CN210288748U - 隔震支座的多方向减震与抗拉拔装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种隔震支座的多方向减震与抗拉拔装置，包括粘弹性耗能单元、传力构件、弹簧和螺栓五个部分。通过螺栓将该装置安装于橡胶隔震支座上、下钢板间，可使橡胶隔震支座实现多维的隔减震功能，并为其提供较大的抗拉拔能力，有效防止建筑结构的倾覆。同时，该装置具备很大的变形能力，可随橡胶支座的水平位移而变形，不会对其水平方向的隔减震性能造成影响。此外，本实用新型还具备在橡胶隔震支座上安装便捷的特点，易于在长期使用过程中及强振动过后进行维修和更换。
Description
技术领域
本实用新型涉及隔震技术，具体是一种隔震支座的多方向减震与抗拉拔装置。
技术背景
地震等各类有害的振动无疑会对人类生产生活产生巨大的危害，其较为重大的危害之一就在于会导致建筑结构损毁乃至倒塌，给人民的生命财产安全造成严重损失。基础隔减震技术是降低结构振动反应的一种花费成本低、技术水平高、实践能力强的振动控制方法。橡胶隔震支座是目前隔减震技术中发展最成熟的一种类型，在建筑隔减震领域已有广泛的运用，并已经形成一套标准化的设计规范。
目前橡胶隔震支座功能仍有较大局限性，其不足在于：在竖向无论是隔减震性能还是承受拉力的能力均较差。然而，地震或各类振动并不仅存在于水平方向，竖向的地震或振动也占据着很大比例。竖向地震或振动一方面会对建筑结构产生严重的破坏，另一方面会使建筑结构受到较大的提离效应，从而将橡胶隔震支座拉坏。此外，建筑结构在水平和竖向地震或振动的组合下还易发生倾覆，也会导致橡胶隔震支座被拉开。
多维隔减震技术是一种能同时隔离和减小水平和竖向地震或振动的控制方法。目前的多维隔减震装置多采用橡胶隔震支座和竖向隔减震装置的组合。这一做法增加了隔震支座的复杂性，增加了制造成本，同时由于组合后的隔震支座高度增大且竖向刚度降低，会导致整体稳定性下降，进一步增大建筑结构倾覆的可能。
在橡胶隔震支座中设置抗拉拔装置可以很大程度上提高支座的抗拉性能，进而抵抗建筑结构的倾覆作用。除竖向位移外，支座的水平位移也会使抗拉拔装置发生变形。然而，由于橡胶隔震支座高度的限制，以往的抗拉拔装置的变形能力有限，在较小地震或振动作用下就可能达到变形的极限，从而抑制橡胶隔震支座的水平位移，同时自身也会发生破坏，因此很难配合橡胶支座在大幅值的振动下产生较好的控制效果。
为了解决上述问题，需要设计一种隔震支座的多方向减震与抗拉拔装置，一方面为橡胶隔减震提供多方向的隔减震性能，另一方面增大橡胶隔震支座在竖向地震或振动作用和建筑结构倾覆时的抗拉拔能力，同时不会对橡胶隔震支座水平向的变形性能造成影响，充分发挥隔震支座的控制效果，避免建筑结构在地震或振动作用下的破坏。
实用新型内容：
本实用新型所解决的技术问题是提供一种隔震支座的多方向减震与抗拉拔装置，通过将该装置安装于橡胶隔震支座中，能为橡胶隔震支座提供多方向的隔减震性能，并使橡胶隔震支座在竖向可以承受很大的拉力，进而防止建筑结构的倾覆。同时，该装置具备很大的变形能力，不会对橡胶隔震支座水平方向的隔减震性能产生影响。此外，该装置还具备在橡胶隔震支座上安装便捷的特点，易于在长期使用过程中及强地震过后进行维修和更换。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术手段为：
一种隔震支座的多方向减震与抗拉拔装置，包括：橡胶隔震支座，其特征在于，所述橡胶隔震支座的上钢板和下钢板的对应位置分别开设螺纹孔，多组多方向耗能单元通过螺栓安装于上钢板和下钢板之间，且围绕橡胶隔震支座中心处的核心减震垫对称布置，每组多方向耗能单元均包括：外钢筒、设置在外钢筒上端的上端板、设置在外钢筒下端的下端板、以及设置在外钢筒内腔且沿外钢筒轴向上、下对称设置的两个粘弹性耗能单元，分别是第一粘弹性耗能单元和第二粘弹性耗能单元；
第一钢丝绳，其一端通过第一传力构件带动所述第一粘弹性耗能单元在外钢筒内向上端板方向压缩耗能，所述第一传力构件包括：第一外传力钢板、第一传力空心杆、第一内传力钢板以及第一弹簧，其中，第一外传力钢板设置于所述外钢筒内腔中心处，上表面与所述第一粘弹性耗能单元紧密接触，所述第一传力空心杆一端封闭、另一端开口，第一传力空心杆的开口端从第一粘弹性耗能单元的轴心穿过后与第一外传力钢板固定连接；
第一钢丝绳的一端伸入第一传力空心杆的空心内腔后与所述第一内传力钢板固定连接，另一端伸出所述外钢筒后与螺栓铰接；
所述第一弹簧设置在第一传力空心杆杆腔内部位于所述第一内传力钢板和第一传力空心杆封闭端之间；
第二钢丝绳，其一端通过第二传力构件带动所述第二粘弹性耗能单元在外钢筒内向下端板方向压缩耗能，所述第二传力构件包括：第二外传力钢板、第二传力空心杆、第二内传力钢板以及第二弹簧，其中，第二外传力钢板设置于装置外钢筒内腔中心处，下表面与第二粘弹性耗能单元紧密接触，所述第二传力空心杆一端封闭、另一端开口，第二传力空心杆的开口端从第二粘弹性耗能单元的轴心穿过后与第二外传力钢板固定连接；
第二钢丝绳的一端伸入第二传力空心杆的空心内腔后与所述第二内传力钢板固定连接，另一端伸出所述外钢筒后与螺栓铰接；
所述第二弹簧设置在第二传力空心杆杆腔内部位于所述第二内传力钢板和第二传力空心杆封闭端之间。
所述第一粘弹性耗能单元和第二粘弹性耗能单元均为高耗散粘弹性材料，形状为中心带孔的圆柱体。
所述传力空心杆封闭端的中心开有孔道供钢丝绳穿过，另一端外表面设有螺纹，所述弹簧置于传力空心杆的内腔之中，钢丝绳从传力空心杆封闭端孔道及弹簧的中间穿过，与内传力钢板连接；
内传力钢板为中心开有孔道的圆柱体，位于传力空心杆内腔中与弹簧接触，用于压缩弹簧；内传力钢板沿厚度设有两种直径的孔道，其中，钢丝绳从小直径的孔道中穿过后在大直径孔道处设置扩大端头，实现与内传力钢板之间固定连接。
所述弹簧为金属螺旋弹簧或金属蝶形弹簧。
所述上端板和下端板的中心处分别开有供所述传力空心杆通过的端板中心孔，所述传力空心杆与所述端板中心孔之间间隙配合。
所述外传力钢板与外钢筒内壁之间滑动连接；
所述内传力钢板与传力空心杆的内壁之间滑动连接。
所述传力空心杆上封闭端的中心处设有供钢丝绳穿过的钢丝绳孔，所述钢丝绳孔的孔内壁和钢丝绳之间设有橡胶环；
所述上端板和外钢筒之间、下端板和外钢筒之间均采用螺纹连接或焊接。
相比于现有技术，本实用新型技术方案具有的有益效果为：
一、该装置可为橡胶隔震支座提供竖向的工作性能。在竖向地震或振动作用下，通过压缩粘弹性耗能单元和弹簧，可以消耗输入的能量，为隔震支座提供了竖向的隔减震性能。同时，粘弹性耗能单元和弹簧具备很大的压缩刚度，增大了隔震支座的抗拉拔能力，有效防止建筑结构的倾覆。
二、该装置具备很大的变形能力和弹性恢复能力。该装置的总变形为粘弹性耗能单元和弹簧的变形之和，振动较小时变形由弹簧提供，振动较大时由粘弹性耗能单元和弹簧的压缩共同提供。同时，粘弹性耗能单元使用的是具有高耗能能力的弹性材料具有很强的弹性，发生较大压缩后变形仍可得到恢复。
三、该装置可适用于传统的橡胶隔震支座。该装置只需之间安装至橡胶隔震支座当中，即可为隔震支座提供竖向抗拉拔和多维隔减震性能，不需要改变传统支座的形式，便于在实际工程中推广。
四、该装置不会对橡胶隔震支座水平方向的工作性能产生影响。由于该装置自身变形能力较大，能随着隔震支座的水平变形而共同工作，使橡胶隔震支座自身的优势得到充分发挥。同时，由于支座水平变形时装置中的粘弹性耗能单元会发生压缩，能够消耗大量的振动能量，使隔震支座在水平方向也具备减振效果。
五、该装置在橡胶隔震支座中安装和拆卸方便。由于该装置与隔震支座的上下钢板间采用高强螺栓连接。安装时只需将螺栓拧入隔震支座钢板的螺纹孔中。在长期使用过程中和在较大地震或振动发生后，该装置也易拆卸检查、维修和更换。同时，该装置与橡胶隔震支座可分别生产，加工和制造成本低，效率高。
附图说明
图1是本实用新型一种隔震支座的多方向减震与抗拉拔装置的主视图，
其中，1-1、外钢筒；1-2-1、上端板；1-2-2、下端板；2-1第一粘弹性耗能单元；2-2、第二粘弹性耗能单元；3-1-1、第一外传力钢板；3-1-2、第二外传力钢板；3-2-1、第一传力空心杆；3-2-2、第二传力空心杆；3-3-1、第一内传力钢板；3-3-2、第二内传力钢板；3-4-1、第一钢丝绳；3-4-2、第二钢丝绳；4-1、第一弹簧；4-2、第二弹簧；5-1、第一螺栓；5-2、第二螺栓；6-1、第一粘弹性耗能单元与外钢筒间的空隙；6-2、第二粘弹性耗能单元和外钢筒间的空隙；
图2是本实用新型图1的俯视图；
图3是本实用新型的传力构件与钢丝绳的连接结构图；
其中，7-1、钢丝绳与内传力钢板连接处扩大端头；7-2、为钢丝绳与螺栓连接处扩大端头；
图4是本实用新型螺栓与隔震支座上端板连接示意图；
其中，9、橡胶隔震支座上的钢板。
图5是本实用新型隔震支座的多方向减震与抗拉拔装置的三维视图，
其中，8、隔震支座。
具体实施方式
下面，结合说明书附图以及具体实施例对本实用新型的技术方案作进一步详细说明。
如图1至图4所示，本实用新型一种隔震支座的多方向减震与抗拉拔装置，所述的抗拉拔装置由***构件、粘弹性耗能单元、传力构件、弹簧和高强螺栓五大部分组成。所述粘弹性耗能单元和传力构件对称设置于***构件的内腔中，高强螺栓用于装置与橡胶隔震支座上下钢板间的连接。
实施例
***构件包括上端板1-2-1、下端板1-2-3和外钢筒1-1。
粘弹性耗能单元采用具有较高耗能能力的粘弹性材料，在高温高压下硫化形成，形状为中心带孔的圆柱体。
传力构件包括传力活塞、钢丝绳和内传力钢板，其中，传力活塞由外传力钢板和传力空心杆构成。
弹簧采用刚度较大的金属螺旋弹簧。
传力空心杆为中空的圆柱体，且一端封闭并在中心开有孔道供高强钢丝绳穿过，另一端外表面加工有螺纹。加工时将弹簧置于传力空心杆的内腔之中，并使钢丝绳从传力空心杆封闭端孔道及弹簧的弹簧中间穿过，与内传力钢板连接。
内传力钢板为中心开有孔道的圆柱体，位于传力空心杆内腔中与弹簧接触，用于压缩弹簧。内传力钢板沿厚度加工出两种直径的孔道，其中，钢丝绳从小直径的孔道中穿过后在大直径孔道处设置扩大端头，实现牢固连接。
外传力钢板为中心开有螺纹孔的圆柱体，用于压缩粘弹性耗能单元。传力空心杆可通过外表面螺纹与外传力钢板连接。
粘弹性耗能单元和传力构件可同时加工，并分别加工两组。加工完成后将传力构件的传力空心杆从粘弹性耗能单元的孔道中穿过，进行组装，并使外传力钢板与粘弹性耗能单元紧密接触。
将组装后的两组构件对称设置于外钢筒的内腔中，外钢筒为空心圆柱体，由于粘弹性耗能单元压缩后会发现侧向膨胀，应与外钢筒内壁之间留有足够的空隙。同时，外钢筒内径应比外传力钢板外径大1~2mm，保证传力活塞可在钢筒内腔中顺利运动。
上端板1-2-1、下端板1-2-2与外钢筒1之间采用螺纹连接，上端板1-2-1、下端板1-2-2中心开设圆孔，圆孔直径应大于传力空心杆外径，保证传力活塞的顺利运动。
将***构件及其内部组装完毕后，在钢丝绳另一端设置螺栓。螺栓中心开有两种直径的孔道，钢丝绳从小直径的孔道中穿过后在大直径孔道处设置扩大端头7-2，实现钢丝绳与高强螺栓的铰接。
本实用新型实施例一种隔震支座的多方向减震与抗拉拔装置的工作方法是：
通过在橡胶隔震支座的上下钢板的对应位置分别开设螺纹孔，将该装置通过端部的高强螺栓安装于支座上，使橡胶隔震支座具有抵抗多维地震或振动的功能和较大的抵抗拉拔能力。
在水平方向的地震或振动作用下，橡胶隔震支座发生水平方向的剪切变形，产生隔减震效果，同时，随着支座的变形，装置发生倾斜使钢丝绳产生拉力。当地震或振动作用较小时，钢丝绳会带动内传力钢板压缩弹簧产生压缩变形；当地震或振动作用较大时，弹簧产生较大变形后会带动传力活塞压缩粘弹性耗能单元，从而大量消耗地震或振动能量，提供水平方向的减振效果。
由于粘弹性耗能单元和弹簧并联设置，装置所能产生的最大变形量为全部粘弹性耗能单元和全部弹簧的压缩量之和，故装置具备很大的变形能力，即使橡胶隔震支座在罕遇地震下或遭遇剧烈的振动时发生很大的水平位移，装置的变形也并未达到极限，因此不会对支座水平方向的隔减震性能产生影响。
在竖向方向的地震或振动作用下，通过粘弹性耗能单元的压缩，可以消耗大量地震能量，实现竖向的减震效果。同时，粘弹性耗能单元和弹簧的压缩能够产生很大的刚度，当建筑结构受到向上的提离作用，或发生侧向的倾覆时，该装置可以提供很大的抗拉拔力，防止橡胶隔震支座被拉开。
该装置通过高强螺栓可很方便地在橡胶隔震支座上进行安装，使橡胶隔震支座在充分发挥自身原有优势的同时，具备抵抗多维地震或振动的功能和较大的抗拉拔能力。同时，由于该装置采用了柔性的钢丝绳进行传力，且本身可以发生很大的变形，故不会对橡胶隔震支座水平方向的隔减震性能产生影响。此外，该装置在长期使用过程中可以拆下进行检查，在强震或较大振动作用过后可以很方便的进行维修和更换。
Claims (6)
1.一种隔震支座的多方向减震与抗拉拔装置，包括：橡胶隔震支座，其特征在于，所述橡胶隔震支座的上钢板和下钢板的对应位置分别开设螺纹孔，多组多方向耗能单元通过螺栓安装于上钢板和下钢板之间，且围绕橡胶隔震支座中心处的核心减震垫对称布置，每组多方向耗能单元均包括：外钢筒、设置在外钢筒上端的上端板、设置在外钢筒下端的下端板、以及设置在外钢筒内腔且沿外钢筒轴向上、下对称设置的两个粘弹性耗能单元，分别是第一粘弹性耗能单元和第二粘弹性耗能单元；
第一钢丝绳，其一端通过第一传力构件带动所述第一粘弹性耗能单元在外钢筒内向上端板方向压缩耗能，所述第一传力构件包括：第一外传力钢板、第一传力空心杆、第一内传力钢板以及第一弹簧，其中，第一外传力钢板设置于所述外钢筒内腔中心处，上表面与所述第一粘弹性耗能单元紧密接触，所述第一传力空心杆一端封闭、另一端开口，第一传力空心杆的开口端从第一粘弹性耗能单元的轴心穿过后与第一外传力钢板固定连接；
第一钢丝绳的一端伸入第一传力空心杆的空心内腔后与所述第一内传力钢板固定连接，另一端伸出所述外钢筒后与螺栓铰接；
所述第一弹簧设置在第一传力空心杆杆腔内部位于所述第一内传力钢板和第一传力空心杆封闭端之间；
第二钢丝绳，其一端通过第二传力构件带动所述第二粘弹性耗能单元在外钢筒内向下端板方向压缩耗能，所述第二传力构件包括：第二外传力钢板、第二传力空心杆、第二内传力钢板以及第二弹簧，其中，第二外传力钢板设置于装置外钢筒内腔中心处，下表面与第二粘弹性耗能单元紧密接触，所述第二传力空心杆一端封闭、另一端开口，第二传力空心杆的开口端从第二粘弹性耗能单元的轴心穿过后与第二外传力钢板固定连接；
第二钢丝绳的一端伸入第二传力空心杆的空心内腔后与所述第二内传力钢板固定连接，另一端伸出所述外钢筒后与螺栓铰接；
所述第二弹簧设置在第二传力空心杆杆腔内部位于所述第二内传力钢板和第二传力空心杆封闭端之间。
2.根据权利要求1所述的隔震支座的多方向减震与抗拉拔装置，其特征在于，所述第一粘弹性耗能单元和第二粘弹性耗能单元均为高耗散粘弹性材料，形状为中心带孔的圆柱体。
3.根据权利要求1所述的隔震支座的多方向减震与抗拉拔装置，其特征在于，所述传力空心杆封闭端的中心开有孔道供钢丝绳穿过，另一端外表面设有螺纹，所述弹簧置于传力空心杆的内腔之中，钢丝绳从传力空心杆封闭端孔道及弹簧的中间穿过，与内传力钢板连接；
内传力钢板为中心开有孔道的圆柱体，位于传力空心杆内腔中与弹簧接触，用于压缩弹簧；内传力钢板沿厚度设有两种直径的孔道，其中，钢丝绳从小直径的孔道中穿过后在大直径孔道处设置扩大端头，实现与内传力钢板之间固定连接。
4.根据权利要求1所述的隔震支座的多方向减震与抗拉拔装置，其特征在于，所述弹簧为金属螺旋弹簧或金属蝶形弹簧。
5.根据权利要求1所述的隔震支座的多方向减震与抗拉拔装置，其特征在于，所述上端板和下端板的中心处分别开有供所述传力空心杆通过的端板中心孔，所述传力空心杆与所述端板中心孔之间间隙配合。
6.根据权利要求1所述的隔震支座的多方向减震与抗拉拔装置，其特征在于，所述外传力钢板与外钢筒内壁之间滑动连接；
所述内传力钢板与传力空心杆的内壁之间滑动连接；
所述传力空心杆上封闭端的中心处设有供钢丝绳穿过的钢丝绳孔，所述钢丝绳孔的孔内壁和钢丝绳之间设有橡胶环；
所述上端板和外钢筒之间、下端板和外钢筒之间均采用螺纹连接或焊接。
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Cited By (2)
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| CN113482188A (zh) * | 2021-05-26 | 2021-10-08 | 河海大学 | 一种波形钢板耗能阻尼器及其加工方法和安装方法 |
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| CN110158803A (zh) * | 2019-05-08 | 2019-08-23 | 东南大学 | 隔震支座的多方向减震与抗拉拔装置及其隔减振方法 |
| CN110158803B (zh) * | 2019-05-08 | 2024-05-07 | 东南大学 | 隔震支座的多方向减震与抗拉拔装置及其隔减振方法 |
| CN113482188A (zh) * | 2021-05-26 | 2021-10-08 | 河海大学 | 一种波形钢板耗能阻尼器及其加工方法和安装方法 |
| CN113482188B (zh) * | 2021-05-26 | 2022-11-25 | 河海大学 | 一种波形钢板耗能阻尼器及其加工方法和安装方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| AV01 | Patent right actively abandoned | ||
| AV01 | Patent right actively abandoned | ||
| AV01 | Patent right actively abandoned |
Granted publication date: 20200410 Effective date of abandoning: 20240507 |
|
| AV01 | Patent right actively abandoned |
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