專利名稱：一種三維耗能減震裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種土木工程領域使用的減震裝置，具體涉及一種具有合理剛度以及 較強的阻尼耗能能力的三維耗能減震裝置。
背景技術：
地震通常給人類帶來巨大人員傷亡和經(jīng)濟損失，人們也在不斷尋求能夠抵抗或減 弱地震災害的有效方法。目前在土木工程領域已經(jīng)形成被動控制、半主動控制與主動控制 三大結構震動控制技術，其中以隔震技術應用最為成熟，世界各主要地震國家均已將其納 入規(guī)范，這些技術主要以水平向地震控制為主。然而，地震工程學研究表明，地震具有多維 性，對于一些重要性結構以及空間、大跨、橋梁等結構，以及某些對振動較為敏感的結構，考 慮包括豎向減震的三維減震是十分必要的。目前雖已有一些三維裝置被開發(fā)出來，但多數(shù) 存在豎向剛度小，豎向阻尼難以實現(xiàn)或者穩(wěn)定性、實用性差的缺點。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有三維減震裝置豎向承載能力差，阻尼耗能能力弱以及抗 傾覆性能差的缺點，提供一種具有合理剛度，優(yōu)秀的阻尼耗能能力以及整體穩(wěn)定性好的三 維減震裝置。實現(xiàn)上述發(fā)明目的的技術方案是一種三維耗能減震裝置，包括底板、頂板、水平 夾層鋼板橡膠墊，該水平夾層鋼板橡膠墊下部與底板、上部與下連接板固定連接構成水平 減震器，水平減震器通過螺栓與一塊上連接板連接，一個芯柱固定在所述上連接板中間，所 述芯柱上部設置一個豎向主減震器，該豎向主減震器由聚合物材料與夾層鋼板豎向交疊硫 化而成，該豎向主減震器中間沿周向設置阻尼棒，該豎向主減震器與一個外部導向傳力套 筒固定連接在一起，該導向傳力套筒與所述上連接板之間設置一個彈簧，該彈簧固定套在 所述芯柱上，所述導向傳力套筒上部與所述頂板固定連接在一起，所述頂板下表面與所述 芯柱頂端之間留有有效間距Y。所述聚合物材料為高阻尼聚合物彈性材料。所述彈簧為組合碟形彈簧。所述阻尼棒為鉛阻尼棒；在豎向主減震器內部沿周向均勻設置二至四根阻尼棒。本發(fā)明采用聚合物材料所構成的豎向主減震器與碟形彈簧共同構成豎向減震系 統(tǒng)。由于聚合物材料被夾層鋼板約束，外部被導向傳力套筒約束，并與碟形彈簧共同設置在 芯柱上，故水平向被嚴格限制住，僅能在豎直方向產生變形。豎向減震體系具有合理的剛 度，并能通過調節(jié)聚合物的厚度以及碟形彈簧的數(shù)量進行調整；同時，根據(jù)實際情況需要， 可調節(jié)聚合物的厚度以及鉛阻尼棒的大小及數(shù)量控制豎向阻尼比的大小。豎向減震系統(tǒng)通 過連接板與水平減震器固結，共同構成三維耗能減震系統(tǒng)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比較，具有如下顯而易見的突出實質性特點和顯著優(yōu)點一、 豎向減震系統(tǒng)中采用聚合物阻尼彈性材料，輔以鉛阻尼棒，增強了裝置的阻尼耗能能力，解決了以往豎向減震裝置阻尼不易發(fā)揮的缺點；二、由聚合物材料構成的豎向主減震器與碟 形彈簧并聯(lián)共同構成豎向減震器，提高了裝置的豎向剛度，使裝置的承載能力大為提高，裝 置的適用范圍更廣；三、聚合物材料橫向受鋼板約束，使其壓縮剛度得到改善，在導向傳力 套筒與芯柱共同約束下，裝置的整體性與穩(wěn)定性提高，抗傾覆能力強；四、水平減震器可直 接采用現(xiàn)成橡膠支座，僅需簡單加工就能與豎向減震器固結組合，組合方便，實用性強 ’五、 該裝置加工方便，性能穩(wěn)定，耐久性好。


圖1為本發(fā)明的立面構造圖。圖2為圖1的A-A剖面圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例做詳細描述實施例一參見圖1和圖2，本三維耗能減震裝置，包括底板1、頂板11、水平夾層鋼板橡膠墊2，該水平夾層鋼板橡膠墊2下部與底板1、上部與下連接板3連接構成水平減 震器，它還包括一個芯柱6、一個豎向減震支座系統(tǒng)和一個導向傳力套筒10，所述水平減震 器與一塊上連接板4通過螺栓固結，一個芯柱6固定在所述上連接板4中間，所述芯柱6 上部設置一個豎向主減震器，該豎向主減震器由聚合物材料9與夾層鋼板7豎向交疊硫化 而成，該豎向主減震器中間沿周向設置阻尼棒8，該豎向主減震器與一個外部導向傳力套筒 10固定連接在一起，該導向傳力套筒10與所述上連接板4之間設置一個彈簧5，該彈簧5 固定套在所述芯柱6上，所述導向傳力套筒10上部與所述頂板11固定連接在一起，所述頂 板11下表面與所述芯柱6頂端之間留有有效間距Y。實施例二 本實施例與實施例一基本相同，特別之處是聚合物材料9為高阻尼聚 合物彈性材料。彈簧5為組合碟形彈簧。阻尼棒8為鉛阻尼棒，在豎向主減震器內部沿周 向均勻設置二至四根阻尼棒8。實施例三本三維耗能減震裝置分兩個主要部分，其中下部為本裝置的水平減震 器，采用目前常用的夾層鋼板橡膠墊2，其直徑、高度以及中間有無鉛芯設置按整體需要以 及上部承載的荷載選用，夾層鋼板橡膠墊2通過下部的底板1與基礎(下部結構)固結在 一起，其上部與下連接板3硫化固定。下連接板3上部為豎向減震系統(tǒng)，首先將芯柱6焊接 在上連接板4正中央，再套入碟形彈簧5，碟形彈簧5的規(guī)格及數(shù)量可按照承載力要求進行 調整，但需要保證碟形彈簧5的外徑剛好處于導向傳力套筒10的內徑與外徑之間，以使碟 形彈簧5的豎向力通過導向傳力套筒10進行傳導。將聚合物材料9與夾層鋼板7通過交 疊排列方式高溫硫化固定在一起形成豎向主減震器，其中，聚合物材料9每層厚度根據(jù)豎 向剛度需要以及豎向阻尼需要確定；再在豎向主減震器中部沿周向挖出鉛阻尼棒位置孔， 至少對稱設置兩個，本例對稱設置四個，將鉛阻尼棒8壓入豎向主減震器中；再將豎向主減 震器與外圍的導向傳力套筒10以及已經(jīng)套上碟形彈簧5的芯柱6硫化固定在一起，硫化時 保持芯柱6上頂面與導向傳力套筒10上頂面之間的距離為Y，該距離應根據(jù)豎向減震器的 振幅要求進行預留；將頂板11與導向傳力套筒10上頂面焊接牢固，從而形成穩(wěn)定的豎向減 震體系。豎向減震系統(tǒng)通過上連接板4用螺栓與水平減震器固定，豎向減震系統(tǒng)上端通過頂板11與上部結構固定連接。 工作原理是在水平向地震作用下，基礎(下部結構)通過底板1將水平力傳給水平減震器2，由于水平減震器(2)具有較小的水平剛度以及良好的阻尼耗能能力，能夠很好 地消耗地震能量，隔震水平地震作用，同時由于豎向減震系統(tǒng)水平剛度大及水平向穩(wěn)定性 好，水平地震下其可視為一剛體隨上部結構一起平動；豎向地震作用下，豎向力通過水平減 震器2傳給上部豎向減震系統(tǒng)，其中一部分由碟形彈簧5承擔，經(jīng)導向傳力套筒10傳給上 部結構，另一部分由芯柱6傳遞給由聚合物材料9構成的豎向主減震器并經(jīng)導向傳力套筒 10傳給上部結構，同時聚合物豎向主減震器發(fā)生豎向位移并帶動鉛阻尼棒8 一起運動，從 而達到雙重耗能作用，消耗地震能量，從而隔離豎向地震作用，最終達到三維耗能減震的目 的。
權利要求
一種三維耗能減震裝置，包括底板(1)、頂板(11)、水平夾層鋼板橡膠墊(2)，該水平夾層鋼板橡膠墊(2)下部與底板(1)、上部與下連接板(3)連接構成水平減震器，其特征在于它還包括一個芯柱(6)、一個豎向減震支座系統(tǒng)和一個導向傳力套筒(10)，所述水平減震器與一塊上連接板(4)通過螺栓固結，一個芯柱(6)固定在所述上連接板(4)中間，所述芯柱(6)上部設置一個豎向主減震器，該豎向主減震器由聚合物材料(9)與夾層鋼板(7)豎向交疊硫化而成，該豎向主減震器中間沿周向設置阻尼棒(8)，該豎向主減震器與一個外部導向傳力套筒(10)固定連接在一起，該導向傳力套筒(10)與所述上連接板(4)之間設置一個彈簧(5)，該彈簧(5)固定套在所述芯柱(6)上，所述導向傳力套筒(10)上部與所述頂板(11)固定連接在一起，所述頂板(11)下表面與所述芯柱(6)頂端之間留有有效間距(Y)。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種三維耗能減震裝置，其特征在于所述聚合物材料(9) 為高阻尼聚合物彈性材料。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種三維耗能減震裝置，其特征在于所述彈簧(5)為組合 碟形彈簧。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種三維耗能減震裝置，其特征在于所述阻尼棒(8)為鉛 阻尼棒；在豎向主減震器內部沿周向均勻設置二至四根阻尼棒(8)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種三維耗能減震裝置。本裝置解決了現(xiàn)有三維減震裝置存在抗傾覆能力差，豎向阻尼不易實現(xiàn)的缺點。本裝置分上、下兩部分組成，其下部為常用的水平橡膠支座，其上部主要由一種聚合物阻尼材料、夾層鋼板、鉛阻尼棒以及附加碟形彈簧組成，上下部通過兩塊連接板剛接。聚合物阻尼材料、夾層鋼板、阻尼棒以及外部導向傳力套筒構成豎向主減震體系，結合碟形彈簧，二者并聯(lián)在連接板中央的芯柱上，共同承擔上部豎向荷載，具有較高的承載能力，豎向阻尼大，阻尼易于實現(xiàn)，耗能能力強。該聚合物材料橫向受夾層鋼板約束，壓縮模量大幅提升，能夠穩(wěn)定地抵抗由于結構及地震動不確定性引起的傾覆。本發(fā)明結構科學合理，具有良好的水平及豎向剛度及阻尼耗能能力，抗彎能力及穩(wěn)定性好，加工方便，性能穩(wěn)定。
文檔編號E04B1/98GK101824862SQ20101015234
公開日2010年9月8日 申請日期2010年4月20日 優(yōu)先權日2010年4月20日
發(fā)明者劉文光, 花磊, 陸凱峰, 馬永宏, 黃鑫東 申請人:上海大學