三维复合隔震装置

1.本发明涉及建筑隔震领域，具体涉及一种三维复合隔震装置。

背景技术：

2.地震是一种具有突发性和破坏性的自然灾害。在地震作用下，建筑结构往往容易出现弯曲、剪切以及扭转等多种形式的破坏，并产生过大的塑性变形。通常，建筑结构因变形能力不足而倒塌。隔震技术是实现避免或者减轻建筑结构遭受地震破坏的有效途径，通过在基础与上部结构之间设置隔震层或者安装隔震支座来减少地震能量传输到上部结构中，从而减少结构的地震作用。橡胶支座作为传统的隔震支座已经在工程中得到应用，并被证实能够在一定程度上减轻地震作用。
3.然而橡胶隔震支座存在变形能力有限、弹性范围小的缺点，在强震作用下易发生过大的塑性变形，给震后修复工作带来了很大的困难，有时甚至引起建筑结构倾覆破坏而无法修复，因此橡胶隔震支座缺少自复位能力，不能满足结构韧性抗震设计的需求。另一方面，大量研究表明，地震作用十分复杂，竖向震动加速度峰值能够达到水平加速度的1/3-1/2，竖向地震作用对建筑结构抗震性能有着重要的影响；此外，地震波监测数据显示，地震对建筑结构的作用呈现多向性的特点。而目前已有的隔震支座大多仅能对水平地震作用进行隔震，而无法同时应对竖向地震作用。因此，发明一种同时具有强自复位能力、可更换性且应对多向地震作用的新型隔震支座很有必要。
4.公开号为cn102191817a的中国发明专利公开了一种铅芯橡胶隔震支座，包括预埋在建筑物的上支墩内的至少四个主内螺纹套筒，固定在上支墩底面的上预埋钢板，上连接钢板，铅芯橡胶隔震支座本体，下连接钢板，固定在建筑物的下支墩顶面的下预埋钢板以及各种机械连接扣件，螺栓等组成部件，这种改进铅芯橡胶支座具备良好的可更换性，可以很好的避免建筑物的隔震层受力不均匀，导致安装在隔震层内的铅芯橡胶隔震支座发生不同程度的变形，进而导致螺栓形变严重及隔震支座无法更换的问题。这种隔震支座虽然具有很好的可更换能力，但是由于橡胶隔震支座本身弹性有限，对于大震，巨震后容易出现的由于隔震层发生过大塑性形变而导致的上部结构倾覆问题很难避免。
5.公开号为cn209293226u的中国实用新型专利公开了一种抗拉叠层橡胶隔震支座，包括上连接板、下连接板、钢丝绳和叠层橡胶弹性体，该橡胶隔震支座通过在上连接板及下连接板之间设置钢丝绳，并在钢丝绳的两端设置钢球，当地震所产生的强大剪力传递到上连接板和下连接板时，钢丝绳上的钢球随着上连接板和下连接板的相对位移而一端锁死，一端滑动，使钢丝绳保持紧绷状态，当地震作用结束外力作用消失时，钢丝绳恢复原状。受压时，叠层橡胶弹性体被压缩而缩短，钢丝绳由紧绷状态变成松弛状态，钢球可自由滑动，压力全部由叠层橡胶弹性承担；受拉时，钢球锁死在凹槽上，钢丝绳便立即进入工作状态，分担由上连接板和下连接板传递而来的拉力，可以较好的满足高层建筑的隔震和抗拉要求。但是，这种隔震支座无法很好的对竖向地震作用进行隔震，缺乏对多维地震作用的有效性。并且，由于该支座使用单独的叠层橡胶隔震支座作为主体，因此对于大震，巨震后引起
的过大塑性形变无法很好的消除，因此对于主体结构的长期使用不利，无法很好满足隔震结构的高韧性需求。此外，该隔震支座的支撑装置之间连接设置无法很好的进行更换，因此隔震结构在长期使用过程中易受到地震作用及其余各种环境因素影响受到损伤，隔震能力因此下降，无法满足隔震结构的韧性需求。
6.公开号为cn215764031u的中国实用新型专利公开了一种三维隔震支座，包括底部连接板、顶部连接板、隔震单元下连接板、隔震单元上连接板以及各种连接装置，在平时可以起到隔震降噪的作用，极大的减小设备的振动和噪音，显著降低噪声污染，当三维隔震支座及其上承载物体遭受地震作用时，三维隔震支座通过弹性支承件的竖向伸缩实现竖向的隔震作用，三维隔震支座通过弹性支承件水平方向的弹性变形实现水平向的隔震作用，隔震的效果和幅度通过匹配弹簧的竖向刚度和水平刚度实现，这种三维隔震支座可以在一定程度上弥补传统水平隔震支座的不足，但是对于竖向地震作用引起的竖向拉力仍然无法很好的解决，故支座可能会由于抗拔力不足而发生受拉破坏，因此对于隔震支座的长期使用不利，无法满足高韧性隔震结构的需求。
7.综上所述，目前隔震技术存在下列缺陷与不足：
8.1.传统水平橡胶隔震支座存在变形能力差、自复位能力弱的缺点，在强震下容易出现较大塑性形变，导致工程结构倾覆破坏；此外自复位能力弱也会使得隔震支座的使用寿命降低，给震后修复也带来了很大的困难，因此需要具有强自复位能力的新型隔震支座。
9.2.已有三维隔震支座虽然能够在一定程度上提升对多维地震作用的隔震能力的有效性，但是并未针对由竖向地震作用引起的竖向拉力进行抗拔设计，因此支座可能会发生受拉破坏，从而导致隔震支座失效并失去使用功能，因此需要在考虑三维地震作用的基础上，对隔震支座同时进行抗拔设计，以提升三维隔震支座的韧性及抗拉能力。

技术实现要素：

10.有鉴于此，本技术方案的复合隔震装置利用横向复位弹簧对高阻尼橡胶支座的水平隔震，增强了复合支座在水平地震作用下的变形能力及耗能能力，复合碟簧组竖向隔震结构，可以对多向地震作用同时进行隔震，安装和拆卸较为方便，具有较好的可更换性，大大提高了支座的可使用性。
11.一种三维复合隔震装置，包括沿竖直方向依次布置的上连接板、中连接板以及下连接板；所述上连接板与中连接板之间设置有竖向隔震组件，所述中连接板与下连接板之间设置有横向隔震机构，所述横向隔震机构包括侧连接板、与侧连接板连接设置的抗拔连接板以及设置于中连接板与下连接板之间的横向隔震组件，所述横向隔震组件与侧连接板连接设置。
12.进一步，所述横向隔震组件包括安装于中连接板与下连接板之间的高阻尼橡胶支座、外套于高阻尼橡胶支座周向方向的连接套筒以及安装于连接套筒上的复位弹簧，所述复位弹簧一端与连接套筒固定连接，复位弹簧另一端与侧连接板连接安装。
13.进一步，所述复位弹簧为多组，多组所述复位弹簧均匀分布于连接套筒同一圆周方向，所述连接套筒与高阻尼橡胶支座之间设置有硫化橡胶层。
14.进一步，所述侧连接板为筒状结构，所述侧连接板下端固定安装于下连接板上，所述抗拔连接板为环状结构，抗拔连接板与侧连接板上端固定连接。
15.进一步，所述中连接板上固定安装有轨道，所述轨道上安装有滚珠，所述轨道上设置有用于对滚珠进行限位的限位挡板。
16.进一步，所述抗拔连接板下端面与滚珠滚动配合，所述轨道为多组，多组所述轨道均匀分布于中连接板上表面。
17.进一步，所述竖向隔震组件包括安装于上连接板和中连接板之间的伸缩杆以及外套于伸缩杆上的碟形弹簧。
18.进一步，所述伸缩杆为多根且多根伸缩杆均匀分布于上连接板与中连接板之间，多根所述伸缩杆上均外套安装有所述碟形弹簧。
19.本发明的有益效果是：
20.1.相较于传统水平橡胶隔震支座，本发明在水平隔震结构上采用水平复位弹簧在原有高阻尼橡胶支座的基础上进行改进，利用水平复位弹簧对高阻尼橡胶支座的水平隔震性能进行改进，增强了复合支座在水平地震作用下的变形能力及耗能能力，同时由于水平复位弹簧具有较强的弹性，可以在震后进行很好的自复位，可以很大程度上避免传统水平隔震支座在巨震后容易发生的由于过大塑性形变而导致的上部结构倾覆问题。
21.2.相较于传统水平橡胶隔震支座，本发明在改进了水平隔震性能的基础上，复合了碟簧组竖向隔震结构，该三维复合隔震支座可以对多向地震作用同时进行隔震，可以应用于更加复杂的地震作用的隔震需求，适用性更广。
22.3.本发明设置了抗拔构件，可提高三维复合隔震支座的抗拉能力，防止其在受到复杂地震作用时由于竖向地震荷载分量容易引起的受拉破坏问题，此外可作为保护结构，避免内部水平复位弹簧的腐蚀。
23.4.碟簧组竖向隔震结构，水平复位弹簧及高阻尼橡胶支座可以根据不同的工程结构灵活设计，并且由于组成构件之间以螺栓形式连接居多，安装和拆卸较为方便，具有较好的可更换性，大大提高了支座的可使用性。
附图说明
24.下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
25.图1为本发明整体剖视示意图；
26.图2为本发明整体结构示意图；
27.图3为复位弹簧安装示意图；
28.图4为a处放大示意图。
具体实施方式
29.图1为本发明整体剖视示意图；图2为本发明整体结构示意图；图3为复位弹簧安装示意图；图4为a处放大示意图，如图所示，一种三维复合隔震装置，包括沿竖直方向依次布置的上连接板1、中连接板2以及下连接板3；所述上连接板1与中连接板2之间设置有竖向隔震组件，所述中连接板2与下连接板3之间设置有横向隔震机构，所述横向隔震机构包括侧连接板9、与侧连接板9连接设置的抗拔连接板4以及设置于中连接板2与下连接板3之间的横向隔震组件，所述横向隔震组件与侧连接板连接设置；本技术方案的复合隔震装置利用横向复位弹簧对高阻尼橡胶支座的水平隔震，增强了复合支座在水平地震作用下的变形能
力及耗能能力，复合碟簧组竖向隔震结构，可以对多向地震作用同时进行隔震，安装和拆卸较为方便，具有较好的可更换性，大大提高了支座的可使用性。
30.本实施例中，所述横向隔震组件包括安装于中连接板2与下连接板3之间的高阻尼橡胶支座6、外套于高阻尼橡胶支座6周向方向的连接套筒5以及安装于连接套筒5上的复位弹簧8，所述复位弹簧8一端与连接套筒5固定连接，复位弹簧8 另一端与侧连接板9连接安装。高阻尼橡胶支座6通过连接螺栓10分别与中连接板2和下连接板3进行固定连接，高阻尼橡胶支座6整体为柱状结构，在高阻尼橡胶支座6的外圆周方向安装有连接套筒5，复位弹簧8的两个连接端分别与侧连接板9和连接套筒进行固定连接，用于吸收来着与横向(即图1的水平方向)的振动能量。
31.本实施例中，所述复位弹簧8为多组，多组所述复位弹簧8均匀分布于连接套筒5同一圆周方向，所述连接套筒5与高阻尼橡胶支座6之间设置有硫化橡胶层 13。复位弹簧8设置为多组均匀分布在连接套筒上，优选的为六组，连接套筒5 与高阻尼橡胶支座6之间采用硫化技术加工形成硫化橡胶层，确保整体连接的稳定性。
32.本实施例中，所述侧连接板9为筒状结构，所述侧连接板9下端固定安装于下连接板3上，所述抗拔连接板4为环状结构，抗拔连接板4与侧连接板9上端固定连接。侧连接板9整体为空心筒状结构，下端与下连接板3固定连接，上端与抗拔连接板4固定连接，抗拔连接板4的设置，确保整体结构在承受水平地震作用时可在水平方向进行一定程度的位移以耗散地震能量。
33.本实施例中，所述中连接板2上固定安装有轨道23，所述轨道23上安装有滚珠22，所述轨道23上设置有用于对滚珠进行限位的限位挡板21。环形结构的抗拔连接板4布置于中连接板2上方，中连接板2上安装轨道23，通过在轨道上安装限位挡板，便于将滚珠22进行限位，当抗拔连接板4沿横向振动时，抗拔连接板4则与滚珠22实现滚动接触，当然，轨道23也可以换成在中连接板2上开设盲孔，在盲孔内安装滚珠的方式，也可以采用其他方式实现中连接板2与滚珠之间的滚动接触。
34.本实施例中，所述抗拔连接板4下端面与滚珠22滚动配合，所述轨道为多组，多组所述轨道23均匀分布于中连接板上表面。轨道23设置为多组沿着中连接板2周向方向均匀分布，确保抗拔连接板4隔震效果以及受力均匀。
35.本实施例中，所述竖向隔震组件包括安装于上连接板1和中连接板2之间的伸缩杆11以及外套于伸缩杆11上的碟形弹簧7。伸缩杆11可采用类似液压杆或者其余可以伸缩的结构均可，碟形弹簧7外套在伸缩杆11上，当受到竖直方向的振动时，可以实现竖直方向的隔震。
36.本实施例中，所述伸缩杆11为多根且多根伸缩杆11均匀分布于上连接板1 与中连接板2之间，多根所述伸缩杆11上均外套安装有所述碟形弹簧7。伸缩杆 11以及配对的碟形弹簧均设置为多组，均匀分布在上、中连接板之间。
37.当水平地震作用发生时，由于设置侧连接板9和连接套筒，因此使得多向水平复位弹簧组与高阻尼橡胶支座形成整体，可在地震作用下协同变形，保持上部结构不被破坏，从而达到消能减震的作用。此外由于复位弹簧具有较强的复位能力，可以对高阻尼橡胶支座6的水平隔震能力及变形能力进行改善，从而在一定程度上防止大震，巨震作用后传统水平隔震支座易出现的过大塑性变形从而导致的上部结构倾覆问题，此外，由于在水平方向上
均匀布置了水平复位弹簧，因此可对多个方向的水平地震作用进行有效隔震。
38.当竖向地震作用发生时，碟形弹簧组及高阻尼橡胶支座可以协同在竖向地震作用下变形，保持上部结构不被破坏，达到消能减震的作用，此外由于组成竖向隔震结构的碟形弹承载能力较高，并且碟之间的摩擦也可辅助增加竖向承载力，叠合而成的碟簧组结构也具有很好的变形能力，因此可对竖向地震作用进行有效隔震。
39.此外，当多向振动作用发生时，由于该高韧性复合隔震结构之间各部件传力明确，可以很好的对地震作用进行解耦，实现同时对地震作用各分量进行隔震的功能，具有较强工程适用性。并且由于本发明进行了抗拔设计(抗拔连接板4)，可以很好的应对竖向地震作用引起的竖向拉力，因此可显著提高该隔震支座的有效性与使用功能，可以很好的满足隔震结构的高韧性需求，达到长期使用的目的。
40.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

技术特征：

1.一种三维复合隔震装置，其特征在于：包括沿竖直方向依次布置的上连接板、中连接板以及下连接板；所述上连接板与中连接板之间设置有竖向隔震组件，所述中连接板与下连接板之间设置有横向隔震机构，所述横向隔震机构包括侧连接板、与侧连接板连接设置的抗拔连接板以及设置于中连接板与下连接板之间的横向隔震组件，所述横向隔震组件与侧连接板连接设置；所述竖向隔震组件包括安装于上连接板和中连接板之间的伸缩杆以及外套于伸缩杆上的碟形弹簧，所述伸缩杆为多根且多根伸缩杆均匀分布于上连接板与中连接板之间，多根所述伸缩杆上均外套安装有所述碟形弹簧。2.根据权利要求1所述的三维复合隔震装置，其特征在于：所述横向隔震组件包括安装于中连接板与下连接板之间的高阻尼橡胶支座、外套于高阻尼橡胶支座周向方向的连接套筒以及安装于连接套筒上的复位弹簧，所述复位弹簧一端与连接套筒固定连接，复位弹簧另一端与侧连接板连接安装。3.根据权利要求2所述的三维复合隔震装置，其特征在于：所述复位弹簧为多组，多组所述复位弹簧均匀分布于连接套筒同一圆周方向，所述连接套筒与高阻尼橡胶支座之间设置有硫化橡胶层。4.根据权利要求1所述的三维复合隔震装置，其特征在于：所述侧连接板为筒状结构，所述侧连接板下端固定安装于下连接板上，所述抗拔连接板为环状结构，抗拔连接板与侧连接板上端固定连接。5.根据权利要求4所述的三维复合隔震装置，其特征在于：所述中连接板上固定安装有轨道，所述轨道上安装有滚珠，所述轨道上设置有用于对滚珠进行限位的限位挡板。6.根据权利要求5所述的三维复合隔震装置，其特征在于：所述抗拔连接板下端面与滚珠滚动配合，所述轨道为多组，多组所述轨道均匀分布于中连接板上表面。

技术总结

本发明公开了一种三维复合隔震装置，包括沿竖直方向依次布置的上连接板、中连接板以及下连接板；所述上连接板与中连接板之间设置有竖向隔震组件，所述中连接板与下连接板之间设置有横向隔震机构，所述横向隔震机构包括侧连接板、与侧连接板连接设置的抗拔连接板以及设置于中连接板与下连接板之间的横向隔震组件，所述横向隔震组件与侧连接板连接设置；本技术方案的复合隔震装置利用横向复位弹簧对高阻尼橡胶支座的水平隔震，增强了复合支座在水平地震作用下的变形能力及耗能能力，复合碟簧组竖向隔震结构，可以对多向地震作用同时进行隔震，安装和拆卸较为方便，具有较好的可更换性，大大提高了支座的可使用性。大大提高了支座的可使用性。大大提高了支座的可使用性。