一种橡胶碟簧装置

技术领域

本发明属于隔震和隔振技术领域，尤其涉及一种橡胶碟簧装置。

背景技术

在建筑的设计建造过程中，部分建筑难以避免受到周边轨道交通、设备等不利振动的扰动，大量实测表明，这种不利振动以竖向振动为主。在这种情况下，往往需要采取隔振技术来降低竖向振动对建筑结构的不利影响，常规做法是将上部结构和基础之间断开，通过在两者之间设置隔振装置，以合理的结构刚度以及阻尼参数，改变上部结构的竖向频率使其远离外部振动的卓越频率，以此来减小共振带来的不利影响。

当前主流的隔振支座主要包含以下几类：

空气弹簧类隔振支座，这类支座的问题是承载能力较低，多用于设备或者低矮的有特殊需求的房屋，此外，此类装置需要定期维护，成本较高。

厚肉型叠层橡胶隔振支座，其是在普通叠层橡胶隔振支座的基础上，通过增加橡胶层厚度来降低支座的竖向刚度，此类装置如果想要实现较好的隔振效果，橡胶层需要做的非常厚，整个装置非常笨重，并且过厚的橡胶层会降低装置的抗侧、抗扭稳定性。

螺旋弹簧隔振支座，其通过弹簧的竖向变形，可以较为理想地实现竖向振动控制，但此类装置抵抗水平荷载能力较差，使得这一类支座面对地震、强风荷载时存在不可忽视的安全隐患，此外螺旋弹簧的构造形式，使得其单位体积的填充率较低，整个装置的几何尺寸也比较大。

碟簧类隔震支座，利用碟簧的变形能力实现竖向隔振。当上部结构质量较轻时，碟簧类支座可以实现较好的隔振效果，但当上部荷载增大时，单碟簧的承载能力有限，往往将多个碟簧叠合布置，此时不同碟簧之间的摩擦，会显著增加装置在微幅振动时的动刚度，降低装置整体的隔振效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种橡胶碟簧装置，以解决既有竖向隔振装置承载力不足、隔震效果有限的问题。本发明所采用的技术方案如下：

一种橡胶碟簧装置，包括由上至下设置的上底板、若干中间隔震层和下底板；

中间隔震层包括内楔块、锥筒减震套、外楔环、外筒和中心连接柱，内楔块的外周和外楔环的内周均为小径端朝下的锥面，内楔块、锥筒减震套、外楔环和外筒由内至外依次套接在中心连接柱上，中间隔震层的上端齐平，且下端齐平；

相邻两个中间隔震层的外筒通过环垫相连，且中心连接柱通过圆垫相连，位于顶端中间隔震层的内楔块和中心连接柱通过圆板与上底板相连，位于底端中间隔震层的外楔环和外筒通过环板与下底板相连。

进一步的，所述锥筒减震套为多层橡胶锥筒依次套接的构件。

进一步的，任意两层橡胶锥筒之间均设有金属锥筒。

进一步的，橡胶锥筒和金属锥筒之间、橡胶锥筒和外楔环之间、橡胶锥筒和内楔块之间均通过高温硫化依次粘接。

进一步的，上底板、下底板、内楔块、外楔环、外筒、中心连接柱、环垫、圆垫、圆板和环板均为金属构件。

进一步的，中间隔震层为三个。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、上底板、圆板、内楔块和中心连接柱作为施力部件，外楔环、外筒、环板和下底板作为承力部件，工作时，各层的锥筒减震套同时受力，是并联关系，刚度随层数成倍增加，以达到在节省水平向空间的同时各层中间隔震层并联放置提高整体承载力的需求，其中，中间隔震层形式统一，可以根据建筑结构上部承载力需求确定中间隔震层并联叠加的层数以获得具有不同承载力的隔震装置。当上部荷载较低时，可以布置单层中间隔震层，随着上部荷载的增加，可以布置多层中间隔震层，本发明是一种橡胶碟簧隔震装置，其利用橡胶作为主要变形材料。在针对轨道交通振动时，其可以实现比碟簧类隔震支座更强的控制效果。主要解决了既有竖向隔振装置承载力不足、隔震效果有限的问题，装置安装于有振动控制需求的结构或设备的基础处，两端分别与上方和基础相连，本身主要由金属等刚性材料和橡胶等柔性材料构成。与普通橡胶类竖向隔振装置相比，本发明的竖向承载力上限明显更高，且在同等条件下拥有更强的竖向变形能力，在实现同等水平的竖向刚度时，装置的高度更低，拥有更强的抗弯稳定性，且更加节省空间；与金属材料为主的竖向隔振装置相比，本装置主要通过橡胶材料的变形满足工作需求，对隔离高频振动更加有利。和金属碟簧相比，本装置利用的主要变形材料是橡胶，其弹性模量远低于金属，面对高频振动时，装置自身的高阶共振影响较少。

2、本发明可以用于但不限于建筑等的竖向振动控制。可以根据上部荷载、隔振需求等，通过调整调整内楔块、外楔环和锥筒减震套的锥面角度、橡胶锥筒材料的种类、橡胶锥筒的水平厚度及竖向高度、以及并联的各层中间隔震层数量来调整本发明的刚度。

附图说明

图1是本发明的剖切示意图；

图2是本发明的轴测图；

图3是中间隔震层的剖切示意图；

图4是锥筒减震套的剖切示意图。

图中：1-上底板、2-圆板、3-中间隔震层、31-中心连接柱、32-内楔块、33-锥筒减震套、331-橡胶锥筒、332-金属锥筒、34-外楔环、35-外筒、4-圆垫、5-环垫、6-环板、7-下底板。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

本发明所提到的连接分为固定连接和可拆卸连接，所述固定连接即为不可拆卸连接包括但不限于折边连接、铆钉连接、粘结连接和焊接连接等常规固定连接方式，所述可拆卸连接包括但不限于螺栓连接、卡扣连接、销钉连接和铰链连接等常规拆卸方式，未明确限定具体连接方式时，默认可在现有连接方式中找到至少一种连接方式实现该功能，本领域技术人员可根据需要自行选择。例如：固定连接选择焊接连接，可拆卸连接选择螺栓连接。

以下将结合附图，对本发明作进一步详细说明，以下实施例是对本发明的解释，而本发明并不局限于以下实施例。

实施例：如图1-4所示，一种橡胶碟簧装置，包括由上至下设置的上底板1、若干中间隔震层3和下底板7；

中间隔震层3包括内楔块32、锥筒减震套33、外楔环34、外筒35和中心连接柱31，内楔块32的外周和外楔环34的内周均为小径端朝下的锥面，内楔块32、锥筒减震套33、外楔环34和外筒35由内至外依次套接在中心连接柱31上，中间隔震层3的上端齐平，且下端齐平；

相邻两个中间隔震层3的外筒35通过环垫5相连，且中心连接柱31通过圆垫4相连，位于顶端中间隔震层3的内楔块32和中心连接柱31通过圆板2与上底板1相连，位于底端中间隔震层3的外楔环34和外筒35通过环板6与下底板7相连。

所述锥筒减震套33为多层橡胶锥筒331依次套接的构件。

任意两层橡胶锥筒331之间均设有金属锥筒332。

橡胶锥筒331和金属锥筒332之间、橡胶锥筒331和外楔环34之间、橡胶锥筒331和内楔块32之间均通过高温硫化依次粘接。

上底板1、下底板7、内楔块32、外楔环34、外筒35、中心连接柱31、环垫5、圆垫4、圆板2和环板6均为金属构件。相邻金属构件之间通过焊接或螺栓连接相连。

中间隔震层3为三个。

上底板1、圆板2、内楔块32和中心连接柱31作为施力部件，外楔环34、外筒35、环板6和下底板7作为承力部件，工作时，各层的锥筒减震套33同时受力，是并联关系，刚度随层数成倍增加，以达到在节省水平向空间的同时各层中间隔震层3并联放置提高整体承载力的需求，其中，中间隔震层3形式统一，可以根据建筑结构上部承载力需求确定中间隔震层3并联叠加的层数以获得具有不同承载力的隔震装置。当上部荷载较低时，可以布置单层中间隔震层3，随着上部荷载的增加，可以布置多层中间隔震层3。

每层内楔块32和外楔环34之间的锥筒减震套33均处于压剪状态，本发明刚度介于纯剪与纯压之间，可以根据需求，通过调整内楔块32、外楔环34和锥筒减震套33的锥面角度来改变刚度。金属锥筒332提高了本发明的抗弯刚度，增强了稳定性。本发明的竖向刚度体现出明显的非线性，随着变形的增加，刚度不断增大，竖向稳定性优秀，避免了因为重力过大而出现的失稳问题。

本发明是一种橡胶碟簧隔震装置，其利用橡胶作为主要变形材料。在针对轨道交通振动时，其可以实现比碟簧类隔震支座更强的控制效果。主要解决了既有竖向隔振装置承载力不足、隔震效果有限的问题，装置安装于有振动控制需求的结构或设备的基础处，两端分别与上方和基础相连，本身主要由金属等刚性材料和橡胶等柔性材料构成。

本发明可以用于但不限于建筑等的竖向振动控制。可以根据上部荷载、隔振需求等，通过调整调整内楔块32、外楔环34和锥筒减震套33的锥面角度、橡胶锥筒331材料的种类、橡胶锥筒331的水平厚度及竖向高度、以及并联的各层中间隔震层3数量来调整本发明的刚度。

与普通橡胶类竖向隔振装置相比，本发明的竖向承载力上限明显更高，且在同等条件下拥有更强的竖向变形能力，在实现同等水平的竖向刚度时，装置的高度更低，拥有更强的抗弯稳定性，且更加节省空间；与金属材料为主的竖向隔振装置相比，本装置主要通过橡胶材料的变形满足工作需求，对隔离高频振动更加有利。和金属碟簧相比，本装置利用的主要变形材料是橡胶，其弹性模量远低于金属，面对高频振动时，装置自身的高阶共振影响较少。

以上实施例只是对本发明的示例性说明，并不限定它的保护范围，本领域技术人员还可以对其局部进行改变，只要没有超出本发明的精神实质，都在本发明的保护范围内。