本發(fā)明屬于土木工程領(lǐng)域，尤其是涉及一種具有自復(fù)位功能的三維隔振支座。

背景技術(shù)：

在土木工程領(lǐng)域，隔震技術(shù)已經(jīng)作為一種比較成熟的工程技術(shù)被大量應(yīng)用，隔震技術(shù)主要通過延長(zhǎng)上部結(jié)構(gòu)周期，降低結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)。其實(shí)現(xiàn)的手段主要是隔震支座。常用的隔震支座主要有疊層橡膠支座和摩擦滑移隔震支座。摩擦滑移隔震支座又包括摩擦擺支座和水平滑移隔震支座。摩擦擺支座雖然憑借重力作用具有自復(fù)位特性，但在滑動(dòng)過程中同時(shí)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的上下起伏，穩(wěn)定性差，不適用于高層結(jié)構(gòu)隔震；而水平滑移隔震支座雖然穩(wěn)定性較好，但卻不具有自復(fù)位性，震后結(jié)構(gòu)會(huì)有較大的整體參與位移。如何對(duì)滑移隔震支座的利用做到揚(yáng)長(zhǎng)避短是一個(gè)很有意義的課題。

地鐵以其環(huán)保、便捷、準(zhǔn)時(shí)及舒適等特點(diǎn)收到社會(huì)各類人群的青睞，但同時(shí)產(chǎn)生的環(huán)境振動(dòng)所引發(fā)的居民舒適度、對(duì)鄰近古建筑的安全性以及對(duì)精密設(shè)備儀器的正常使用等問題，且以豎向振動(dòng)為主。針對(duì)豎向振動(dòng)，最常用的被動(dòng)隔振技術(shù)，即在受振目標(biāo)處加入隔振支座。主要包括兩類，一類是采用彈性隔振墊如橡膠墊等，但隔振頻率較大且易老化，不能滿足地鐵隔振寬頻帶的特點(diǎn)；另一類主要是采用螺旋彈簧為隔振單元，隔振頻率小，能較好的滿足工程需求。

已有的三維隔震(振)支座產(chǎn)品中，多將水平向隔震支座(如疊層鋼板橡膠支座)與用于豎向隔振的碟形彈簧進(jìn)行串聯(lián)組合。但這種支座造價(jià)高、成產(chǎn)安裝工藝復(fù)雜、支座造價(jià)高、產(chǎn)品安裝工業(yè)復(fù)雜且在承載力和穩(wěn)定性方面有待更深入細(xì)致的研究。

中國(guó)專利cn104455189a公開了一種三維隔震支座，包括從下至上依次設(shè)置的下連接板、水平隔震支座、中連接板、碟形彈簧豎向隔震裝置和上連接板。豎向隔振措施由粘滯流體阻尼器、碟形彈簧組和保證豎向隔振措施正常工作的若干連接板、導(dǎo)向?qū)U、限位螺栓、環(huán)形彈簧等其他輔助措施組成。通過增設(shè)豎向隔震措施對(duì)傳統(tǒng)隔震支座進(jìn)行改進(jìn)，使其能抵抗豎向振動(dòng)及豎向小震作用，使結(jié)構(gòu)具備一定的豎向隔振(震)能力。該專利水平向采用疊層橡膠支座作為隔震單元，與碟形彈簧串聯(lián)后支座豎向高度過大，導(dǎo)致支座穩(wěn)定性不好，同時(shí)疊層橡膠支座的隔震周期一般最大為4s，不適用于高層結(jié)構(gòu)或者場(chǎng)地類別高的地區(qū)，比如上海地區(qū)。本申請(qǐng)采用水平滑移隔震單元，具有高度低，隔震周期長(zhǎng)的特點(diǎn)。

另外，該專利在豎向采用碟形彈簧作為隔振單元，而碟形彈簧存在荷載過大時(shí)容易形成負(fù)剛度單元，進(jìn)而導(dǎo)致豎向承載失穩(wěn)，具有較大的安全隱患，因此不適用于諸如地鐵上蓋等豎向荷載比較大的建筑結(jié)構(gòu)。本申請(qǐng)豎向采用鋼彈簧作為隔振動(dòng)單元，具有豎向承載力大，穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種實(shí)現(xiàn)對(duì)地震和環(huán)境振動(dòng)的隔離和能量消耗的具有自復(fù)位功能的三維隔振支座。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種具有自復(fù)位功能的三維隔振支座，包括：

上支座板、與上支座板連接的豎向運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向板及連接在上支座板下表面的上部防失穩(wěn)凸體，

下支座板及粘接在下支座板上表面的不銹鋼板，

嵌入有平面滑板的水平滑塊，該水平滑塊的上表面連接有下部防失穩(wěn)凸體，

卡在上部防失穩(wěn)凸體及下部防失穩(wěn)凸體之間的螺旋彈簧，固定于上下部防失穩(wěn)凸體的豎向螺旋彈簧在預(yù)壓的情況下可以使支座具有較低的豎向頻率，從而隔離豎向環(huán)境振動(dòng)，如地鐵振動(dòng)，路面公交車產(chǎn)生的振動(dòng)等，同時(shí)豎向運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向板能夠通過與阻尼槽中的阻尼液的相互摩擦，產(chǎn)生阻尼力，進(jìn)而消耗振動(dòng)能量。

固定連接在水平傳力板和下支座板之間的復(fù)位橡膠剪切單元。

所述的豎向運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向板和上部防失穩(wěn)凸體都垂直固定于上支座板下表面。

所述的下部防失穩(wěn)凸體垂直固定于水平滑塊上表面。

所述的水平滑塊上開有與豎向運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向板相配的阻尼槽，所述的豎向運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向板的下端插入阻尼槽中并上下運(yùn)動(dòng)。

所述的阻尼槽內(nèi)還灌注有阻尼液體。

所述的不銹鋼板為鏡面不銹鋼板，該不銹鋼板與平面滑板自然接觸，形成滑動(dòng)面，進(jìn)行實(shí)現(xiàn)水平滑移隔震功能。

所述的復(fù)位橡膠剪切單元為小尺寸的疊層橡膠支座，至少設(shè)有兩個(gè)，復(fù)位橡膠剪切單元的下板固定于下支座板最邊緣，上板固定于水平傳力板一端，水平傳力板的另一端與水平滑塊連接。復(fù)位橡膠剪切單元的豎向不受壓，水平剛度小只受純剪切作用，在地震中能提供給支座水平恢復(fù)力，從而實(shí)現(xiàn)自復(fù)位功能。

所述的復(fù)位橡膠剪切單元內(nèi)還加入鉛芯。

所述的平面滑板的表面均設(shè)置有儲(chǔ)油槽，該儲(chǔ)油槽內(nèi)存有潤(rùn)滑劑。

所述的水平滑塊連同上支座板作為水平滑移隔震單元和螺旋彈簧串聯(lián)。減小了支座高度，且滑移支座的水平面積較大，因此，支座的高寬比大大減小，提高了支座的穩(wěn)定性；當(dāng)遭遇水平地震時(shí)，豎向?qū)虬鍖⒌南露藢⒖ㄔ谧枘岵壑谐蔀楣潭ǘ?，提供極大的水平剛度，使上支座板、螺旋彈簧以及水平滑塊成為整體在水平方向滑動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了水平向和豎向運(yùn)動(dòng)的解耦，保證了支座的穩(wěn)定性，避免結(jié)構(gòu)特別是高層結(jié)構(gòu)在地震中發(fā)生過大的搖擺。

本發(fā)明的水平隔震性能主要由平面滑板和不銹鋼板之間的相互滑動(dòng)來實(shí)現(xiàn)，自復(fù)位特性主要是通過復(fù)位橡膠剪切單元來實(shí)現(xiàn)。在小震和風(fēng)荷載作用下，橡膠支座的初始剛度以及平面滑板和鏡面不銹鋼板之間的摩擦力保證支座的固結(jié)狀態(tài)；當(dāng)中震或大震來臨時(shí)，通過合理的設(shè)計(jì)，在保證結(jié)構(gòu)在大震下的水平隔震周期的情況下，平面滑板和不銹鋼板之間的相互滑動(dòng)來實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)周期的延長(zhǎng)，同時(shí)通過它們之間的摩擦來耗能；在震后，則由于復(fù)位橡膠剪切單元的彈性恢復(fù)力，則可保證支座的復(fù)位特性。

上述的具有自復(fù)位特性的三維隔振(震)支座，豎向隔振性能主要由豎向固定的螺旋彈簧來實(shí)現(xiàn)，阻尼耗能則主要是豎向運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向板來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)遭遇環(huán)境振動(dòng)時(shí)，由于螺旋彈簧在預(yù)壓狀態(tài)下具有較低頻率的動(dòng)力特性，因此能隔離諸如地鐵致振等環(huán)境振動(dòng)；螺旋彈簧的本身阻尼比較小，但通過豎向運(yùn)動(dòng)導(dǎo)板在阻尼槽中高頻上下往復(fù)振動(dòng)，不斷與阻尼液摩擦耗能。

上述的具有自復(fù)位特性的三維隔振(震)支座，通過水平滑移隔震和豎向螺旋彈簧隔振的組合，實(shí)現(xiàn)了支座的三維隔振(震)性能，并且大大降低了支座的高度，同時(shí)使支座的水平作用和豎向作用解耦。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)本發(fā)明的可以使得支座具有較長(zhǎng)水平隔震周期且具有震后自復(fù)位的特性。

(2)本發(fā)明由于采用螺旋彈簧作為豎向隔振單元使得支座具有更低的隔振頻率以及更寬頻帶的隔振效率，同時(shí)采用合理的設(shè)計(jì)能提供豎向阻尼。

(3)本發(fā)明通過合理的組合設(shè)計(jì)，使支座具有較低高度，并且水平和豎向方向運(yùn)動(dòng)互不干擾，保證了結(jié)構(gòu)特別是高層結(jié)構(gòu)在地震中的穩(wěn)定性和安全性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的主視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，1-上支座板，2-運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向板，3-阻尼槽，4-螺旋彈簧，5-水平傳力板，6-復(fù)位橡膠剪切單元，7-平面滑板，8-不銹鋼板，9-下支座板，10-水平滑塊，11-上部防失穩(wěn)凸體，12-下部防失穩(wěn)凸體。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

實(shí)施例

一種具有自復(fù)位特性的三維隔振支座，其結(jié)構(gòu)如圖1和圖2所示，包括上支座板1、垂直于上支座板的豎向運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向板2、下支座板9、垂直固定于上支座板下的上部防失穩(wěn)凸體11、垂直固定于水平滑塊10上表面的防失穩(wěn)凸體12，固定于上下部防失穩(wěn)凸體之間的螺旋彈簧4、帶有阻尼槽3的水平滑塊7、固定于下支座板上的的復(fù)位橡膠剪切單元6、連接水平滑塊和復(fù)位橡膠剪切單元的水平傳力板5、鑲嵌于水平滑塊10底部的平面滑板7以及位于平面滑板和下支座板之間的不銹鋼板8等。一般安裝于隔振(震)層，上支座板1與上柱固定，下支座板9與下柱固定，一般通過預(yù)埋件通過高強(qiáng)螺栓連接，預(yù)埋件在隔振(震)層施工時(shí)，分別澆筑于上、下柱中。

通過上支座板1和下支座板9的相對(duì)水平運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致由聚四氟乙烯材料制成的平面滑板7在鏡面不銹鋼板10上發(fā)生任意方向的滑動(dòng)，并且摩擦耗能，實(shí)現(xiàn)水平隔震周期的延長(zhǎng)。主要通過控制平面滑板7的大小來控制摩擦系數(shù)。震后，復(fù)位橡膠剪切單元6利用橡膠的彈性，將支座基本恢復(fù)到初始位置。在滑動(dòng)過程中，復(fù)位橡膠剪切單元也會(huì)提供水平剛度，因此需要經(jīng)過計(jì)算才能確定剪切單元的大小和數(shù)量等，進(jìn)而保證其在不影響水平滑移隔震效果的基礎(chǔ)上又使支座具有自復(fù)位性。

豎向隔振主要通過預(yù)壓后的螺旋彈簧4和阻尼來實(shí)現(xiàn)。豎向隔振設(shè)計(jì)應(yīng)依據(jù)環(huán)境振動(dòng)頻率范圍及幅值，決定彈簧的大小和數(shù)量。阻尼的大小主要取決于豎向?qū)О?和阻尼槽3中阻尼液的接觸面積以及阻尼液的粘度系數(shù)，本實(shí)施例阻尼液優(yōu)選為100萬號(hào)的硅油。

由于水平滑塊10和螺旋彈簧4的串聯(lián)組合，減小了支座的整體高度，同時(shí)由于合理的設(shè)計(jì)，使得支座的水平運(yùn)動(dòng)和豎向運(yùn)動(dòng)解耦，保證支座在地震作用下的穩(wěn)定性和安全性。

因此，本發(fā)明通過平面滑板7和不銹鋼板8之間的低摩擦系數(shù)實(shí)現(xiàn)水平任意方向滑動(dòng)，使得支座具有滑移隔震的作用；通過復(fù)位橡膠剪切單元6實(shí)現(xiàn)支座的自復(fù)位性；復(fù)位橡膠剪切單元6為小尺寸的疊層橡膠支座，至少設(shè)有兩個(gè)，本實(shí)施例中設(shè)有四個(gè)，均布在下支座板9上。復(fù)位橡膠剪切單元6的下板固定于下支座板9最邊緣，上板固定于水平傳力板一端，水平傳力板的另一端與水平滑塊連接。復(fù)位橡膠剪切單元的豎向不受壓，水平剛度小只受純剪切作用，在地震中能提供給支座水平恢復(fù)力，從而實(shí)現(xiàn)自復(fù)位功能。采用預(yù)壓后的螺旋彈簧實(shí)現(xiàn)豎向隔離環(huán)境振動(dòng)，并且通過豎向運(yùn)動(dòng)導(dǎo)板和阻尼液的相互摩擦為振動(dòng)提供豎向阻尼；采用合理的組合設(shè)計(jì)使支座具有較好的穩(wěn)定性和安全性。

以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。