CN101333829B - 竖向限位型铅剪切三维隔振装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种竖向限位型铅剪切三维隔振装置，属于结构隔震控制与振动控制领域。本发明将竖向隔振装置中的碟形弹簧外导向杆和外封钢板接触的部分设置为夹板式铅剪切阻尼器。三维隔振装置在竖向荷载的激励下上连接板产生竖直方向的振动，这种振动带动铅块剪切变形，从而为三维隔振装置提供竖向阻尼力。同时在外导向杆和外封钢板之间设置有竖向限位器，能有效控制瞬时碟形弹簧的反弹，该限位装置同时具有夹板效果，对结构施加水平向预压力，防止铅屈服后的挤压所失。本发明的结构简单、性能稳定，可适用于交通所诱发建筑物的二次振动以及现有三维隔震装置所适用的任何场合以隔离地面震动，减小结构及设备的动力反应。

Description

竖向限位型铅剪切三维隔振装置

技术领域

本发明涉及一种竖向限位型铅剪切三维隔振装置，本装置由铅芯叠层橡胶支座、碟形弹簧、铅阻尼以及竖向限位器组合而成，具有竖向限位功能，主要用于房屋及桥梁等建筑物的基础隔振，也可应用于设备隔振。属于结构隔震控制与振动控制领域。

背景技术

隔震装置把建筑物上部结构和地基基础“隔离”，改变上部结构的动力特性，可以极大地减轻地震对上部结构的动力作用，从而达到“以柔克刚”的减震效果。建筑物基础隔振装置的研究很多，但主要集中在水平隔振方向，能够有效隔离竖向振动的三维隔振装置为数不多。在水平方向上铅芯叠层橡胶支座隔震是一种较为成熟的工程水平隔震技术，通过铅芯的剪切变形提供阻尼力，耗散水平方向地震能量。在竖直方向上厚橡胶叠层橡胶支座或碟形弹簧只能降低结构的竖向刚度，并未提供竖向阻尼，不能有效地耗散地震的竖向能量，而且不能抑制共振区的放大作用，目前碟形弹簧所采用的隔振铅阻尼器多为内置阻尼，加工、安装、监测及维修均不方便。另外碟形弹簧装置属于松散连接体系，存在向上反弹的情况发生，控制不当会造成体系的隔振功能失败。

发明内容

为了克服现有三维隔震装置不能有效的提供竖向阻尼、阻尼器设置位置不合理以及解决碟簧反弹造成隔振装置实效的情况发生，本发明提供了一种新型的三维隔振装置，该三维隔振装置不仅能有效地提供竖向阻尼，更能方便安装、检修及维护，而且可以控制竖向变位，保证装置能够正常工作。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。本发明包括与上部结构固定连接的上连接板、铅芯叠层橡胶支座、碟形弹簧和下连接板；铅芯叠层橡胶支座的上部与上连接板固定连接，下部与下部结构固定连接。碟形弹簧放置在上连接板和下连接板之间并通过与上连接板固定连接的内导向杆和与下连接板固定连接的外导向杆进行限位。还包括有设置在外导向杆外侧的、与上连接板固定连接的外封钢板，在外封钢板和外导向杆相对应的位置二者均设置有凹槽，在凹槽内灌注有铅块。

在外导向杆的两侧沿水平方向设置有贯穿于外导向杆的通孔，通孔的直径大于限位螺杆的直径，限位螺杆设置在该通孔内并且其两端穿过该通孔与外封钢板固定连接。限位螺杆可以随外封钢板一起运动，限位螺杆在外导向杆的通孔内可以上下移动，上行限位至碟簧完全不受力，下行限位至碟簧完全压平。

所述的外封钢板上的凹槽贯通于外封钢板，在外封钢板的外侧固定连接有用于密封凹槽内铅块的封铅钢板。

本发明在外导向杆和上封钢板内部设置有铅剪切阻尼器。三维隔振装置在竖向荷载的激励下上连接板产生竖直方向的振动，这种振动带动铅块剪切变形，从而为三维隔振装置提供竖向阻尼力。同时在外导向杆和外封钢板之间设置竖向限位器，在外导向杆两侧设置通孔，限位螺杆的两端与外封钢板固定连接，并随外封钢板一起运动，限位螺杆在外导向杆的通孔内可以上下移动，上行限位至碟形弹簧完全不受力，下行限位至碟形弹簧完全压平。限位螺杆能有效控制瞬时碟簧的反弹，该限位装置同时具有夹板效果，对结构施加水平向预压力，防止铅屈服后的挤压所失。

本发明的有益效果是：本发明中的铅阻尼器提供了竖向阻尼，并且其位置方便安装、维修和检测；限位螺杆的使用保证了体系在大变位情况下的正常使用功能，不会在碟形弹簧反弹时出现失控情况。同时可以避免过量的铅损失，为装置的正常使用提供保障。

本发明的结构简单、性能稳定、实用性强，应用范围广泛，可适用于交通所诱发建筑物的二次振动，以及现有三维隔震装置所适用的任何场合以隔离地面震动，减小结构的动力反应，同时可以应用到振动设备底部，以隔离设备振动对周围环境的振动影响。

附图说明

图1表示本发明的平面构造图

图2表示图1的A-A剖面图

图3表示图1的B-B剖面图

图中：1、上连接板，2、下连接板，3、碟形弹簧，4、竖向限位螺杆，5、铅块，6、封铅钢板，7、封铅螺栓，8、限位螺母，9、外导向杆，10、内导向杆，11、外封钢板，12、连接螺栓，13、铅芯叠层橡胶支座。

具体实施例

下面将结合附图对本发明作进一步说明：

本实施例由铅芯叠层橡胶水平隔振支座、碟形弹簧和铅阻尼器组成的具有竖向隔震功能的三维隔振装置。具体结构如图1～图3所示，包括外导向杆9、外封钢板11、上连接板1、下连接板2、铅芯叠层橡胶支座13和碟形弹簧3。上连接板1与上部结构固定连接。铅芯叠层橡胶支座13的下部与下部结构固定连接，上部通过连接螺栓12与下连接板2固定连接。碟形弹簧3放置在上连接板1和下连接板2之间，并通过内导向杆10和与外导向杆9进行左右限位，内导向杆10与上连接板1刚接，外导向杆9与下连接板2刚接。外导向杆9和内导向杆10是碟形弹簧3的导向装置，外导向件9和内导向杆10与碟形弹簧3接触的表面应保证足够小的摩擦系数，从而可以保证碟形弹簧3的自由滑动。碟形弹簧3与外导向杆9和内导向杆10的边缘有一定的空隙，以保证碟形簧的水平位移。

如图2、图3所示，外封钢板11与上连接板1刚接，并设置在外导向杆9的外侧。在外封钢板11和外导向杆9接触的部分二者均设置有矩形凹槽，并且外封钢板11上的凹槽贯穿外封钢板，在外封钢板11和外导向杆9的凹槽内灌注铅块5，通过封铅钢板6将铅块5封在矩形凹槽内。封铅钢板6保证方便灌铅，并且在使用过程中可以随时检查铅阻尼的工作情况，随时补铅。

如图1所示，在外导向杆9的两侧沿水平方向设置有贯穿外导向杆9的通孔，限位螺杆4设置在该通孔内，通孔的直径大于限位螺杆4的直径。在外封钢板11与限位螺杆4的两端相对应的位置设置有螺栓孔，限位螺杆4的两端穿过外导向杆9上的通孔和外封钢板11上的螺栓孔，并通过限位螺母8拧紧，使其与外封钢板11固定连接。限位螺杆4可以随外封钢板11一起运动，限位螺杆4在外导向杆9的通孔内可以上下移动，上行限位至碟簧完全不受力，下行限位至碟簧完全压平。限位螺杆4具有竖直限位的功能，同时具有水平预压和随时调整外导向杆9和外封钢板11之间孔隙功能，保证使用过程中不出现漏铅等现象发生。

本实施例中，上连接板1与建筑物的上部结构相联，并将建筑物的自重通过其与碟形弹簧接触的表面传递到水平隔振装置而后传递至建筑物基础。上连接板1的外封钢板11有足够的厚度这样既可以提高竖向隔振装置的水平刚度，又保证设置铅块凹槽后能够满足体系的刚度要求。竖向限位螺杆4提供另一个方向的水平刚度，外导向杆9的通孔应该设置光滑，保证竖向限位螺杆4在通孔内无阻力移动。

本实施例在外导向杆9与外封钢板11内设置矩形铅剪切阻尼器为三维隔振装置提供竖向阻尼，还在外导向杆9和外封钢板11之间设置夹板式竖向限位器，以保证三维隔振装置不会在碟形弹簧反弹时出现失控情况。

本实施例中的限位型铅剪切三维隔振装置，碟形弹簧直径略小，需要多个碟簧叠合后对合，以便提供适宜的竖向刚度，尽量控制隔振装置的高度，从而能够安全稳定的工作。该装置通过对碟形弹簧参数的改变对其竖向刚度进行调节，并通过剪切阻尼器的凹槽面积改变对竖向阻尼进行调节，以达到有效隔离振动的目的，通过竖向限位装置保证竖向隔振装置完好工作，同时可以预压立方体剪切阻尼器保证铅阻尼器的工作效率。本发明提出的三维隔振装置结构简单，设计、加工和安装都容易实现，检修和维护均很方便，是一种行之有效的隔振控制装置。

Claims (3)

1.竖向限位型铅剪切三维隔振装置，包括与上部结构固定连接的上连接板(1)、铅芯叠层橡胶支座(13)、碟形弹簧(3)和下连接板(2)；铅芯叠层橡胶支座(13)的上部通过连接螺栓(12)与下连接板(2)固定连接，下部与下部结构固定连接；碟形弹簧(3)放置在上连接板(1)和下连接板(2)之间并通过与上连接板(1)固定连接的内导向杆(10)和与下连接板(2)固定连接的外导向杆(9)进行限位；其特征在于：还包括有设置在外导向杆(9)外侧的、与上连接板(1)固定连接的外封钢板(11)，在外封钢板(11)和外导向杆(9)相对应的位置二者均设置有凹槽，在凹槽内灌注有铅块(5)。

2.如权利要求1所述的竖向限位型铅剪切三维隔振装置，其特征在于：在外导向杆(9)的两侧沿水平方向设置有贯穿于外导向杆(9)的通孔，限位螺杆(4)设置在该通孔内并且其两端穿过该通孔与外封钢板(11)固定连接；通孔的直径大于限位螺杆(4)的直径，限位螺杆在外导向杆的通孔内能够上下移动，上行限位至碟形弹簧完全不受力，下行限位至碟形弹簧完全压平。

3.如权利要求1所述的竖向限位型铅剪切三维隔振装置，其特征在于：所述的外封钢板(11)上的凹槽贯通于外封钢板(11)，在外封钢板(11)的外侧固定连接有用于密封凹槽内铅块(5)的封铅钢板(6)。

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