CN102007317B - 用于结构的支承件 - Google Patents

Abstract

一种支承件(1)，包括：柔性材料块(10)，其具有两个端部表面(11，12)；以及第一固定元件(20)和第二固定元件(30)，其被连接在所述端部表面(11，12)的每一个；其中至少一个旋转阻尼装置(40)被布置在所述第一和第二固定元件(20，30)之间，由此所述支承件在一个结构——例如，建筑物、桥梁、高架公路以及机械***(机器)——的结构化部件之间提供高阻尼的作用。

Description

用于结构的支承件

技术领域

本发明涉及一种支承件(bearing)，该支承件用于包括柔性材料(例如，橡胶)块类型的结构，且被布置在所述结构的结构化元件(structural element)之间。

背景技术

为了允许结构——例如，建筑物、桥梁、高架公路和机械***(机器)——中结构化部件的相对运动，使用了支承件，例如块状橡胶支承件(block rubber bearing)。由于一些或所有结构化部件自身可以受到例如其使用(例如机械导致的振荡)、地震活动性或风的影响，因此为了防止损坏，必须允许部件之间的运动。这种支承件的一个实例可以是橡胶圆柱块，其被用于允许桥墩和组成桥面的部件之间的水平运动。尤其是桥面受风和在桥面上移动的车辆产生的振荡影响，并且必须允许相对于桥墩的受控制的运动。这种支承件通常包括例如圆柱橡胶块，其在该圆柱块的每个端部表面被固定连接到所述结构的结构化部件。所述橡胶块可以沿允许竖直运动的竖直方向被压缩有限的程度，并且其可以相对于竖直轴线——穿过所述块的端部表面——弯曲或者绕这一竖直轴线扭转/旋转，因此允许在水平面中的运动。这种支承件对于允许预期使用中较小的振荡是足够的。然而，为了使得这种支承件能够应付更高振幅的振动或振荡，已试图对该标准橡胶支承件进行加固。因此，一些这种类型的支承件还可以包括金属芯，例如铅芯，或嵌在橡胶块内的钢弹簧，以用来加固支承件，并确保支承件和结构化部件在运动之后被迫使回到其最初位置。如本领域已知的，支承件具有水平定向、嵌入进橡胶块中的平行钢板。然而，这种支承件在阻尼(dampening)运动方面较差。为了解决这个问题，已知橡胶支承件具有在固定板之间形成的一组钢支架，所述固定板被布置在该橡胶块相对的端部表面。这些支承件在一定程度上提供该***——所述支承件定位在该***中——的阻尼，但却是高度非柔性的(highlyinflexible)。这些橡胶支承件的实例在图1中示出。经验已经显示，例如，上述铅加固支承件不是非常耐用，并且在仅数十次“较大”的振幅振动/振荡后将会磨损或发生故障。由于这些支承件通常会处于结构中许多年，因此它们可能由此导致成本昂贵和在技术上很难处理的更换，而这是一个劣势。

因此，一种向结构——例如建筑物、桥梁、高架公路和机械***(机器)——中结构化部件之间的运动提供阻尼、同时还允许这些结构化部件之间柔性运动(flexible movement)的改进支承件将是有利的，具体而言，一种更有效和/或可靠的支承件将是有利的。

发明目的

本发明的目的是提供一种支承件，该支承件将向结构——例如建筑物、桥梁、高架公路和机械***(机器)——的结构化或非结构化元件或部件之间的运动提供有效的阻尼。

本发明的另一目的是提供一种支承件，该支承件提供阻尼并允许在结构化或非结构化元件或部件之间的柔性运动，所述支承件可以被安装在所述元件或部件之间。

本发明的又一目的是提供一种支承件，该支承件提供阻尼并允许在结构化或非结构化元件或部件之间的柔性运动，所述支承件可以被安装在所述元件或部件之间。

具体而言，可以看出，本发明的目的是提供一种解决现有技术中上述问题的支承件。

还可以看出，本发明的目的是提供一种代替现有技术中支承件的支承件。

发明内容

因此，根据本发明的第一方面通过提供一种支承件来实现上述目的和若干其他目的，该支承件包括：具有两个端部表面的柔性材料块；连接在所述端部表面的每一个的第一固定元件和第二固定元件，其中至少一个旋转阻尼装置(damping device)被布置在所述第一和第二固定元件之间。

本发明特别地，但不排他地，对于获得该支承件允许的运动的阻尼是有利的。在提供有效阻尼的同时，该支承件可以处理在与固定元件限定的平面平行的平面内的大的横向位移，以及大的旋转。此外，本发明特别地，但不排他地，对于获得该支承件允许的运动的高阻尼是有利的。在该新型支承件中，对这种大运动的阻尼的持久性被大大地提高到几百或几千次振荡，因此在支承件所在结构的使用寿命期间消除或大大减少了替换的需要。

在一个实施方案中，所述支承件的所述旋转阻尼装置可以包括：第一臂，其具有相对布置的第一和第二端部；以及第二臂，其具有相对布置的第一和第二端部，所述第一臂在其第一端部旋转地连接到所述第一固定元件，并且在其第二端部旋转地连接到所述第二臂的第一端部；所述第二臂进一步在该第二臂的第二端部旋转地连接到所述第二固定元件。由此获得一种极其柔性的支承件，其允许该支承件所连接到的结构化部件之间的运动，并仍允许对该运动的阻尼，甚至对该运动的高阻尼。

在一个实施方案中，所述支承件包括一组的两个旋转阻尼装置，这两个旋转阻尼装置相对于所述第一固定元件的周界相对地布置。

在另一个实施方案中，所述支承件包括两组的两个旋转阻尼装置，该两组的两个旋转阻尼装置相对于所述第一固定元件的周界相对地布置。

在又一个实施方案中，所述支承件的阻尼装置中的一个或多个还包括布置在所述第一和第二臂之间的摩擦元件。

替代地或组合地，所述支承件的阻尼装置中的一个或多个还包括布置在所述第一和第二臂之间的粘弹性元件。

在一个实施方案中，所述支承件的所述旋转阻尼装置的第一臂包括两个或更多个平行布置的细长元件。在另一个实施方案中，所述支承件的所述旋转阻尼装置的第二臂包括两个或更多个平行布置的细长元件。

为了阻尼所述固定元件之间大的横向位移和/或大的旋转，通过调整所述杆臂的长度和尺寸和/或所述臂之间的角度，所述支承件可以被设计成适合于个别的项目。

根据本发明的各种实施方案的支承件可以用在建筑物的各结构化部件之间(例如用于基础隔震、桥墩和桥面、高架公路、建筑物元件/部件等等)、建筑物的结构化和非结构化部件之间(例如用于阻尼生产设施(工厂)中的机器的运动)以及建筑物的非结构化部件之间(例如，相互连接的机器)。

通过参考下文描述的实施方案，本发明的这些和其他方面会变得清晰，同时本发明参考下文描述的实施方案来阐明。

附图说明

现在将关于附图更详细地描述根据本发明的支承件。附图示出了实现本发明的一种方式，并且不应解释为限制落入所附权利要求书范围内的其他可能的实施方案。

图1A-D示出现有技术中的支承件；

图2示出根据本发明的支承件的一个实施方案的立体图，所述支承件具有四个旋转阻尼器；

图3示出图2中支承件的部分切断截面图；

图4示出图2中支承件的俯视图；

图5示出图2中支承件的另一俯视图，其中固定元件被移除；

图6示出图3中支承件稍微被转转后的部分切断截面图；

图7是图3中支承件的侧视图，示出了该支承件的细节。

具体实施方案

图1A-D示出了各种现有技术中的支承件1′。图1A示出用于建筑物结构的现有技术支承件的一般原理。这种支承件通常包括一柔性材料(例如，橡胶)块，以及位于该块10每一侧的固定元件20、30。该块10总体由多个橡胶层组成，还可以在所述橡胶层之间包括薄钢板层16，如图1C所示。在一些变体中，可以设置例如铅芯15，该铅芯被嵌入进橡胶块10中，如图1B中示出的。或者，可以设置嵌入进所述橡胶块中的钢弹簧(未示出)或类似物。

固定元件20、30可以是钢板，并用于将该支承件连接到例如建筑物的结构元件(constructional element)。该固定元件20、30和该块10被固定地连接。

因此，如图1中示出的，该支承件包括两个钢板，一个在块10的顶部，一个在块10的底部。

如图1D所示，一个变体具有位于上固定元件和下固定元件之间的固定连接件18，该固定连接件18为钢支架的形式，以确保在旨在固定该支承件的结构化元件运动之后该支承件回到其最初位置。

固定元件20、30可以设有固定装置(fixing means)，以将固定元件20、30连接到例如建筑物的结构元件。所述固定装置可以是固定元件20、30上的洞/孔，如图1a中示出的。

在图2中示出根据本发明一个有利实施方案的支承件1。支承件1包括柔性材料(例如，橡胶)块10，以及位于块10每一侧的固定元件20、30。

块10具有端部表面11、12，所述端部表面分别地被连接到固定元件20、30。

固定元件20、30可以是钢板，并用于将该支承件连接到例如建筑物的结构元件。固定元件20、30和块10被固定地连接。所述固定的连接可以通过把各部件粘合在一起、栓住各部件或者例如通过各部件中相应的销和孔来实现，所述各部件也即所述块10和固定元件20、30。固定元件20、30可以设有固定装置，以把固定元件20、30连接到例如建筑物的结构元件。所述固定装置可以是固定元件20、30上的洞/孔，类似于现有技术中示出的洞，如图1a所示。

固定元件20、30是板。它们可以是图中示出的圆形，或者可以是方形或其他形状，例如五边形、六边形或八边形。

在图中，柔性材料块10是圆柱形的，即具有圆形横截面，所述横截面垂直于穿过端部表面11、12的轴线。在其他实施方案中，块10可以具有其他的横截面形状，例如椭圆形、方形、五边形、六边形或八边形。

与现有技术一样，块10可以完全由柔性材料——如橡胶，例如天然橡胶或人造橡胶——的实体(solid mass)形成，或者可以大体由固定地连接到彼此的多个柔性材料层形成。块10还可以包括在橡胶层或其他柔性材料层之间形成的薄钢板层16。在一些其他变体中，也可以设置被嵌入进块10中的铅芯或其他材料的芯15。或者，可以设置嵌入到橡胶块中的钢弹簧或类似物。

然而，所述支承件还包括至少一个旋转阻尼装置40，该旋转阻尼装置被布置在第一和第二固定元件20、30之间。在图2-7的实施方案中示出的支承件1具有四个旋转阻尼装置40，这些旋转阻尼装置被布置成两对，每对中的两个相对于例如第一固定元件20的周界彼此相对。然而，在其他实施方案中，可以是1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、……、16或更多个旋转阻尼器40绕支承件1的周界布置。有利的是，旋转阻尼器40被布置成沿固定元件20、30的周界观察相对的旋转阻尼器40的配对。

每个旋转阻尼器40包括：第一臂50，其具有相对布置的第一和第二端部51、52；以及第二臂60，其也具有相对布置的第一和第二端部61、62。第一臂50通过其第一端部51被旋转地连接到第一固定元件20。另外，第一臂50在其相对的第二端部52被旋转地连接到第二臂60的第一端部61。第二臂60在其相对的第二端部62被旋转地连接到第二固定元件30。这可以特别地从图7中理解。

因此，每个旋转阻尼器40包括经由旋转接头(rotational joint)70彼此连接的两个臂50、60，并且被布置成V形，即在两个臂之间具有一个角度。旋转接头70还可以包括摩擦材料的元件或垫，以增加在所述旋转阻尼器的两臂50、60之间的摩擦力。

每个臂50、60可以由单个细长元件——例如钢板——来提供。然而，每个臂可以包括两个或多个细长元件53、54、55、63、64。在图2-7示出的实施方案中，第一臂50具有三个细长元件53、54、55，所述第二臂具有两个细长元件63、64。在其他实施方案中，相应的臂50、60可以分别具有一个元件和一个元件；分别具有一个元件和两个元件；分别具有两个元件和两个元件；分别具有两个元件和三个元件；分别具有三个元件和三个元件；分别具有三个元件和四个元件；或分别具有四个元件和四个元件。在较大的结构中，可以应用具有更多细长元件的臂。细长元件的数量可以依照其预期的使用等等，根据支承件1的尺寸而变化。总体来说，构成相应的臂50、60的元件的数量n、m应该相等(n＝m)，或者如果不成对(odd)则n＝m+1或m＝n+1。

当臂50、60包括多个细长元件53、54、55、63、64时，在接头70处，一块摩擦材料可以被布置在臂50、60的每一个交替的细长元件之间。

替换地或附加地，粘弹性(visco-elastic)元件或垫可以被布置在第一和第二臂50、60的交替的细长元件的一个或多个之间，以增加所述旋转阻尼器的臂50、60之间的运动阻力(阻尼)。粘弹性元件被固定到旋转阻尼器40的相应的臂50、60的一组相邻的细长元件，或者在每个臂包括多个细长元件的情况下，所述粘弹性元件被固定在两个臂50、60的每一个邻接的细长元件之间。

接头70还包括销或螺栓71以及夹紧装置72，以用于在接头70处将细长元件压在一起，并增加阻尼。这种夹紧装置可以是例如由一个或多个弹簧(例如，盘簧)来提供。一个连接到所述销/螺栓71端部的螺母(未示出)可以完成该旋转接头70。

借助于旋转阻尼器40绕固定元件20、30周界的这一布置，可以通过对杆(lever)臂50、60的大小(长度)设定适合的尺度以及对臂之间的角度设定适合的尺度来实现大的横向位移和大的旋转。实验已经表明臂50、60之间的角度应该在60-90°之间。具有短臂50、60的旋转阻尼器可以被用于阻尼以固定元件20、30之间的位移为形式的小幅度的振动或振荡。具有较长臂50、60的旋转阻尼器可以被用于阻尼较大幅度的振动或振荡。

旋转阻尼器40可以设计成不同的布置和几何形状。通过对块10和固定元件20、30设定合适的尺寸，旋转阻尼器40可以被隐藏在由固定元件20、30限定的体积内，或者它们可以如示出的实施方案(图2-7)那样部分地从支承件1的侧面(周界)延伸。

臂50、60的细长元件53、54、55、63、64可以由钢、铝、金属、塑料或复合材料形成。

如从图7中能够理解的，每一个旋转阻尼器都通过销21、31被连接到相应的固定元件。旋转阻尼器40的每个臂50、60都经由销21、31被固定到所述两个钢板(固定元件20、30)中的不同钢板(固定元件)，即一个固定到第一(顶部)固定元件20，一个固定到第二(底部)固定元件30，如附图中所示。这些销21、31为旋转阻尼器40的臂50、60提供自由旋转。在图中，第一臂50由三个细长元件53、54、55来表示。在图的中央，第一臂50被连接到销21。第一臂50经由接头70被连接到旋转阻尼装置40的第二臂，第二臂60由两个细长元件63、64来表示。从侧面看，第二臂60相对于纸平面向后延伸到销31，销31从第二固定元件30延伸。在图的右侧面，部分地示出另一旋转阻尼装置40的一部分，该阻尼装置的所述部件具有与第一阻尼装置40相同的参考数字，但是在参考数字上增加了撇号。因此，可以理解，上述从图的中央部分向图的左边延伸的第一臂60在这个实施方案中与下一个阻尼器40′的第二臂60′共用了旋转接合部(join)(销21)。然而，在其他实施方案中，每个或一些旋转阻尼器可以具有单独的销，以将该旋转阻尼器与其各自的固定元件接合。

在图3-6中，为了说明支承件1的细节，第一固定元件20已经从图中去除。从这些图中，能够想到由所述柔性材料块和交替地连接到第一和第二固定板的所述旋转阻尼装置的组合带来的柔性。

如果支承件1包括多于一个的旋转阻尼器40，不同的所述阻尼器40可以包括摩擦材料和粘弹性元件。如果所述阻尼器是每个臂50、60具有两个或多个平行布置的细长元件的类型，那么摩擦材料元件和粘弹性元件的组合可以被用在一个或多个接头——其旋转地连接阻尼器40的臂50、60——处的细长元件之间。

在其他实施方案中(未示出)，支承件1还可以包括滑动元件，该滑动元件被布置在所述旋转阻尼装置中的一些之间，以用来进一步增加在固定元件20、30之间运动的柔性。

在实施方案(未示出)中，复位元件(restoring element)——诸如弹簧——可以在销21、31上形成，并分别延伸且固定到与销21、31相对的固定元件30、20。因此，如果两个固定元件的相对位移不能够仅由柔性块10的特性恢复到其初始位置，则可以借助于这些复位元件进行复位。或者，弹簧可以被直接布置在固定元件20、30之间。

在又一个实施方案(未示出)中，除了上述实施方案中的任一个之外，止动元件也可以被设置在两个固定元件20、30之间。止动元件优选地为预定长度的缆线(cable)的形式。该缆线被固定到固定元件20、30的每一个的内侧，由此允许两个固定元件相对于彼此的位移，直到由线缆的预定长度确定的一点处，相对运动可以停止。因此，可以禁止极度的位移。或者，缆线可以分别地被设置在销21、31和相对的固定元件30、20之间。

在实施方案中(未示出)，结合上述实施方案中的任一个，支承件1可以包括两个或更多个层，以便一个附加的柔性材料块10被放置在例如图2中的板20上，并在所述附加的块的相对端部被连接到一个附加的固定元件或板，并在所述固定元件之间设有旋转阻尼器，如上所述。或者，例如图2中示出的，支承件1可以将固定元件堆叠至固定元件。

通过对这种由堆叠形成的支承件1的尺寸进行合适的选择，可以获得在一个宽振幅范围内阻尼不同振幅的振荡的支承件。

尽管本发明已经连同具体的实施方案进行描述，但不应解释以任何方式限制为已呈现的实施例。本发明的范围由所附权利要求书来阐述。在权利要求书的内容中，术语“包含(comprising)”或“包括(comprise)”不排除其他可能的元件或步骤。同时，诸如“一”或“一个”等等的描述也不应解释为排除了多个。在权利要求中关于在附图中指示的元件的参考标记的使用也不应理解为限制本发明的范围。此外，在不同权利要求中提到的单个特征可以有利地被组合，并且在不同权利要求中提到这些特征，不排除多个特征的组合是不可能的和有利的。

Claims (7)

1.一种支承件(1)，包括：

·柔性材料块(10)，其具有两个端部表面(11，12)；

·第一固定元件(20)和第二固定元件(30)，所述第一固定元件(20)被连接在所述两个端部表面(11，12)的一个端部表面，所述第二固定元件(30)被连接在所述两个端部表面(11，12)的另一个端部表面；

其中至少一个旋转阻尼装置(40)被布置在所述第一和第二固定元件(20，30)之间；以及

其中所述旋转阻尼装置(40)包括：

·第一臂(50)，其具有相对布置的第一和第二端部(51，52)；以及

·第二臂(60)，其具有相对布置的第一和第二端部(61，62)，其特征在于，所述第一臂(50)在其第一端部(51)旋转地连接到所述第一固定元件(20)，并且在其第二端部(52)旋转地连接到所述第二臂(60)的第一端部(61)；以及所述第二臂(60)进一步在所述第二臂(60)的第二端部(62)旋转地连接到所述第二固定元件(30)。

2.根据权利要求1所述的支承件(1)，包括一组的两个旋转阻尼装置(40)，这两个旋转阻尼装置相对于所述第一固定元件(20)的周界相对地布置。

3.根据权利要求1所述的支承件(1)，包括四个旋转阻尼装置(40)，所述四个旋转阻尼装置(40)被布置成两对，每对中的两个旋转阻尼装置相对于所述第一固定元件(20)的周界相对地布置。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的支承件(1)，其中所述阻尼装置(40)还包括布置在所述第一和第二臂(50，60)之间的摩擦元件。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的支承件(1)，其中所述阻尼装置(40)还包括布置在所述第一和第二臂(50，60)之间的粘弹性元件。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的支承件(1)，其中第一臂(50)包括两个或更多个平行布置的细长元件(53，54，55)。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的支承件(1)，其中第二臂(60)包括两个或更多个平行布置的细长元件(63，65)。

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