权利要求1所述的一种三维减震支座，其特征在于：所述通孔内填充有铅芯。

7.根据权利要求1所述的一种三维减震支座，其特征在于：所述上连接板与所述上钢板、所述下连接板与所述下钢板均采用螺栓连接。

8.根据权利要求7所述的一种三维减震支座，其特征在于：所述上连接板和所述下连接板均设置有多个均匀分布的螺栓通孔，所述螺栓通孔由头部段和螺杆段构成；

所述上钢板设置有与所述上连接板上的所述螺栓通孔中心线重合的第一螺栓内孔，所述下钢板设置有与所述下连接板上的所述螺栓通孔中心线重合的第二螺栓内孔；

所述头部段与所述螺栓的头部匹配，所述螺杆段直径、所述第一螺栓内孔直径和所述第二螺栓内孔直径均与所述螺栓的螺杆直径匹配，所述螺杆段长度与所述第一螺栓内孔长度之和、或与所述第二螺栓内孔长度之和均等于所述螺栓螺杆的长度。

9.根据权利要求8所述的一种三维减震支座，其特征在于：所述上连接板上的所述螺栓通孔的中心线与所述下连接板上的所述螺栓通孔的中心线重合。

10.根据权利要求1所述的一种三维减震支座，其特征在于：所述支座本体长x宽x高的最小尺寸为200mmx200mmx50mm，最大尺寸为1000mmx1000mmx300mm。