CN108385851B - 一种抗拉限位隔震支座 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种抗拉限位隔震支座，包括支座本体、上连接板、下连接板和抗拉限位装置；上连接板和下连接板固定于支座本体的上下两端，支座本体的四周分别设置有抗拉限位装置；抗拉限位装置包括相互正交的两个滑移限位机构，两个滑移限位机构通过柔性材料相连接。抗拉限位装置设置在支座本体的四周，沿X、Y轴可自由滑移，不影响支座本体的水平隔震性能，且限制了支座本体在X、Y轴方向的最大变形，柔性材料承受支座本体受到Z轴方向的拉力，有效增强了支座Z向抗拉刚度。在发生强震时，通过设置抗拉限位装置，可有效避免支座本体的变形超过变形极限导致失稳，同时增强了支座Z向抗拉能力，提高了隔震支座的稳定性和安全性。

Description

一种抗拉限位隔震支座

技术领域

本发明涉及隔震技术领域，更具体的，涉及一种抗拉限位隔震支座。

背景技术

随着社会现代化进程和城市化的快速推进，人口逐渐趋向集中、社会财富快速增长，地震所携带的巨大能量对人类文明的威胁也越来越大。这就迫使工程抗震人员不断地探索更新结构抗震设计理论与防灾减灾方法。

地震灾害主要源于地面运动引起的结构受迫振动。隔震的基本原理是通过设置隔震装置，减小结构水平刚度、延长结构自振周期、增大结构阻尼，从而有效降低结构的地震响应。

隔震是发展较早的被动控制措施，大量的理论研究、模型试验和实际工程强震观测记录表明隔震可大幅度降低工程结构的地震响应。隔震技术的原理是通过在结构物本身与地面或下部支承结构之间安装隔震支座，利用隔震支座较小的水平刚度，延长结构物的振动周期，从而减小结构地震作用的动力放大效应。工程结构隔震***应具有如下特性：承载特性、隔震特性、耗能特性以及稳定性和耐久性。

隔震技术目前已广泛应用于多层建筑与中小跨径直线桥中，近年来(超)高层建筑也在逐步推广应用该技术。对于基础隔震的高层建筑，强震作用下一般会产生较大的倾覆力矩，使得基底部分支座承受较大的拉力。而根据《建筑抗震设计规范》可知，橡胶支座内力验算时不宜出现拉应力，且最大值不应超过1MPa，也即叠层橡胶支座抗拉能力弱，当支座承受较大拉应力时，极易发生破坏。类似地，在异形建筑与弯曲桥梁中，因结构上部质心与刚心相差较多，局部支座同样可能存在严重的受拉现象。鉴于以上原因，常规隔震支座的抗拉能力成为阻碍其在高层建筑、异形建筑、弯曲桥梁等结构隔震中应用的主要障碍。

目前，已有研究人员提出了一些适用于橡胶支座的抗拉构造，并对其中部分构造进行了相应的试验研究，验证了其力学性能的可靠性。但这些构造同时也存在抗拉构造显著影响支座本体水平力学性能、支座竖向高度或水平尺寸显著增大等值得进一步研究改善的问题。采用普通的隔震橡胶支座虽可以满足水平隔震的功能，但如让隔震橡胶支座发生过大的水平剪切变形或转角过大，会使隔震橡胶支座失效破坏甚至导致隔震结构倾覆倒塌。

发明内容

本发明为解决传统隔震支座的上述缺陷，提供一种抗拉限位隔震支座。

本发明提供一种抗拉限位隔震支座，包括支座本体、上连接板、下连接板和抗拉限位装置；其中，

所述上连接板和所述下连接板分别固定在所述支座本体的上下两端，所述支座本体的四周分别设置有抗拉限位装置；

所述抗拉限位装置包括相互正交的两个滑移限位机构，两个所述滑移限位机构分别设置于所述上连接板和所述下连接板的内侧面，两个所述滑移限位机构通过柔性材料相连接，所述滑移限位机构用于适应支座本体在X、Y方向的变形，同时限制其在X、Y轴方向的最大变形，所述柔性材料用于承受所述支座本体受到Z轴方向的拉力。

其中，所述滑移限位机构包括滑轨、滑块和挡块；所述滑轨的一侧固定于所述上连接板或下连接板的内侧面，所述滑轨的另一侧与所述滑块的内侧面构成相对滑动面，所述滑块的外侧与所述柔性材料固定连接，所述滑轨的两端固定有挡块。

其中，所述挡块焊接或栓接在所述滑轨的两端。

其中，所述滑块的内侧粘接有聚四氟乙烯薄层。

其中，所述支座本体为叠层橡胶支座、铅芯橡胶支座或高阻尼橡胶支座。

其中，所述柔性材料为钢绞线。

其中，所述钢绞线上施加有预应力，以抵消或减小外部荷载对支座本体的拉力。

本发明提供的抗拉限位隔震支座，在支座本体的四周分别设置有抗拉限位装置，抗拉限位装置的两端分别连接上连接板和下连接板，增强了抗拉限位隔震支座的抗拉承载能力，承受支座本体受到的竖向拉力，避免支座本体受拉破坏。其中，抗拉限位装置设置在支座本体的四周，且沿X、Y轴可自由滑移，不影响支座本体的水平隔震性能。抗拉限位装置限制了支座本体在X、Y、Z轴三个方向的变形，避免在发生强震时，支座本体的变形超过变形极限导致失稳，同时有效增强了支座Z向抗拉刚度，提高了隔震支座的稳定性和安全性。

附图说明

图1为根据本发明实施例提供的抗拉限位隔震支座的正视图；

图2为根据本发明实施例提供的支座本体和抗拉限位装置之间的位置关系示意图；

图3为根据本发明实施例提供的抗拉限位装置的结构示意图；

图4为根据本发明实施例提供的滑移限位机构的结构示意图；

图5为根据本发明实施例提供的支座本体在X轴方向大变形状态下的正视图；

图6为根据本发明实施例提供的本发明实施例提供的抗拉限位隔震支座的左视图；

图7为根据本发明实施例提供的支座本体在Y轴方向大变形状态下的正视图；

图中，1.上连接板；2.滑轨；3.滑块；4.挡块；5.支座本体；6.柔性材料；7.下连接板；8.螺栓；9.滑移限位机构。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一模块实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为根据本发明实施例提供的抗拉限位隔震支座的正视图，图2为根据本发明实施例提供的支座本体5和抗拉限位装置之间的位置关系示意图；如图1和图2所示，本实施例提供的抗拉限位隔震支座包括支座本体5、上连接板1、下连接板7和抗拉限位装置；其中，

所述上连接板1和所述下连接板7固定于所述支座本体5的上下两端，所述支座本体5的四周分别设置有抗拉限位装置；

所述抗拉限位装置包括相互正交的两个滑移限位机构9，两个所述滑移限位机构9分别设置于所述上连接板1和所述下连接板7的内侧面，两个所述滑移限位机构9通过柔性材料6相连接，所述滑移限位机构9用于限制所述支座本体5在X、Y轴方向的最大变形，所述柔性材料6用于承受所述支座本体5受到Z轴方向的拉力。

具体地，参照图1，抗拉限位隔震支座包括支座本体5，支座本体5在上连接板1和下连接板7之间，本实施例中，上连接板1和下连接板7的结构相同，上连接板1和下连接板7的尺寸大于支座本体5的尺寸。隔震支座是指结构为达到隔震要求而设置的支承装置，是在上部结构与地基之间增加隔震层，安装橡胶隔震支座，起到与地面的软连接，通过这样的技术，可以把地震80％左右的能量抵消掉。为描述简洁，下文中的“隔震支座”指代“抗拉限位隔震支座”。

参照图2，支座本体5的四周分别设置有抗拉限位装置，抗拉限位装置的上下两端分别连接上连接板1和下连接板7，其中，抗拉限位装置用于限制所述支座本体5在X、Y、Z轴三个方向的变形，并增强抗拉限位隔震支座的抗拉承载能力。

图3为根据本发明实施例提供的抗拉限位装置的结构示意图，参照图3，抗拉限位装置包括相互正交的两个滑移限位机构9，两个滑移限位机构9分别设置于所述上连接板1和所述下连接板7的内侧面，两个所述滑移限位机构9通过柔性材料6相连接。两个滑移限位机构9分别对应X轴和Y轴方向设置。

其中，根据《建筑抗震设计规范》可知，橡胶支座内力验算时不宜出现拉应力，且最大值不应超过1MPa，也即叠层橡胶支座抗拉能力弱，当支座承受较大拉应力时，极易发生破坏。柔性材料6的承载力应保证水平隔震支座的拉应力不超过上述规范设计要求。

当发生强震时，支座本体5会发生水平剪切变形，如果变形超过支座本体5的变形极限，支座本体5会发生失稳。本实施例通过滑移限位机构9限制支座本体5在X、Y轴方向的最大变形，避免支座变形过大发生失稳。

通过在两个滑移限位机构9之间连接柔性材料6，增强抗拉限位隔震支座的抗拉承载能力，并承受支座本体5受到Z轴方向的拉力。

本发明实施例提供的抗拉限位隔震支座，在支座本体的四周分别设置有抗拉限位装置，抗拉限位装置的两端分别连接上连接板和下连接板7，增强了抗拉限位隔震支座的抗拉承载能力，避免支座本体受拉破坏。其中，抗拉限位装置设置在支座本体的四周，且沿X、Y向可自由滑移，不影响支座本体的水平隔震性能。抗拉限位装置限制了支座本体在X、Y、Z轴三个方向的变形，避免在发生强震时，支座本体的变形超过变形极限导致失稳，同时有效增强了支座Z向抗拉刚度，提高了隔震支座的稳定性和安全性。

图3为根据本发明实施例提供的抗拉限位装置的结构示意图，图4为根据本发明实施例提供的滑移限位机构9的结构示意图，如图3和图4所示，所述滑移限位机构9包括滑轨2、滑块3和挡块4；所述滑轨2的一侧固定于所述上连接板1或下连接板7，所述滑轨2的另一侧与所述滑块3内侧面构成相对滑动面，所述滑块3的外侧与所述柔性材料6固定连接。所述滑轨2的两端固定有挡块4。

具体地，参照图3，抗拉限位装置包括相互正交的两个滑移限位机构9，两个滑移限位机构9分别固定在上连接板1和所述下连接板7的内侧面。

参照图4，滑移限位机构9包括滑轨2、滑块3和挡块4；其中，滑轨2的两端固定有挡块4，滑轨2的一侧通过螺栓8固定在上连接板1或下连接板7。本实施例中，上连接板1固定的滑轨2和下连接板7固定的滑轨2正交，构成X轴和Y轴方向封闭式的滑轨2。

滑块3的内侧面与滑轨2一面构成相对滑动面，每个滑轨2分别对应一个滑块3。当地震发生时，支座本体5发生水平剪切变形，此时支座本体5四周的滑块3沿滑轨2滑动。滑轨2的两端固定有挡块4，当滑块3滑动至滑轨2的两端时，滑块3被挡块4所阻挡，从而将支座本体5的最大水平变形限制在所能承受的范围内，避免支座本体5发生失稳。

进一步地，正交的滑移限位机构9能够适应支座本体在任意水平方向的位移，不影响座本体的水平隔震性能，并限制支座本体5在任意水平方向的最大变形。例如同时存在X轴方向的变形以及Y轴方向的变形，滑移限位机构可同时在X轴、Y轴两个方向上分别滑移，以适应上述水平方向的变形。

以下举例说明上述实施例，图5为根据本发明实施例提供的支座本体5在X轴方向大变形状态下的正视图，当强震发生时，支座本体5沿X轴方向发生水平剪切变形，此时滑块3在滑轨2上沿X轴方向滑动。当支座本体5沿X轴方向发生最大变形至设计的变形极限值，此时滑块3被挡块4所阻挡，限制支座本体5的变形进一步增大，避免支座本体5发生失稳。两个滑块3之间通过柔性材料6相连接，增强抗拉限位隔震支座的抗拉承载能力，并限制支座本体5受到Z轴方向的拉力，避免支座本体5受拉被破坏。

图6为根据本发明实施例提供的抗拉限位隔震支座的左视图，图7为根据本发明实施例提供的支座本体5在Y轴方向大变形状态下的正视图；当强震发生时，支座本体5沿Y轴方向发生水平剪切变形，此时滑块3在滑轨2上沿Y轴方向自由滑动。当支座本体5沿Y轴方向发生变形至设计的变形极限，此时滑块3被挡块4所阻挡，限制支座本体5的变形位移进一步增大，避免支座本体5发生失稳。两个滑块3之间通过柔性材料6相连接，增强抗拉限位隔震支座的抗拉承载能力，并限制支座本体5受到Z轴方向的拉力，避免支座本体5受拉被破坏。

本实施例中，当强震发生时，支座本体发生水平剪切变形，此时滑块在滑轨上沿X轴或Y轴方向滑动。通过挡块限制支座本体在X、Y轴方向的最大变形，避免支座本体的变形过大发生失稳。通过在两个滑块之间连接柔性材料，增强抗拉限位隔震支座的抗拉承载能力，并限制支座本体受到Z轴方向的拉力，避免支座本体受拉破坏，提高了抗拉限位隔震支座的稳定性与抗拉能力以及结构的安全性。

在一个实施例中，上连接板1和下连接板7的尺寸需要根据以下条件来确定：满足支座本体5的地震水平变形最大限值；支座本体5与挡块4始终不接触。其中，上连接板1和下连接板7需要根据滑轨2的安装位置预留螺栓孔，以便滑轨2与上连接板1或下连接板7通过螺栓8连接。

在上述各实施例的基础上，所述挡块焊接或栓接在所述滑轨的两端。

优选的，滑轨2由不锈钢材料制备而成，在装配加工时，滑块3是从滑轨2的一端直接滑入滑轨2的轨道，将滑块3接入滑轨2后，再在滑轨2的两端焊接或者栓接挡板4。

在上述各实施例的基础上，所述滑块3的内侧粘接有聚四氟乙烯薄层。滑块3的内侧与滑轨2相连接。聚四氟乙烯(Poly tetra fluoroethylene，简写为PTFE)，一般称作“不粘涂层”或“易清洁物料”。这种材料具有抗酸抗碱、抗各种有机溶剂的特点，几乎不溶于所有的溶剂。同时，聚四氟乙烯具有耐高温的特点，它的摩擦系数极低。

本实施例在滑块3与滑轨2连接的一端粘接聚四氟乙烯薄层，利用聚四氟乙烯摩擦系数低的特点，降低滑块3的摩擦系数，使滑块3能够自由滑动，从而对支座本体的力学性能无影响。

在上述各实施例的基础上，所述柔性材料6上施加有预应力，以抵消或减小外部荷载对支座本体5的拉力。

具体地，预应力是为了改善隔震支座服役表现，在隔震支座制作时通过给柔性材料6上预先施加拉应力使得支座本体5受压，从而可保证支座本体5服役时可全部或部分抵消荷载导致的拉应力，避免支座本体5受拉破坏。

本实施例中，在柔性材料6上施加预应力可通过以下三步骤实现：首先预压支座本体5；然后张紧柔性材料6；最后卸去支座本体5的预压。在柔性材料6上施加预应力后，当抗拉限位隔震支座受到外部荷载的拉力时，预应力会抵消或减小外部荷载对支座本体5的拉力，提高了抗拉限位隔震支座的抗拉能力。

在上述各实施例的基础上，所述支座本体5为叠层橡胶支座、铅芯橡胶支座或高阻尼橡胶支座。

具体地，叠层橡胶支座是由两部分组成，一部分是夹层薄钢板，一部分是多层橡胶片，这两部分相互交错叠置经特殊工艺粘合而制成隔震支座。由于橡胶支座中钢板与橡胶层是相互粘合而成，钢板对橡胶层具有约束的作用，在竖向荷载的作用下，钢板束缚橡胶层一起共同承担竖向荷载，使橡胶支座具有足够的竖向承载力和刚度，当隔震支座受水平地震作用时，橡胶层能承受相当大的侧向变形且不失稳，可有效减少输入到结构中的地震能量。

铅芯橡胶支座是在普通叠层橡胶支座的中心***铅芯，以改善橡胶支座阻尼性能。铅芯支座除能承受结构物的重力和水平力外，铅芯的塑性变形还能大量吸收能量，并可通过橡胶提供水平恢复力。

高阻尼隔震橡胶支座，是在天然橡胶中加入各种配合剂，用来提高橡胶的阻尼性能(增加滞后损失，降低其储存模量)，然后利用这种具有阻尼效果的橡胶制成的与普通橡胶支座结构近似的一种钢板和橡胶通过热硫化构成的叠层产品。

本实施例中，支座本体5采用叠层橡胶支座、铅芯橡胶支座以及高阻尼橡胶支座中的一种。

在上述各实施例的基础上，所述柔性材料6为钢绞线。钢绞线是由多根钢丝绞合构成的钢铁制品，碳钢表面可以根据需要增加镀锌层、锌铝合金层、包铝层(aluminum clad)、镀铜层、涂环氧树脂(epoxy coated)等。

在上述各实施例的基础上，所述钢绞线上施加有预应力，以抵消或减小外部荷载对支座本体5的拉应力。在钢绞线上施加预应力，具体通过以下三步骤实现：首先预压支座本体5；然后张紧钢绞线；最后卸去支座本体的预压。在隔震支座制作时通过给钢绞线上预先施加拉应力使得支座本体5受压，从而可保证支座本体5服役时可全部或部分抵消荷载导致的拉力，避免支座本体5受拉破坏。

本发明实施例提供的抗拉限位隔震支座，在支座本体的四周分别设置有抗拉限位装置，当强震发生时，支座本体发生水平剪切变形，此时滑块在滑轨上沿X轴或Y轴方向滑动。通过挡块限制支座本体在X、Y轴方向的最大变形，避免支座本体的变形位移过大发生失稳。通过在两个滑块之间连接柔性材料，增强抗拉限位隔震支座的抗拉承载能力，并限制支座本体受到Z轴方向的拉力，避免支座本体受拉破坏，提高了抗拉限位隔震支座的稳定性与隔震结构的安全性。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。术语“上”、“下”等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发明和简化描述，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发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”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，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种抗拉限位隔震支座，其特征在于，包括支座本体、上连接板、下连接板和抗拉限位装置；其中，

所述上连接板和所述下连接板分别固定在所述支座本体的上下两端，所述支座本体的四周分别设置有抗拉限位装置；

每个所述抗拉限位装置均包括相互正交的两个滑移限位机构，两个所述滑移限位机构分别设置于所述上连接板和所述下连接板的内侧面，两个所述滑移限位机构通过柔性材料相连接，所述滑移限位机构用于限制所述支座本体在X、Y轴方向的最大变形，所述柔性材料用于承受所述支座本体受到Z轴方向的拉力；

所述滑移限位机构包括滑轨、滑块和挡块；所述滑轨的一侧固定于所述上连接板或下连接板的内侧面，所述滑轨的另一侧与所述滑块的内侧面构成相对滑动面，所述滑块的外侧与所述柔性材料固定连接，所述滑轨的两端固定有挡块；所述上连接板固定的滑轨和所述下连接板固定的滑轨正交，构成X轴和Y轴方向封闭式的滑轨；所述滑块安装于两个所述挡块之间，所述滑块可在所述滑轨上沿X轴方向和/或Y轴方向自由滑动。

2.根据权利要求1所述的抗拉限位隔震支座，其特征在于，所述挡块焊接或栓接在所述滑轨的两端。

3.根据权利要求1所述的抗拉限位隔震支座，其特征在于，所述滑块的内侧粘接有聚四氟乙烯薄层。

4.根据权利要求1所述的抗拉限位隔震支座，其特征在于，所述支座本体为叠层橡胶支座、铅芯橡胶支座或高阻尼橡胶支座。

5.根据权利要求1所述的抗拉限位隔震支座，其特征在于，所述柔性材料为钢绞线。

6.根据权利要求5所述的抗拉限位隔震支座，其特征在于，所述钢绞线上施加有预应力，以抵消或减小外部荷载对支座本体的拉力。