CN113006285B - 一种具有抗拔功能的多级隔震摩擦摆支座 - Google Patents

一种具有抗拔功能的多级隔震摩擦摆支座 Download PDF

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Abstract

本发明涉及建筑隔震领域，具体公开了一种具有抗拔功能的多级隔震摩擦摆支座，包括上封板与下封板，上封板与下封板均预留有螺栓孔；上封板底部固定有中间块体，中间块体上连接有同轴线的套筒，套筒包括两个相同且固定连接的圆台，且圆台的直径从上至下逐渐增大；下封板上开设有圆形的凹槽，凹槽内通过螺栓固定连接有下支座，下支座上开设有部分球面形的连接槽，连接槽与中间块体相抵；下支座上设有上平台与下平台，上平台直径大于下平台，且上平台与下平台的背面倾斜角度均与圆台侧壁倾斜角度相等，上平台与下平台上均设置有相同倾斜角度的橡胶体；下支座上固定有套设在中间块体上的环形限位挡板；本发明意在解决现有橡胶支座抗拔性能差的问题。

Description

一种具有抗拔功能的多级隔震摩擦摆支座
技术领域
本发明涉及建筑隔震技术领域，具体公开了一种具有抗拔功能的多级隔震摩擦摆支座。
背景技术
现有的建筑结构上使用的隔震支座主要包括铅芯橡胶隔震支座、高阻尼橡胶隔震支座和滑动型摩擦隔震支座等，上述支座具有高阻尼、低刚度、大变形、耐腐蚀等优点。传统摩擦摆支座的刚度、阻尼形式较为单一，当建筑在遭受罕遇地震时，若滑动位移过大，会导致建筑或者桥梁的隔震支座滑出或向上拔出，引起整个结构失效，因此，大大限制了摩擦摆支座在结构中的应用。
普通橡胶支座，有良好的弹性和缓冲能力，能适应梁端的转动，且具有较大的剪切变形性能以满足上部结构的水平位移。然而，普通橡胶支座抗拔性能较差，一般不直接用于具有抗拉要求的结构。
发明内容
本发明意在提供一种具有抗拔功能的多级隔震摩擦摆支座，以解决现有橡胶支座抗拔性能差的问题。
为了达到上述目的，本发明的基础方案为：
一种具有抗拔功能的多级隔震摩擦摆支座，包括上封板与下封板，上封板与下封板均预留有若干均匀分布的螺栓孔；上封板底部固定有中间块体，中间块体上连接有同轴线的套筒，套筒包括两个相同且固定连接的圆台，且圆台的直径从上至下逐渐增大；下封板上开设有圆形的凹槽，凹槽内通过螺栓固定连接有下支座，下支座上开设有部分球面形的连接槽，连接槽与中间块体相抵；下支座上设有同轴线且呈阶梯状的上平台与下平台，上平台直径大于下平台，且上平台与下平台的背面倾斜角度均与圆台侧壁倾斜角度相等，上平台与下平台上均设置有相同倾斜角度的橡胶体，橡胶体为环形；下支座上固定有套设在中间块体上的环形限位挡板，环形限位挡板的内径大于中间块体的外径且小于套筒的外径。
可选地，所述上平台上的橡胶体为实心橡胶体，所述下平台上的橡胶体为空心橡胶体，空心橡胶体上开圆形阵列分布有若干倾斜的通孔，通孔与空心橡胶体的倾斜角度相等。
可选地，所述中间块体由实心钢制成，形状为圆柱形，其下端部滑动面为曲面形凸面，与连接槽表面相匹配。
可选地，所述套筒为一体成型的空心钢筒，套筒的内径大于中间块体的直径，且套筒水平高度低于下平台。
可选地，所述连接槽表面设置有聚氯氟乙烯层。
可选地，所述环形限位挡板内壁上设置有若干圆形阵列分布的滑槽，滑槽均朝向中间块体，滑槽内均滑动连接有减震柱，减震柱与中间块体之间均设置有支撑杆，支撑杆两端通过球铰接头分别与减震柱、中间块体连接；所述减震柱与滑槽之间均设置有缓冲弹簧。
可选地，所述滑槽内壁开设有同轴线的环形空腔，环形空腔内壁中部开设有若干圆形阵列的连接孔，连接孔均朝向减震柱，连接孔内均滑动连接有限位杆，限位杆与连接孔之间固定有复位弹簧；减震柱侧壁上固定有若干与限位杆贴合的顶块，顶块位于限位杆朝向中间块体的一侧，限位杆侧壁上开设有凹槽，顶块上固定有嵌入凹槽的限位块；所述缓冲弹簧的数量与顶块的数量相同，缓冲弹簧的一端固定在顶块上，缓冲弹簧的另一端则固定在环形空腔远离中间块体的侧壁上。
本方案的工作原理及有益效果在于：
1.本方案中，在小震作用下，上部结构带动摆动，中间块体下端部则通过连接槽表面往复滑动，进行耗能减震，此时为第1级减震；当地震作用较大时，套筒接触到下平台的橡胶体，在连接槽表面与下平台橡胶体共同作用提供第2级减震；地震作用继续加大，中间块体的摆动超过2级的设定值，套筒同时接触到上平台与下平台的橡胶体，此时，连接槽的表面、两个橡胶体共同提供第3级减震，形成多级刚度的缓冲作用；此外，两个平台上的橡胶体有一定的倾角，当套筒接触到橡胶体时，橡胶体会给予套筒一定的向下的弹性力，水平分力为减震，向下的分力为可在一定程度上防止支座拔脱；同时，当竖向位移过大时，环形挡板还可提供最终的有效拔能力，防止支座脱离。
2.本方案中，中间块体在摆动过程中通过支撑杆同时带动所有减震柱在滑槽中滑动，减震柱移动的过程使减震弹簧发生形变，起到耗能减震的效果。
3.本方案中，常态下，顶块与限位杆之间形成扣合，对减震柱进行限位，防止减震柱朝向远离中间块体的方向滑动，而减震柱通过支撑杆之间的配合对中间块体形成支撑，防止中间块体松动，从而起到稳定上部结构的作用；当地震发生时，中间块体受力向上拔，通过支撑杆带动减震柱朝向中心处滑动，减震柱带动顶块松开与限位杆的扣合，限位杆则在复位弹簧的作用滑动缩回至连接孔，从而松开对减震柱的限位，将中间块体松开，使其能够摆动。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
图1为本发明实施例一的纵向剖视图；
图2为本发明实施例一与实施例二的俯视图；
图3为本发明实施例一与实施例二中空心橡胶体的俯视图；
图4为本发明实施例二的纵向剖视图；
图5为图4中A处的放大示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
说明书附图中的附图标记包括：上封板1、下封板2、螺栓孔3、中间块体4、套筒5、下支座6、连接槽7、上平台8、下平台9、环形限位挡板10、实心橡胶体11、空心橡胶体12、聚氯氟乙烯层13、滑槽14、减震柱15、支撑杆16、球铰接头17、缓冲弹簧18、环形空腔19、连接孔20、限位杆21、复位弹簧22、顶块23、限位块24、螺纹套25。
实施例一
如图1、图2与图3所示：
一种具有抗拔功能的多级隔震摩擦摆支座，包括上封板1与下封板2，上封板1与下封板2均预留有若干均匀分布的螺栓孔3；上封板1底部焊接有中间块体4，中间块体4局部带有螺纹，中间块体4螺纹连接有螺纹套25，与中间块体4同轴线的套筒5则固定在螺纹套25上，套筒5包括两个相同且固定连接的圆台，且圆台的直径从上至下逐渐增大；下封板2上开设有圆形的凹槽，凹槽内通过螺栓固定连接有下支座6，下支座6上开设有部分球面形的连接槽7，连接槽7与中间块体4相抵；下支座6上设有同轴线且呈阶梯状的上平台8与下平台9，上平台8直径大于下平台9，且上平台8与下平台9的背面倾斜角度均与圆台侧壁倾斜角度相等，上平台8与下平台9上均设置有相同倾斜角度的橡胶体，橡胶体为环形；下支座6上固定有套设在中间块体4上的环形限位挡板10，环形限位挡板10的内径大于中间块体4的外径且小于套筒5的外径。
上封板1通过螺栓孔3与上部结构固定连接，下封板2通过螺栓孔3与下部结构固定连接；在小震作用下，上部结构带动封板与中间块体4摆动，中间块体4下端部则通过连接槽7表面往复滑动，进行耗能减震，此时为上部结构在连接槽7的曲面的分力提供的第1级减震；此时为第1级减震；当地震作用较大时，中间块体4的摆动幅度较大，导致套筒5中的处于低处的圆筒接触到下平台9的橡胶体，下平台9的橡胶体利用形变对套筒5与中间块体4进行耗能减震，配合中间块体4与连接槽7表面摩擦共同作用提供第2级减震；地震作用继续加大，中间块体4的摆动超过2级的设定值，套筒5同时接触到上平台8与下平台9的橡胶体，此时，连接槽7的表面、两个橡胶体共同提供第3级减震，形成多级刚度的缓冲作用；此外，两个平台上的橡胶体有一定的倾角，当套筒5接触到橡胶体时，橡胶体会给予套筒5一定的向下的弹性力，水平分力为减震，向下的分力为可在一定程度上防止支座拔脱，此外，当竖向位移过大时，环形挡板还可提供最终的有效拔能力，防止支座脱离。
可选地，所述上平台8上的橡胶体为实心橡胶体11，所述下平台9上的橡胶体为空心橡胶体12，空心橡胶体12上开圆形阵列分布有若干倾斜的通孔，通孔与空心橡胶体12的倾斜角度相等。
实心橡胶体11更加坚固，更能抗冲击，因此用于第3级减震的防护；而空心橡胶体12的形变量更大，更能起到耗能减震的效果，则用于第3级与第2级减震中的耗能。
可选地，所述中间块体4由实心钢制成，形状为圆柱形，其下端部滑动面为曲面形凸面，与连接槽7表面相匹配。
中间块体4下端部滑动面为曲面形凸面，与连接槽7表面相匹配，使中间块体4摆动过程中下端部更能与连接槽7表面贴合摩擦，使耗能达到最高。
可选地，所述套筒5为一体成型的空心钢筒，套筒5的内径大于中间块体4的直径，且套筒5水平高度低于下平台9。
套筒5的内径大于中间块体4，以方便套入；而套筒5位置低于下平台9，以便于套筒5在摆动过程与橡胶体接触。
可选地，所述连接槽7表面设置有聚氯氟乙烯层13。
通过设置聚氯氟乙烯层13起到保护连接槽7表面的作用，防止连接槽7表面磨损严重。
实施例二
如图2、图3、图4与图5所示：
在实施例一的基础上，可选地，所述环形限位挡板10内壁上设置有若干圆形阵列分布的滑槽14，滑槽14均朝向中间块体4，滑槽14内均滑动连接有减震柱15，减震柱15与中间块体4之间均设置有支撑杆16，支撑杆16两端通过球铰接头17分别与减震柱15、中间块体4连接；所述减震柱15与滑槽14之间均设置有缓冲弹簧18。
中间块体4在摆动过程中通过支撑杆16，推动摆动方向一侧的减震柱15在滑槽14中滑动，从而挤压相应的减震弹簧，同时中间块体4通过支撑杆16拉动另一侧的减震柱15在滑槽14中滑动，从而拉伸相应的减震弹簧，利用减震弹簧发生形变，同步起到耗能减震的效果。
可选地，所述滑槽14内壁开设有同轴线的环形空腔19，环形空腔19内壁中部开设有若干圆形阵列的连接孔20，连接孔20均朝向减震柱15，连接孔20内均滑动连接有限位杆21，限位杆21与连接孔20之间固定有复位弹簧22；减震柱15侧壁上固定有若干与限位杆21贴合的顶块23，顶块23位于限位杆21朝向中间块体4的一侧，限位杆21侧壁上开设有凹槽，顶块23上固定有嵌入凹槽的限位块24；所述缓冲弹簧18的数量与顶块23的数量相同，缓冲弹簧18的一端固定在顶块23上，缓冲弹簧18的另一端则固定在环形空腔19远离中间块体4的侧壁上。
常态下，顶块23上的限位块24与限位杆21上的凹槽之间形成扣合，从而对减震柱15进行限位，防止减震柱15朝向远离中间块体4的方向滑动，而减震柱15通过支撑杆16之间的配合对中间块体4形成支撑，防止中间块体4松动，从而起到稳定上部结构的作用；
当地震发生时，中间块体4会受力向上拔，从而通过支撑杆16带动减震柱15朝向中心处滑动，减震柱15则带动顶块23松开与限位杆21的扣合，限位杆21则在复位弹簧22的作用滑动缩回至连接孔20，从而松开对减震柱15的限位，将中间块体4松开，使其能够摆动；同时，减震杆上的顶块23与环形腔侧壁之间的配合，限制了减震柱15的滑动范围，从而限制中间块体4上拔程度，起到了抗拔的作用。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和本发明的实用性。

Claims (7)

1.一种具有抗拔功能的多级隔震摩擦摆支座，其特征在于：包括上封板与下封板，上封板与下封板均预留有若干均匀分布的螺栓孔；上封板底部固定有中间块体，中间块体上连接有同轴线的套筒，套筒包括两个相同且固定连接的圆台，且圆台的直径从上至下逐渐增大；下封板上开设有圆形的凹槽，凹槽内通过螺栓固定连接有下支座，下支座上开设有部分球面形的连接槽，连接槽与中间块体相抵；下支座上设有同轴线且呈阶梯状的上平台与下平台，上平台直径大于下平台，且上平台与下平台的背面倾斜角度均与圆台侧壁倾斜角度相等，上平台与下平台上均设置有相同倾斜角度的橡胶体，橡胶体为环形；下支座上固定有套设在中间块体上的环形限位挡板，环形限位挡板的内径大于中间块体的外径且小于套筒的外径。
2.根据权利要求1所述的一种具有抗拔功能的多级隔震摩擦摆支座，其特征在于：所述上平台上的橡胶体为实心橡胶体，所述下平台上的橡胶体为空心橡胶体，空心橡胶体上开圆形阵列分布有若干倾斜的通孔，通孔与空心橡胶体的倾斜角度相等。
3.根据权利要求2所述的一种具有抗拔功能的多级隔震摩擦摆支座，其特征在于：所述中间块体由实心钢制成，形状为圆柱形，其下端部滑动面为曲面形凸面，与连接槽表面相匹配。
4.根据权利要求3所述的一种具有抗拔功能的多级隔震摩擦摆支座，其特征在于：所述套筒为一体成型的空心钢筒，套筒的内径大于中间块体的直径，且套筒水平高度低于下平台。
5.根据权利要求4所述的一种具有抗拔功能的多级隔震摩擦摆支座，其特征在于：所述连接槽表面设置有聚氯氟乙烯层。
6.根据权利要求5所述的一种具有抗拔功能的多级隔震摩擦摆支座，其特征在于：所述环形限位挡板内壁上设置有若干圆形阵列分布的滑槽，滑槽均朝向中间块体，滑槽内均滑动连接有减震柱，减震柱与中间块体之间均设置有支撑杆，支撑杆两端通过球铰接头分别与减震柱、中间块体连接；所述减震柱与滑槽之间均设置有缓冲弹簧。
7.根据权利要求6所述的一种具有抗拔功能的多级隔震摩擦摆支座，其特征在于：所述滑槽内壁开设有同轴线的环形空腔，环形空腔内壁中部开设有若干圆形阵列的连接孔，连接孔均朝向减震柱，连接孔内均滑动连接有限位杆，限位杆与连接孔之间固定有复位弹簧；减震柱侧壁上固定有若干与限位杆贴合的顶块，顶块位于限位杆朝向中间块体的一侧，限位杆侧壁上开设有凹槽，顶块上固定有嵌入凹槽的限位块；所述缓冲弹簧的数量与顶块的数量相同，缓冲弹簧的一端固定在顶块上，缓冲弹簧的另一端则固定在环形空腔远离中间块体的侧壁上。
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