一种三向剪切大位移三维减隔震支座

技术领域

本发明涉及减隔震技术领域，特别涉及一种三向剪切大位移三维减隔震支座。

背景技术

地震作用能够导致结构破坏、设备损坏，从而造成巨大的人员伤亡和经济损失，发展结构抗震技术，可有效减少地震造成的损失，保障人民生命财产安全。抗震除了依靠结构自身的性能抵抗地震作用，还可以借助减隔震装置来减小地震造成的破坏，例如耗能支撑和隔震支座。

目前应用最广泛的隔震支座主要有叠层橡胶支座和摩擦摆支座两类，实践证明这两类支座都具有良好的隔绝水平地震效果，但是限于支座的构造，叠层橡胶支座和摩擦摆支座并不能很好的隔绝竖向震动，从而在某些情况下以上两类支座无法满足结构或设备对竖向减隔震的要求，甚至会放大竖向的震动。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三向剪切大位移三维减隔震支座，在水平和竖向均通过高阻尼橡胶层的变形进行减隔震，并通过设计分开实现了水平向与竖向的减隔震，避免了水平震动与竖向震动的耦合，其原材料和构造简单、受力合理、支座总高度底、稳定性好，同时具有良好的抗拉拔能力，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种三向剪切大位移三维减隔震支座，包括底座、水平向减隔震装置、竖向减隔震装置、不锈钢板和滑动层，所述底座通过螺栓连接固定在设备基础或结构基础上，所述底座内设置有水平向减隔震装置和竖向减隔震装置，所述水平向减隔震装置采用卡扣连接在底座中，所述水平向减隔震装置还采用卡扣与竖向减隔震装置连接，所述底座底部的内壁被不锈钢板包覆而形成滑动摩擦面，所述竖向减隔震装置的下表面凹槽粘贴滑动层，所述滑动层与不锈钢板形成滑动面，且竖向减隔震装置在底座内滑动。

进一步地，所述底座包括底板、底座筒壁和底座卡齿，所述底板采用螺栓连接在设备基础或结构基础上，所述底板的上表面设置有底座筒壁，所述底座筒壁的内侧设置有用于连接水平向减隔震装置的底座卡齿。

进一步地，所述水平向减隔震装置包括水平钢板层和水平高阻尼橡胶层，所述水平钢板层和水平高阻尼橡胶层依次交错堆叠而成，且水平钢板层和水平高阻尼橡胶层之间固定连接，所述水平向减隔震装置的顶层为水平钢板层，所述水平向减隔震装置的底层为水平高阻尼橡胶层。

进一步地，所述水平钢板层为环形，每层的水平钢板层的外径和内径均不一样，所述水平钢板层外边缘呈现阶梯状分布。

进一步地，所述水平高阻尼橡胶层为环形，每个的水平高阻尼橡胶层的平面尺寸始终与相邻两个的水平钢板层的重叠区域尺寸相同，即每层的水平高阻尼橡胶层的外径等于相邻两层的水平钢板层的外径的较小者，每层的水平高阻尼橡胶层的内径等于相邻两层的水平钢板层的内径的较大者，所述水平高阻尼橡胶层外边缘呈现阶梯状分布。

进一步地，所述水平向减隔震装置中外径最大的水平钢板层设有与底座卡齿对应的开口，水平向减隔震装置采用卡扣形式固定在底座筒壁内。

进一步地，所述竖向减隔震装置包括上座板、上部接齿、竖向高阻尼橡胶层、下座板、下部接齿、环齿中柱和限位卡齿，所述下座板的上表面设置有下部接齿和环齿中柱，其中环齿中柱位于下座板上表面的中心，且环齿中柱被下部接齿环绕，所述下部接齿和环齿中柱的高度相同，所述上座板的下表面设置有上部接齿，所述上部接齿与下部接齿围绕环齿中柱依次交错对向布置，所述环齿中柱、上部接齿和下部接齿之间粘贴填充竖向高阻尼橡胶层，所述下部接齿的外壁上设置限位卡齿。

进一步地，所述上部接齿和下部接齿均为环状，所述上部接齿的侧壁倾斜角度为90°-120°，所述下部接齿的侧壁倾斜角度为90°-120°。

进一步地，所述水平向减隔震装置中外径最小的水平钢板层设有与限位卡齿对应的开口，所述水平向减隔震装置采用卡扣形式与竖向减隔震装置(3)固定连接。

进一步地，所述底板的上表面被不锈钢板包覆而形成滑动摩擦面，所述下座板的下表面凹槽粘贴有滑动层，所述滑动层与不锈钢板滑动摩擦面组成滑动面，所述竖向减隔震装置在底板上表面滑动。

进一步地，所述的滑动层可采用聚四氟乙烯或其他摩擦材料制成。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明通过在底座内设置水平向减隔震装置和竖向减隔震装置，水平向减隔震装置采用卡扣连接在底座中，水平向减隔震装置还采用卡扣与竖向减隔震装置连接，底座底部的内壁被不锈钢板包覆而形成滑动摩擦面，竖向减隔震装置的下表面凹槽粘贴滑动层，滑动层与不锈钢板形成滑动面，且竖向减隔震装置在底座内滑动，在水平和竖向均通过高阻尼橡胶层的变形进行减隔震，并通过设计分开实现了水平向与竖向的减隔震，避免了水平震动与竖向震动的耦合。

2、本发明通过将水平钢板层和水平高阻尼橡胶层依次交错堆叠，且水平钢板层和水平高阻尼橡胶层之间固定连接，水平向减隔震装置的顶层为水平钢板层，水平向减隔震装置的底层为水平高阻尼橡胶层，当地震发生时，在水平方向上，竖向减隔震装置整体在底板上整体发生滑动，带动水平向减隔震装置的相邻两层水平钢板层发生错动，上部结构或设备产生较大的水平位移，水平高阻尼橡胶层发生变形，从而消耗和隔绝地震能量。

3、本发明通过在下座板的上表面设置下部接齿和环齿中柱，其中环齿中柱位于下座板上表面的中心，且环齿中柱被下部接齿环绕，在上座板的下表面设置有上部接齿，上部接齿与下部接齿围绕环齿中柱依次交错对向布置，环齿中柱、上部接齿和下部接齿之间粘贴填充竖向高阻尼橡胶层，当地震发生时，在竖向方向上，上部接齿与下部接齿发生错动，竖向高阻尼橡胶层发生变形，消耗和隔绝地震能量。

附图说明

图1为本发明的三向剪切大位移三维减隔震支座的等轴测图；

图2为本发明的三向剪切大位移三维减隔震支座的正视图；

图3为本发明的三向剪切大位移三维减隔震支座的爆炸图；

图4为本发明的三向剪切大位移三维减隔震支座的侧视图；

图5为本发明的三向剪切大位移三维减隔震支座的俯视图；

图6为本发明的图2中的A-A处剖面图；

图7为本发明的图2中的B-B处剖面图；

图8为本发明的竖向减隔震装置的正视图；

图9为本发明的图8中的C-C处剖面图；

图10为本发明的水平向减隔震装置的正视图；

图11为本发明的水平向减隔震装置的俯视图；

图12为本发明的图10中的D-D处剖面图。

图中：1、底座；11、底板；12、底座筒壁；13、底座卡齿；2、水平向减隔震装置；21、水平钢板层；22、水平高阻尼橡胶层；3、竖向减隔震装置；31、上座板；32、上部接齿；33、竖向高阻尼橡胶层；34、下座板；35、下部接齿；36、环齿中柱；37、限位卡齿；4、不锈钢板；5、滑动层。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参阅图1-12，一种三向剪切大位移三维减隔震支座，包括底座1、水平向减隔震装置2、竖向减隔震装置3、不锈钢板4和滑动层5，底座1通过螺栓连接固定在设备基础或结构基础上，底座1内设置有水平向减隔震装置2和竖向减隔震装置3，水平向减隔震装置2采用卡扣连接在底座1中，水平向减隔震装置2还采用卡扣与竖向减隔震装置3连接，底座1底部的内壁被不锈钢板4包覆而形成滑动摩擦面，竖向减隔震装置3的下表面凹槽粘贴滑动层5，滑动层5与不锈钢板4形成滑动面，且竖向减隔震装置3在底座1内滑动。

底座1包括底板11、底座筒壁12和底座卡齿13，底板11采用螺栓连接在设备基础或结构基础上，底板11的上表面设置有底座筒壁12，底座筒壁12的内侧设置有用于连接水平向减隔震装置2的底座卡齿13。

水平向减隔震装置2包括水平钢板层21和水平高阻尼橡胶层22，水平钢板层21和水平高阻尼橡胶层22依次交错堆叠而成，且水平钢板层21和水平高阻尼橡胶层22之间固定连接，水平向减隔震装置2的顶层为水平钢板层21，水平向减隔震装置2的底层为水平高阻尼橡胶层22。

水平钢板层21为环形，每层的水平钢板层21的外径和内径均不一样，水平钢板层21外边缘呈现阶梯状分布。

水平高阻尼橡胶层22为环形，每个的水平高阻尼橡胶层22的平面尺寸始终与相邻两个的水平钢板层21的重叠区域尺寸相同，即每层的水平高阻尼橡胶层22的外径等于相邻两层的水平钢板层21的外径的较小者，每层的水平高阻尼橡胶层22的内径等于相邻两层的水平钢板层21的内径的较大者，水平高阻尼橡胶层22外边缘呈现阶梯状分布。

水平向减隔震装置2中外径最大的水平钢板层21设有与底座卡齿13对应的开口，水平向减隔震装置2采用卡扣形式固定在底座筒壁12内。

需要说明的是，水平向减隔震装置2中外径最大的水平钢板层21设有与底座卡齿13对应的开口，水平向减隔震装置2的外径最大的水平钢板层21与底座卡齿13组成卡扣，将水平向减隔震装置2与竖向减隔震装置3组成的整体完全固定在底座筒壁12内。

需要说明的是，当地震发生时，在水平方向上，竖向减隔震装置3整体在底板11上整体发生滑动，带动水平向减隔震装置2的相邻两层水平钢板层21发生错动，上部结构或设备产生较大的水平位移，水平高阻尼橡胶层22发生变形，从而消耗和隔绝地震能量。

竖向减隔震装置3包括上座板31、上部接齿32、竖向高阻尼橡胶层33、下座板34、下部接齿35、环齿中柱36和限位卡齿37，下座板34的上表面设置有下部接齿35和环齿中柱36，其中环齿中柱36位于下座板34上表面的中心，且环齿中柱36被下部接齿35环绕，下部接齿35和环齿中柱36的高度相同。

上座板31的下表面设置有上部接齿32，上部接齿32与下部接齿35围绕环齿中柱36依次交错对向布置，环齿中柱36、上部接齿32和下部接齿35之间粘贴填充竖向高阻尼橡胶层33，下部接齿35的外壁上设置限位卡齿37。

需要说明的是，上部接齿32底面与下座板34上表面之间保留一定空间，下部接齿35顶面与上座板31下表面之间保留一定空间，从而上部接齿32与下部接齿35可以发生相对运动。

需要说明的是，当地震发生时，在竖向方向上，上部接齿32与下部接齿35发生错动，竖向高阻尼橡胶层33发生变形，消耗和隔绝地震能量。

上部接齿32和下部接齿35均为环状，上部接齿32的侧壁倾斜角度为90°-120°，下部接齿35的侧壁倾斜角度为90°-120°。

水平向减隔震装置2中外径最小的水平钢板层21设有与限位卡齿37对应的开口，水平向减隔震装置2采用卡扣形式与竖向减隔震装置3固定连接。

需要说明的是，水平向减隔震装置2中外径最小的水平钢板层21设有与限位卡齿37对应的开口，水平向减隔震装置2顶层的水平钢板层21与限位卡齿37组成卡扣，将水平向减隔震装置2与竖向减隔震装置3固定连接，两者形成整体。

底板11的上表面被不锈钢板4包覆而形成滑动摩擦面，下座板34的下表面凹槽粘贴有滑动层5，滑动层5与不锈钢板4滑动摩擦面组成滑动面，竖向减隔震装置3在底板11上表面滑动，其中滑动层5可采用聚四氟乙烯或其他摩擦材料制成。

工作原理：采用螺栓连接将结构或设备与上座板31连接，底座1固定在基础上，当地震发生时，在水平方向上，竖向减隔震装置3整体在底板11上整体发生滑动，带动水平向减隔震装置2的相邻两层水平钢板层21发生错动，上部结构或设备产生较大的水平位移，水平高阻尼橡胶层22发生变形，从而消耗和隔绝地震能量，在竖向方向上，上部接齿32与下部接齿35发生错动，竖向高阻尼橡胶层33发生变形，消耗和隔绝地震能量，将竖向叠层橡胶与水平向叠层橡胶合理组合，可以实现水平方向和竖向的双重减隔震，其中水平向减隔震装置2和竖向减隔震装置3均可独立工作，分开实现了水平减隔震与竖向减隔震，避免竖向震动与水平震动的耦合，同时通过设计，该三向剪切大位移三维减隔震支座的总高度较低，稳定性好，生产与使用简单灵活，承载能力范围大，可根据实际承载力需求改变水平高阻尼橡胶层22和竖向高阻尼橡胶层33的重叠量、厚度以及层数等参数，且采用卡扣将底座1、水平向减隔震装置2和竖向减隔震装置3连接固定，简单有效，使该三向剪切大位移三维减隔震支座具有良好的整体性，同时便于该三向剪切大位移三维减隔震支座的组装与维修，与一般的三维隔震装置相比，其构造简单、受力合理、支座总高度底、稳定性好，同时具有良好的抗拉拔能力。

综上，本发明的三向剪切大位移三维减隔震支座，在水平和竖向均通过高阻尼橡胶层的变形进行减隔震，并通过设计分开实现了水平向与竖向的减隔震，避免了水平震动与竖向震动的耦合，其原材料和构造简单、受力合理、支座总高度底、稳定性好，同时具有良好的抗拉拔能力。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。