一种三维组合式隔震耗能支座

技术领域

本发明涉及消能减震体系技术领域，特别是一种三维组合式隔震耗能支座。

背景技术

地震是一种突发性和毁灭性的自然灾害，它给人类社会的发展屡屡带来巨大损失，对人类社会构成严重威胁，是最严重的自然灾害之一。我国地处欧亚地震带和环太平洋地震带两大地震带之间，是一个地震活动频度高、强度大、震源浅、分布广的国家，我国大部分城市位于地震区，是世界上地震灾害最严重的国家之一。因此如何确保结构在可能发生的地震作用下安全可靠的运行，最大限度的避免人员伤亡，减轻震灾带来的经济损失，成为工程界极其关注的问题。

另外，随着社会经济及建造技术的发展，高层及超高层建筑结构、大跨空间结构、紧邻地铁的住宅区越来越多，对于结构抗震的要求也随之越来越高。以往的大多数减震产品只是对水平地震作用具有较好的隔震减震作用，对于实现多维隔震有很大困难。

因此，研究出一种既能满足水平与竖向隔震要求，另一方面具有足够的承载力，以满足在静荷载与动力作用下的强度与稳定性要求的隔震支座是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种三维组合式隔震耗能支座，要解决传统减震支座的难以实现多维隔震以及无法满足在静荷载与动力作用下的强度和稳定性要求的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

一种三维组合式隔震耗能支座，包括有从下而上依次设置的铅芯支座、下套筒和上套筒；所述铅芯支座的下连接板与上连接板之间、沿环向间隔连接有钢拉索；

所述下套筒的下端口套设在铅芯支座的上连接板的外侧，在下套筒的顶部设置有水平支撑板；所述水平支撑板的边缘超出下套筒顶面边缘，在水平支撑板的板面上间隔开设有一组穿孔；所述水平支撑板与铅芯支座的上连接板之间、对应一组穿孔的位置处分别设置有第一碟形弹簧；所述第一碟形弹簧处于压缩状态；在一组第一碟形弹簧中分别穿设有支撑轴；所述支撑轴的下端与上连接板连接，支撑轴的上端从穿孔中穿过、超出水平支撑板的顶面；所述水平支撑板与铅芯支座的上连接板之间、沿环向间隔设置有耗能限位条；所述耗能限位条呈卧置的U形，采用钢板条制成，并且耗能限位条的槽口朝向下套筒的竖轴一侧；所述耗能限位条的上端搭接在水平支撑板的顶部，通过螺栓与水平支撑板连接；耗能限位条的下端压接在下连接板的顶部，通过螺栓与下连接板连接；所述上套筒连接在水平支撑板的顶部，且套在一组支撑轴的外侧；在上套筒的顶部设有顶板；在每根支撑轴的外侧、位于上套筒中的部位上均套有第二碟形弹簧；所述第二碟形弹簧处于压缩状态；所述支撑轴上、位于第二碟形弹簧的顶部拧有固定螺母。

优选的，所述上套筒外侧壁上、沿环向间隔焊接有上套筒加劲肋；所述上套筒加劲肋的顶边与顶板连接，上套筒加劲肋的底边与水平支撑板连接.

优选的，所述下套筒外侧壁上、沿环向间隔焊接有下套筒加劲肋；所述下套筒加劲肋的顶边与水平支撑板连接，下套筒加劲肋的底边与下套筒的外侧壁底部连接。

优选的，所述支撑轴呈管状，在支撑轴的管道内注有微膨胀高强水泥砂浆。

优选的，支撑轴位于上套筒中的部位的长度为8cm~50cm。

优选的，所述铅芯支座的上连接板与下连接板之间设置有橡胶层、加劲钢板、封板和铅芯；所述橡胶层和加劲钢板均设置有多层，且多层加劲钢板与多层橡胶层交错设置；所述封板有两块，分别设置在最上部的橡胶层顶部和最下部的橡胶层底部；所述铅芯竖向插设在加劲钢板和橡胶层的中心处；所述上连接板和下连接板分别与对应的封板螺栓连接。

优选的，所述上连接板的底部、沿上连接板的四周边缘间隔设置有上钢丝绳套块；在上钢丝绳套块上开设有水平孔道；所述下连接板的顶部、沿下连接板的四周边缘间隔设置有下钢丝绳套块，并且下钢丝绳套块与上钢丝绳套块一一竖向对应设置；所述下钢丝绳套块上开设有水平孔道；所述钢拉索的上端穿设在上钢丝绳套块的水平孔道中、与上钢丝绳套块连接，钢拉索的下端穿设在上钢丝绳套块的水平孔道中、与下钢丝绳套块上连接。

优选的，所述支撑轴的外侧壁与对应穿孔的侧壁之间留有间距。

与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果。

1、本发明的三维组合式隔震耗能支座，克服了现有支座缺陷，它不仅能在全方位对结构起到隔震减震作用，而且减震效果好，容易复位，稳定性和安全可靠性高。

2、本发明下部的铅芯支座采用橡胶层和钢板层交错布置，提供足够竖向承载力的同时具有极大的水平向变形能力，对水平地震作用具有较好的隔震减震作用，有较好的自复位能力与耗能能力，且对上部结构能够提供足够的竖向承载力；另外，在铅芯支座的上下连接板之间设有具有限位功能的钢拉索，限制铅芯支座在受拉时的竖向位移，使铅芯支座具有一定的抗拉能力。同时，本发明在上套筒内部设置的第二碟形弹簧以及下套筒内设置的第一碟形弹簧可提供一定的竖向缓冲，对竖向地震作用具有较好的滞回性能；碟形弹簧的刚度较大，对上部结构能够提供足够的竖向承载力。除此之外，在铅芯支座的下连接板与水平支撑板之间设置U型的耗能限位条，一方面作为水平与竖直方向变形时候的耗能装置，另一方面在水平与竖直方向有一定的限位功能，从而在保证对上部结构有足够承载力的同时实现隔震支座的多维隔震功能。

3、本发明在地震发生时，通过铅芯支座实现水平方向的隔震要求，并且本发明在铅芯支座上设置钢拉索进行限位，提高铅芯支座的稳定性；另外，本发明的三维组合式隔震耗能支座通过碟形弹簧组和U型的耗能限位条实现竖向的隔震要求；该支座除橡胶层外均为钢件，耐久性耐候性良好，使用寿命长，并且具有足够的承载力，以满足在静荷载与动力作用下的强度与稳定性要求。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

图1是本发明中的三维组合式隔震耗能支座的立体结构示意图。

图2是本发明中的三维组合式隔震耗能支座的正面结构示意图。

图3是本发明中的三维组合式隔震耗能支座的竖向剖面结构示意图。

图4是本发明中的铅芯支座的结构示意图。

附图标记：1－顶板、2－上套筒、3－上套筒加劲肋、4－下套筒、5－下套筒加劲肋、6－铅芯支座、6.1－下连接板、6.2－上连接板、6.3－橡胶层、6.4－加劲钢板、6.5－封板、6.6－铅芯、7－钢拉索、8－耗能限位条、9－第一碟形弹簧、10－支撑轴、11－水平支撑板、12－第二碟形弹簧、13－固定螺母、14－微膨胀高强水泥砂浆、15－穿孔、16－上钢丝绳套块、17－下钢丝绳套块。

具体实施方式

如图1-4所示，这种三维组合式隔震耗能支座，包括有从下而上依次设置的铅芯支座6、下套筒4和上套筒2；所述铅芯支座6的下连接板6.1与上连接板6.2之间、沿环向间隔连接有钢拉索7；

所述下套筒4的下端口套设在铅芯支座6的上连接板6.2的外侧，在下套筒4的顶部设置有水平支撑板11；所述水平支撑板11的边缘超出下套筒4顶面边缘，在水平支撑板11的板面上间隔开设有一组穿孔15；所述水平支撑板11与铅芯支座6的上连接板6.2之间、对应一组穿孔15的位置处分别设置有第一碟形弹簧9；所述第一碟形弹簧9处于压缩状态；在一组第一碟形弹簧9中分别穿设有支撑轴10；所述支撑轴10的下端与上连接板6.2连接，支撑轴10的上端从穿孔15中穿过、超出水平支撑板11的顶面；所述水平支撑板11与铅芯支座6的上连接板6.2之间、沿环向间隔设置有耗能限位条8；所述耗能限位条8呈卧置的U形，并且耗能限位条8的槽口朝向下套筒4的竖轴一侧；所述耗能限位条8的上端搭接在水平支撑板11的顶部，通过螺栓与水平支撑板11连接；耗能限位条8的下端压接在下连接板6.1的顶部，通过螺栓与下连接板6.1连接；所述上套筒2连接在水平支撑板11的顶部，且套在一组支撑轴10的外侧；在上套筒2的顶部设有顶板1；在每根支撑轴10的外侧、位于上套筒2中的部位上均套有第二碟形弹簧12；所述第二碟形弹簧12处于压缩状态；所述支撑轴10上、位于第二碟形弹簧12的顶部拧有固定螺母13。

本实施例中，第一碟形弹簧9和第二碟形弹簧12的形状为圆锥碟状，与传统弹簧不同，功能上有其特殊的作用，主要特点是，负荷大，行程短，所需空间小，组合使用方便，维修换装容易，经济安全性高，适用于空间小，负荷大之精密重机械；其压缩行程最佳使用范围在其最大压缩行程的10%-75%之间。碟形弹簧在较小的空间内承受极大的载荷，与其他类型的弹簧比较，碟形弹簧单位体积的变形能较大，具有良好的缓冲吸震能力，特别是采用叠合组合时，由于表面摩擦阻力作用，吸收冲击和消散能量的作用更显著。

本实施例中，所述上套筒2外侧壁上、沿环向间隔焊接有上套筒加劲肋3；所述上套筒加劲肋3的顶边与顶板1连接，上套筒加劲肋3的底边与水平支撑板11连接。

本实施例中，所述下套筒4外侧壁上、沿环向间隔焊接有下套筒加劲肋5；所述下套筒加劲肋5的顶边与水平支撑板11连接，下套筒加劲肋5的底边与下套筒4的外侧壁底部连接。

本实施例中，所述支撑轴10呈管状，在支撑轴10的管道内注有微膨胀高强水泥砂浆14。

本实施例中，支撑轴10位于上套筒2中的部位的长度为8cm~50cm。

本实施例中，所述铅芯支座6的上连接板6.2与下连接板6.1之间设置有橡胶层6.3、加劲钢板6.4、封板6.5和铅芯6.6；所述橡胶层6.3和加劲钢板6.4均设置有多层，且多层加劲钢板6.4与多层橡胶层6.3交错设置；所述封板6.5有两块，分别设置在最上部的橡胶层6.3顶部和最下部的橡胶层6.3底部；所述铅芯6.6竖向插设在加劲钢板6.4和橡胶层6.3的中心处；所述上连接板6.2和下连接板6.1分别与对应的封板6.5螺栓连接。

本实施例中，所述上连接板6.2的底部、沿上连接板6.2的四周边缘间隔设置有上钢丝绳套块16；在上钢丝绳套块16上开设有水平孔道；所述下连接板6.1的顶部、沿下连接板6.1的四周边缘间隔设置有下钢丝绳套块17，并且下钢丝绳套块17与上钢丝绳套块16一一竖向对应设置；所述下钢丝绳套块17上开设有水平孔道；所述钢拉索7的上端穿设在上钢丝绳套块16的水平孔道中、与上钢丝绳套块16连接，钢拉索7的下端穿设在下钢丝绳套块17的水平孔道中、与下钢丝绳套块17上连接。

本实施例中，所述支撑轴10的外侧壁与对应穿孔15的侧壁之间留有间距。

本实施例中，第一碟形弹簧9设于所述下套筒4内部，套在所述支撑轴10上，第一碟形弹簧9的下端置于铅芯支座6的上连接板6.2上，第一碟形弹簧9的上端与水平支撑板11接触不连接。

本实施例中，支撑轴10的数量可以为五条或者四条，设于所述上套筒2、下套筒4内部；所述支撑轴10竖直穿过所述水平支撑板11所开的穿孔15，上端由固定螺母13进行预紧固定，下端与铅芯支座6的上连接板6.2连接；所述支撑轴10上部设有顶紧在固定螺母13和水平支撑板11之间的第二碟形弹簧12，下部设有顶紧在水平支撑板11与铅芯支座6的上连接板6.2之间的第一碟形弹簧9。

本实施例中，耗能限位条8采用钢板条制成，耗能限位条8的数量为十六根或者十二条，且均匀布置在水平支撑板11与铅芯支座6的下连接板6.1的四周，一端置于所述水平支撑板11上，与其通过螺栓固定连接，另一端置于所述铅芯支座6的下连接板6.1上，与其通过螺栓固定连接。

本实施例中，所述支撑轴10竖直穿过所述水平支撑板11所开的穿孔，与之接触不连接。

本实施例的工作原理为：地震时，下部的铅芯支座6在水平方向可以有较大的位移，对水平地震作用具有较好的隔震减震作用，有较好的自复位能力与耗能能力，且对上部结构能够提供足够的竖向承载力，另外在铅芯支座6的上下连接板之间设置钢拉索，用以限制铅芯支座6受拉时的竖向位移，使铅芯支座6具有一定的抗拉能力。同时上套筒2内部的第二碟形弹簧12和下套筒内的第一碟形弹簧9可提供可提供一定的竖向缓冲，对竖向地震作用具有较好的滞回性能；另外碟形弹簧的刚度较大，对上部结构能够提供足够的竖向承载力。同时在铅芯支座6的下连接板6.1与水平支撑板11之间设置耗能限位条8，一方面作为水平与竖直方向变形时候的耗能装置，另一方面在水平与竖直方向有一定的限位功能，从而在保证对上部结构有足够承载力的同时实现隔震支座的多维隔震功能。

上述实施例并非具体实施方式的穷举，还可有其它的实施例，上述实施例目的在于说明本发明，而非限制本发明的保护范围，所有由本发明简单变化而来的应用均落在本发明的保护范围内。