專利名稱：輥軸式金屬隔震支座的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于結(jié)構(gòu)工程隔震技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種利用輥軸滾動(dòng)以及聚四氟乙烯板摩擦滑動(dòng)減少地震輸入能量的隔震支座裝置。
背景技術(shù)：
基礎(chǔ)隔震技術(shù)是在建筑上部結(jié)構(gòu)與地基之間人為設(shè)置一柔軟層，當(dāng)?shù)卣饋砼R時(shí)，起主導(dǎo)作用的高頻成分無法穿過柔軟層而進(jìn)入上部結(jié)構(gòu)，從而起到保護(hù)上部結(jié)構(gòu)的作用，該柔軟層也被稱為隔震層。由于隔震層的隔震作用，上部結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)反應(yīng)僅相當(dāng)于不隔震情況下的1/4-1/8，不僅達(dá)到了減輕地震對(duì)上部結(jié)構(gòu)損壞的目的，而且建筑裝修及室內(nèi)設(shè)備也得到有效保護(hù)。一般在建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)底部設(shè)置一些水平剛度較小的支座來實(shí)現(xiàn)隔震層。目前，主要采用的隔震支座有疊層橡膠隔震支座和滑動(dòng)隔震支座。其中疊層橡膠隔震支座由于其構(gòu)造簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)方便被廣泛應(yīng)用，疊層橡膠支座采用橡膠層和薄鋼片交叉重疊的方式，經(jīng)硫化作用為一體，在水平方向，由于橡膠較小的剪切剛度，與結(jié)構(gòu)相比十分柔軟，而在豎向，由于鋼板的對(duì)橡膠的水平約束作用，受壓時(shí)豎向剛度很大，可以承擔(dān)很大的重力荷載。但是，疊層橡膠支座受拉時(shí)，鋼板不再起約束作用，疊層橡膠支座的軸向受拉剛度大為降低，而在高層建筑中，由于結(jié)構(gòu)較大的高寬比，地震作用下結(jié)構(gòu)的傾覆作用可能導(dǎo)致支座受拉，而疊層橡膠支座的抗拉強(qiáng)度不高，因此在高層建筑中難以應(yīng)用。摩擦擺支座是利用滑塊在光滑曲面里的滑動(dòng)起到隔震作用，曲面一般采用耐腐蝕、摩擦系數(shù)小的聚四氟乙烯材料，由于摩擦力很低，采用摩擦擺結(jié)構(gòu)的等效周期可以被延長(zhǎng)很多，同時(shí)，曲面的凹面朝上，滑塊在凹面里滑動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)結(jié)構(gòu)被抬升，部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)的勢(shì)能，并隨著地震作用的降低逐漸消失，最終結(jié)構(gòu)回復(fù)原位，摩擦擺在近年來得到了重視，但是也存在抗拉能力不強(qiáng)的問題，大位移下會(huì)導(dǎo)致上部蓋板與滑塊發(fā)生脫離，從而使隔震支座失效。無論是采用疊層橡膠支座還是摩擦擺支座的隔震結(jié)構(gòu)，由于支座具有較低的扭轉(zhuǎn)剛度，因此在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，結(jié)構(gòu)的質(zhì)量中心應(yīng)與隔震層的剛度中心盡量接近，以減少地震中結(jié)構(gòu)的整體扭轉(zhuǎn)，這個(gè)特點(diǎn)也限制了隔震支座在異形結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在克服傳統(tǒng)隔震支座的上述缺點(diǎn)，綜合利用了滑動(dòng)和滾動(dòng)兩種減震方式，提出了一種新型的輥軸式金屬隔震支座。這種隔震支座采用輥軸承擔(dān)豎向壓力，采用低摩擦板材承擔(dān)豎向拉力，也可根據(jù)工程具體情況,采用輥軸承擔(dān)拉力,低摩擦板材承擔(dān)壓力等類似組合。本發(fā)明作為隔震裝置可以設(shè)置于低層、高層以及超高層建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)下部，隔震層具有一定的初始剛度，可以抵抗風(fēng)荷載和小震作用；當(dāng)遭受超過設(shè)防烈度等級(jí)的地震時(shí)，輥軸產(chǎn)生低摩擦的滾動(dòng)，使結(jié)構(gòu)在水平方向具有較大的自振周期，從而阻隔傳向上部結(jié)構(gòu)的地震作用；豎向地震作用導(dǎo)致隔震支座受拉時(shí)，低摩擦板材發(fā)揮作用，隔震支座產(chǎn)生滑動(dòng)隔震機(jī)制，由于摩擦系數(shù)極低，本發(fā)明仍能起到隔震作用。本發(fā)明的輥軸式金屬隔震支座，包括有上連接板1，輥軸2，輥軸架3，中間端板4，L型抗拉連接板5，預(yù)緊力墊板6，聚四氟乙烯板7，下連接板8，摩擦型高強(qiáng)螺栓9，高強(qiáng)抗拉螺栓10，其中，上連接板I與上部結(jié)構(gòu)基座連接，下連接板8固定在基礎(chǔ)上，輥軸2有兩排，分別正交放置在中間端板4兩側(cè)的滾槽12內(nèi)，每排通過一個(gè)輥軸架3將多個(gè)輥軸2約束起來保證其平行滾動(dòng)，上連接板I和中間端板4通過L型抗拉連接板5采用摩擦型高強(qiáng)螺栓9連接，預(yù)緊力墊板6放置于L型抗拉連接板5和上連接板I之間，兩塊聚四氟乙烯板7分別貼在預(yù)緊力墊板6和上連接板I上，通過高強(qiáng)抗拉螺栓10施加預(yù)緊力，使兩塊聚四氟乙烯板緊密接觸，下連接板8與中間端板4通過L型抗拉連接板5采用摩擦型高強(qiáng)螺栓9連接。依照本發(fā)明實(shí)施例所述，上連接板I與下連接板8帶有滾槽。依照本發(fā)明實(shí)施例所述，輥軸2端部有圓柱形支撐。依照本發(fā)明實(shí)施例所述，輥軸架3帶有圓柱形孔。依照本發(fā)明實(shí)施例所述，中間端板4上下表面帶有正交方向的滾槽。依照本發(fā)明實(shí)施例所述，兩塊聚四氟乙烯板7的一面貼在預(yù)緊力墊板6和上連接板I或下連接板8上，另一面緊密接觸。依照本發(fā)明實(shí)施例所述，安裝有可抵抗受拉作用的L型抗拉連接板5。依照本發(fā)明實(shí)施例所述，通過輥軸2的滾動(dòng)和聚四氟乙烯板7間的滑動(dòng)提供隔震作用。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的工作原理:本發(fā)明安裝在建筑結(jié)構(gòu)及其基礎(chǔ)之間，上連接板與上部結(jié)構(gòu)基座連接，下連接板固定在基礎(chǔ)上。組裝時(shí)，棍軸安裝于棍軸架內(nèi)，棍軸兩端的圓柱形支撐放在棍軸架的圓柱形孔內(nèi)，接觸部位可使用潤(rùn)滑劑潤(rùn)滑，輥軸架可保證所有輥軸同時(shí)運(yùn)動(dòng)；組裝兩組輥軸，分別放置于中間端板上下兩表面的滾槽內(nèi)，并且放置在滾槽中間位置，使其在運(yùn)動(dòng)的正負(fù)方向上具有同樣的行程，兩組輥軸的滾動(dòng)方向正交，每一組輥軸被約束在中間端板和上連接板或下連接板之間，上下連接板的接觸面上也帶有滾槽。支座在任一水平方向工作時(shí)，中間端板相對(duì)于下連接板運(yùn)動(dòng)，而上連接板與中間端板之間也有同樣的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，即上連接板或上部結(jié)構(gòu)與下連接板或基礎(chǔ)之間的運(yùn)動(dòng)長(zhǎng)度，是輥軸運(yùn)動(dòng)長(zhǎng)度的2倍。輥軸的直徑以及輥軸架內(nèi)的輥軸數(shù)量可以調(diào)整以實(shí)現(xiàn)不同的抗壓承載力。中間端板和上、下連接板通過4個(gè)L型抗拉連接板連接，4個(gè)L型抗拉連接板分別采用摩擦型高強(qiáng)螺栓固定在中間端板的4個(gè)側(cè)面，2個(gè)相對(duì)側(cè)面的L型抗拉連接板朝下與下連接板連接，另外2個(gè)L型抗拉連接板朝上與上連接板連接；每個(gè)L型抗拉連接板在與上下連接板接觸的位置上裝備有預(yù)緊力墊板，預(yù)緊力墊板采用高強(qiáng)抗拉螺栓與L型抗拉連接板連接；預(yù)緊力墊板表面粘貼具有低摩擦系數(shù)的聚四氟乙烯板，同樣在與上下連接板接觸的位置粘貼聚四氟乙烯板，兩塊聚四氟乙烯板形成一具有極低摩擦系數(shù)的摩擦面，摩擦面上通過預(yù)緊力墊板上的高強(qiáng)抗拉螺栓施加預(yù)緊力。預(yù)緊力的另一作用是對(duì)輥軸施加預(yù)壓力，使其即使在受到拉力時(shí)也不脫離滾動(dòng)平面，從而保證輥軸的位置不發(fā)生偏離。，L型抗拉連接板的板厚和尺寸可根據(jù)抗拉承載力的要求進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。
本發(fā)明在受壓時(shí)，每組輥軸在輥軸架約束下平行滾動(dòng)，兩組輥軸在水平方向正交滾動(dòng)，通過中間端板的協(xié)調(diào)，使得上部建筑結(jié)構(gòu)可以沿水平任意方向運(yùn)動(dòng)，較小的滾動(dòng)摩擦力使結(jié)構(gòu)的周期得以延長(zhǎng)，輸入到上部結(jié)構(gòu)的地震能量大幅度降低，從而起到保護(hù)上部結(jié)構(gòu)的作用。由于輥軸只能在滾槽內(nèi)滾動(dòng)，支座本身的上連接板不能沿豎向軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，從而起到約束結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)的功能。當(dāng)結(jié)構(gòu)的高寬較大，在地震作用下隔震支座受拉時(shí)，本發(fā)明依靠L型抗拉連接板保證隔震支座有較強(qiáng)的抗拉能力，使支座在受到較大拉力作用時(shí)仍能正常工作，這時(shí)聚四氟乙烯板之間發(fā)生低摩擦滑動(dòng)，結(jié)構(gòu)周期得到延長(zhǎng)，仍然具有明顯的隔震效果。支座受拉時(shí)，由于預(yù)緊力的存在，輥軸并不脫離上下滾動(dòng)平面，仍會(huì)發(fā)生滾動(dòng)，從而保證輥軸無論在受拉受壓時(shí)，其位置與中間端板位置相關(guān)。本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明均為金屬制品，表面經(jīng)過嚴(yán)格的防腐防銹處理，具有良好的耐久性；本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，力學(xué)途徑明確，性能可靠，安裝方便；本發(fā)明在地震發(fā)生時(shí)能夠阻隔傳向上部結(jié)構(gòu)的地震作用，減小上部結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)；本發(fā)明無法扭轉(zhuǎn)，因此可增強(qiáng)隔震層整體的抗扭剛度，減輕不規(guī)則結(jié)構(gòu)的偏心扭轉(zhuǎn)；本發(fā)明采用滾動(dòng)和低摩擦滑動(dòng)隔震，水平剛度很小，可用于高層結(jié)構(gòu)隔震，效果明顯；本發(fā)明具有一定的抗拉強(qiáng)度和剛度，可用于高寬比較大結(jié)構(gòu)的隔震。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。圖1是本發(fā)明實(shí)施例一的組裝示意圖。圖2是本發(fā)明實(shí)施例一的中間端板示意圖。圖3是本發(fā)明實(shí)施例一的輥軸示意圖。圖4是本發(fā)明實(shí)施例一的輥軸架示意圖。圖5是本發(fā)明實(shí)施例一的上、下連接板示意圖。圖6是本發(fā)明實(shí)施例一的L型抗拉連接板。圖7是本發(fā)明實(shí)施例一的預(yù)緊力墊板。圖8是本發(fā)明實(shí)施例一的貼于中間端板處聚四氟乙烯板。圖9是本發(fā)明實(shí)施例一的貼于預(yù)緊力墊板處聚四氟乙烯板。圖10是本發(fā)明的實(shí)施例二的組裝示意圖。圖11是本發(fā)明的實(shí)施例二的滾珠示意圖。圖12是本發(fā)明的實(shí)施例三的組裝示意圖。圖13是本發(fā)明的實(shí)施例三的聚四氟乙烯板示意圖。圖中1.上連接板，2.實(shí)施例一輥軸，3.輥軸架，4.中間端板，5.L型抗拉連接版，
6.預(yù)緊力墊板，7.聚四氟乙烯板，8.下連接板，9.摩擦型高強(qiáng)螺栓，10.高強(qiáng)抗拉螺栓，11.中間端板側(cè)面螺紋孔，12.滾槽，13.輥軸端部圓柱形支撐，14.圓柱形孔，15.滾槽，16.腹板及連接板，17.螺紋孔，18.螺紋孔，19.螺紋孔，20.實(shí)施例二滾珠，21.中間端板滾珠滾槽，22.預(yù)緊力墊板滾珠滾槽，23.實(shí)施例三聚四氟乙烯板。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1圖1是本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí)施例是由上連接板1，輥軸2，輥軸架3，中間端板4，L型抗拉連接板5，預(yù)緊力墊板6，聚四氟乙烯板7，下連接板8，摩擦型高強(qiáng)螺栓9，高強(qiáng)抗拉螺栓10。組裝時(shí)，先將多個(gè)輥軸2安裝于輥軸架3內(nèi)，滾軸兩端的圓柱形支撐13伸入到滾軸架的圓柱形孔14內(nèi)，兩者接觸的位置使用潤(rùn)滑劑潤(rùn)滑。將輥軸組放置于中間端板4的滾槽12內(nèi)。通過L型抗拉連接板5將中間端板4和上連接板I固定，連接采用摩擦型高強(qiáng)螺栓9，L型抗拉連接板5側(cè)面可作為輥軸架3初始位置的定位參考面，但兩者在任何位置均不得接觸。在上連接板I和預(yù)緊力墊板6的接觸面上分別貼聚四氟乙烯板7，采用高強(qiáng)抗拉螺栓10施加預(yù)緊力，此時(shí)兩塊聚四氟乙烯板7緊密接觸，輥軸2也在預(yù)緊力的作用下與上連接板I和中間端板4緊密接觸。下部輥軸2、輥軸架3、下連接板8等連接方式同上，但運(yùn)動(dòng)方向與上部輥軸組正交。輥軸2的直徑以及輥軸架3內(nèi)的輥軸數(shù)量可以調(diào)整以實(shí)現(xiàn)不同的抗壓承載力，L型抗拉連接板5的板厚和尺寸也可根據(jù)抗拉承載力的要求進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。圖2是本實(shí)施例中間端板的示意圖。在上下表面設(shè)置正交方向的滾槽12，側(cè)面開螺紋孔11用于與L型抗拉連接板5的連接，連接采用摩擦型高強(qiáng)螺栓9。圖3是本實(shí)施例的輥軸示意圖。兩端部設(shè)置圓柱形支撐13，用于將輥軸2放置于輥軸架3內(nèi)。圖4是本實(shí)施例的輥軸架示意圖。在內(nèi)側(cè)開設(shè)圓柱形孔14，用于放入輥軸2端部圓柱形支撐13，圓柱形孔應(yīng)與輥軸的軸線重合，將摩擦降到最低限度。圖5是本實(shí)施例的上、下連接板示意圖。在下部開設(shè)滾槽15，上部焊接腹板和連接板16，連接板可通過螺栓或焊接與上部結(jié)構(gòu)基座或基礎(chǔ)連接。圖6是本實(shí)施例的L型抗拉連接板示意圖。開設(shè)螺紋孔17、18。圖7是本實(shí)施例的預(yù)緊力墊板示意圖。在表面開設(shè)不貫通的螺紋孔19，用于與L型抗拉連接板5連接，通過高強(qiáng)抗拉螺栓10施加預(yù)緊力。圖8是本實(shí)施例的聚四氟乙烯板示意圖。貼于上、下連接板1、8上。圖9是本實(shí)施例的聚四氟乙烯板示意圖。貼于預(yù)緊力墊板6未開螺紋孔的一側(cè)。實(shí)施例2圖10是本實(shí)施例的具體結(jié)構(gòu)示意圖。在上連接板1、下連接板8和預(yù)緊力墊板6之間設(shè)置滾珠20，在上連接板1、下連接板8和預(yù)緊力墊板6上設(shè)置滾珠滾槽21、22，用滾珠的滾動(dòng)代替聚四氟乙烯板的滑動(dòng)，進(jìn)一步降低受拉時(shí)的摩擦力和水平剛度，可用于受拉時(shí)剛度要求更低的結(jié)構(gòu)，滾珠的直徑和數(shù)量可根據(jù)受拉承載力的大小設(shè)定，對(duì)于受拉承載力較大的結(jié)構(gòu)，也可將滾珠換為輥軸，此時(shí)輥軸長(zhǎng)度較受壓輥軸長(zhǎng)度更小，對(duì)于安裝在結(jié)構(gòu)底部的隔震支座而言，由于自重的作用，受壓承載力比受拉承載力要大得多，因此這種構(gòu)造方式是合理的。其他構(gòu)造與實(shí)施例一相同。圖11是本實(shí)施例的滾珠示意圖。實(shí)施例3圖12是本實(shí)施例的具體結(jié)構(gòu)示意圖。在上、下連接板1、8和中間端板4接觸面上分別貼聚四氟乙烯板23，利用聚四氟乙烯板之間的滑動(dòng)減少地震力，達(dá)到隔震效果，本實(shí)施例特別適用于安裝空間較小、承載力極大的情況。由于采用聚四氟乙烯板間的滑動(dòng)摩擦進(jìn)行隔震，摩擦系數(shù)比輥軸的滾動(dòng)摩擦要大，隔震效果稍差，但是由于靠接觸面的面壓承受壓力或者拉力，其豎向承載能力要大很多。本實(shí)施例的其他構(gòu)造與實(shí)施例一相同。圖13是本實(shí)施例的聚四氟乙烯板示意圖。
權(quán)利要求
1.一種輥軸式金屬隔震支座，包括有上連接板(1)，輥軸(2)，輥軸架(3)，中間端板(4)，L型抗拉連接板(5)，預(yù)緊力墊板￠)，聚四氟乙烯板(7)，下連接板(8)，摩擦型高強(qiáng)螺栓(9)，高強(qiáng)抗拉螺栓(10)，其中，上連接板(I)與上部結(jié)構(gòu)基座連接，下連接板(8)固定在基礎(chǔ)上，輥軸(2)有兩排，分別正交放置在中間端板(4)兩側(cè)的滾槽(12)內(nèi)，每排通過一個(gè)輥軸架(3)將多個(gè)輥軸(2)約束起來保證其平行滾動(dòng)，上連接板(I)和中間端板(4)通過L型抗拉連接板(5)采用摩擦型高強(qiáng)螺栓(9)連接，預(yù)緊力墊板(6)放置于L型抗拉連接板(5)和上連接板(I)之間，兩塊聚四氟乙烯板(7)分別貼在預(yù)緊力墊板(6)和上連接板(I)上，通過高強(qiáng)抗拉螺栓(10)施加預(yù)緊力，使兩塊聚四氟乙烯板緊密接觸，下連接板(8)與中間端板(4)通過L型抗拉連接板(5)采用摩擦型高強(qiáng)螺栓(9)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輥軸式金屬隔震支座，其特征在于，上連接板(I)與下連接板(8)帶有滾槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1-2所述的輥軸式金屬隔震支座，其特征在于，輥軸(2)端部帶有圓柱形支撐。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的輥軸式金屬隔震支座，其特征在于，輥軸架(3)帶有圓柱形孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4所述的輥軸式金屬隔震支座，其特征在于，中間端板(4)上下表面帶有正交方向的滾槽。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5所述的輥軸式金屬隔震支座，其特征在于，兩塊聚四氟乙烯板(7)的一面貼在預(yù)緊力墊板(6)和上連接板(I)或下連接板(8)上，另一面緊密接觸。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6所 述的輥軸式金屬隔震支座，其特征在于，安裝有可抵抗隔震支座受拉作用的L型抗拉連接板(5)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7所述的輥軸式金屬隔震支座，其特征在于，通過輥軸(2)的滾動(dòng)和聚四氟乙烯板(7)間的滑動(dòng)提供隔震作用。
全文摘要
本發(fā)明專利涉及一種輥軸式金屬隔震支座，用于房屋建筑的基礎(chǔ)隔震。本發(fā)明的隔震支座有上連接板、輥軸、輥軸架、中間端板、L型抗拉連接板、預(yù)緊力墊板、下連接板、摩擦型高強(qiáng)螺栓、高強(qiáng)抗拉螺栓構(gòu)成，可作為基礎(chǔ)隔震元件應(yīng)用于低層、高層以及超高層建筑結(jié)構(gòu)。當(dāng)?shù)卣鹱饔眠^大而使隔震支座承受拉力時(shí)，L型抗拉連接板及高強(qiáng)抗拉螺栓承受抗拉作用，同時(shí)具有極低摩擦系數(shù)的聚四氟乙烯板之間產(chǎn)生滑動(dòng)，可保證隔震支座在受拉時(shí)仍然能夠起到隔震作用。
文檔編號(hào)E04B1/36GK103114650SQ20131005157
公開日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2013年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月17日
發(fā)明者王濤, 丁路通, 滕睿 申請(qǐng)人:王濤, 丁路通, 滕睿