專利名稱：疊層橡膠支座變剛度保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種隔震用疊層橡膠支座變剛度保護(hù)裝置，屬于結(jié)構(gòu)隔震控制與振動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域。主要用于房屋及橋梁等建筑物基礎(chǔ)隔震裝置的保護(hù)，特別是適用于使用疊層橡膠支座作為介質(zhì)的隔震技術(shù)方面。
背景技術(shù)：
在橋梁、建筑工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)施工中，必須考慮到地震、振動(dòng)等對(duì)工程結(jié)構(gòu)造成的影響。支座是工程建設(shè)中大量應(yīng)用的一種結(jié)構(gòu)隔震裝置，其不但要把建筑結(jié)構(gòu)的上部結(jié)構(gòu)的重量傳遞給下部結(jié)構(gòu)，而且還要具有減隔震的作用。
疊層橡膠支座隔震是一種較為成熟的工程隔震技術(shù)，通過(guò)隔震裝置，把建筑物上部結(jié)構(gòu)和地基基礎(chǔ)“隔離”，改變上部結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性，可以極大地減輕地震對(duì)上部結(jié)構(gòu)的動(dòng)力作用，從而達(dá)到“以柔克剛”的減震效果。目前主要應(yīng)用的形式有天然橡膠疊層橡膠支座、高阻尼疊層橡膠支座、鉛芯疊層橡膠支座、內(nèi)包阻尼體疊層橡膠支座等?，F(xiàn)有技術(shù)中，疊層橡膠支座的阻尼和剛度參數(shù)一旦選定后，在工作過(guò)程中這些參數(shù)就無(wú)法再進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而限制了疊層橡膠隔震支座的隔震性能，所以其僅適用于短周期的中低層建筑和剛性結(jié)構(gòu)，而對(duì)高層和超高層建筑不太適用?，F(xiàn)有疊層橡膠支座固定的參數(shù)限制了疊層橡膠支座應(yīng)用范圍，也使疊層橡膠支座的發(fā)展空間受到限制。
中低層的砌體房屋采用疊層橡膠支座進(jìn)行基礎(chǔ)隔震，可以較大地提高抗震能力，但也存在一些不足。疊層橡膠支座隔震的基本原理是將剛性房屋的基本周期延長(zhǎng)，一般設(shè)計(jì)取1.5秒～2.0秒，這樣可以大大降低結(jié)構(gòu)對(duì)能量集中在高頻部分的地震波的響應(yīng)，但對(duì)地震波中的低頻部分仍存在發(fā)生類共振的可能性。當(dāng)?shù)卣疠^強(qiáng)時(shí)，由于低頻部分含有的能量也相應(yīng)增加，結(jié)構(gòu)反應(yīng)將會(huì)明顯增大，特別當(dāng)?shù)卣饎?dòng)能量集中在低頻段時(shí)，結(jié)構(gòu)反應(yīng)會(huì)更大。由于隔震層的剛度比上部結(jié)構(gòu)層間剛度小100倍，甚至更小，變形將集中發(fā)生在隔震層。出于經(jīng)濟(jì)方面的考慮，疊層橡膠支座直徑不可能用得太大，其水平位移就有可能會(huì)超過(guò)其變形極限，導(dǎo)致失穩(wěn)現(xiàn)象發(fā)生。

發(fā)明內(nèi)容
為了提高疊層橡膠支座適用范圍，防止疊層橡膠支座變形失穩(wěn)，本發(fā)明提出了一種疊層橡膠支座變剛度保護(hù)裝置。
本發(fā)明的一種疊層橡膠支座變剛度保護(hù)裝置按照?qǐng)D1-圖6所示的技術(shù)方案實(shí)施。該裝置主要由固定箱體1、疊層橡膠支座9、彈簧2、插頭3、插槽4、滾動(dòng)支架5和螺桿6組成。在疊層橡膠支座9的上、下表面分別是疊層橡膠支座9的上連接板7和下連接板17，上連接板7上設(shè)置有與上部結(jié)構(gòu)12連接的固定螺栓18。下連接板17通過(guò)固定螺栓18與固定箱體1的箱底板連接。
在上連接板7的四個(gè)側(cè)面幾何中心處均設(shè)置有通過(guò)螺栓11連接的插頭3。在固定箱體1的四個(gè)側(cè)壁上均開(kāi)有螺桿孔16，將螺桿6穿過(guò)此孔。在固定箱體1內(nèi)側(cè)壁的螺桿6段上套裝彈簧2，在固定箱體1外側(cè)壁的螺桿6段上也套裝彈簧2，并在螺桿6的端部設(shè)置固定彈簧2的擋板和螺母8構(gòu)成串聯(lián)彈簧組。固定箱體1內(nèi)側(cè)壁的螺桿6的端部連接插槽4。在插槽4與固定箱體1的箱底板之間設(shè)置有滾動(dòng)支架5。滾動(dòng)支架5的上端支撐插槽4，滾動(dòng)支架5的下端滾動(dòng)坐落在固定箱體1的箱底板上。插頭3、插槽4和螺桿6的中心位于同一水平線。
所述的一種疊層橡膠支座變剛度保護(hù)裝置，所述插槽4由銷子13、軟彈簧14、小螺栓15和插槽4本體組成。其結(jié)構(gòu)形式為在扁正方體的插槽4本體的一面開(kāi)圓形槽。槽的四壁均設(shè)置穿過(guò)槽壁的帶空腔的小螺栓15。在小螺栓15的空腔內(nèi)放置一端與銷子13連接的軟彈簧14。在扁正方體的插槽4本體的另一面中心位置開(kāi)一與螺桿6連接的螺紋孔。
所述的一種疊層橡膠支座變剛度保護(hù)裝置，所述固定箱體1的四個(gè)側(cè)壁上均開(kāi)有2個(gè)以上的螺桿孔16?？梢詫?組以上的由彈簧2、螺桿6、螺母8和擋板10組成的串聯(lián)彈簧組并聯(lián)，然后與插槽4連接。
本發(fā)明的一種疊層橡膠支座變剛度保護(hù)裝置的工作原理和各部件作用如下所述。該裝置利用了彈簧剛度的可調(diào)節(jié)性。當(dāng)受動(dòng)力荷載時(shí)，若疊層橡膠剪切變形過(guò)大即水平位移過(guò)大，超過(guò)插頭3和插槽4預(yù)留距離d(d值為疊層橡膠支座9直徑的30％-50％)后，插頭3便插入插槽4內(nèi)，使得插頭3、插槽4和彈簧2連為一體不再分開(kāi)(如圖2所示)，并隨同疊層橡膠支座9一起運(yùn)動(dòng)，從而改變疊層橡膠支座9的水平剛度，使其遠(yuǎn)離結(jié)構(gòu)的共振狀態(tài)，從而達(dá)到減小疊層橡膠支座9過(guò)大變形的目的。等振動(dòng)結(jié)束后，可通過(guò)插槽4上的小螺栓15人為將插頭3、插槽4進(jìn)行分離。
該裝置可以更換不同剛度的彈簧2來(lái)適應(yīng)不同剛度的需要。也可通過(guò)在固定箱體1側(cè)壁上的螺桿孔16，將彈簧2、螺桿6、螺母8和擋板10組成的串聯(lián)彈簧組并聯(lián)，滿足疊層橡膠支座9不同剛度的需要。
該裝置所采用的疊層橡膠支座9可以是天然橡膠疊層橡膠支座、高阻尼疊層橡膠支座、鉛芯疊層橡膠支座、內(nèi)包阻尼體疊層橡膠支座等本發(fā)明的一種疊層橡膠支座變剛度保護(hù)裝置具有響應(yīng)速度快；能夠適應(yīng)不同剛度需要被動(dòng)的對(duì)橡膠支座水平剛度進(jìn)行調(diào)節(jié)；具有主動(dòng)變剛度控制裝置能動(dòng)地避開(kāi)地震動(dòng)頻率的特性，所以其減震及抗震能力強(qiáng)，并大大提高了適用范圍。該裝置還具有設(shè)備簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、構(gòu)件無(wú)磨損、拆裝方便、可靠性好，無(wú)能耗和防止疊層橡膠支座失穩(wěn)破壞的優(yōu)點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明的疊層橡膠支座變剛度保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)剖視圖。
圖2是疊層橡膠支座水平位移過(guò)大，超過(guò)預(yù)留距離時(shí)本發(fā)明的疊層橡膠支座變剛度保護(hù)裝置的工作狀態(tài)圖。
圖3是本發(fā)明的疊層橡膠支座變剛度保護(hù)裝置的俯視圖；圖4是本發(fā)明的疊層橡膠支座變剛度保護(hù)裝置插槽結(jié)構(gòu)剖視圖和左視剖面圖；
圖5是本發(fā)明的疊層橡膠支座變剛度保護(hù)裝置的插頭結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本發(fā)明的疊層橡膠支座變剛度保護(hù)裝置的插槽中銷子結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1、固定箱體，2、彈簧，3、插頭，4、插槽，5、滾動(dòng)支架，6、螺桿，7、上連結(jié)板，8、螺母，9、疊層橡膠支座，10、擋板，11、螺栓，12、上部結(jié)構(gòu)，13、銷子，14、軟彈簧，15、小螺栓，16、螺桿孔，17、下連接板，18、固定螺栓。
具體實(shí)施例方式
按照?qǐng)D1～圖6所示的本發(fā)明的疊層橡膠支座變剛度保護(hù)裝置的技術(shù)方案將市售和設(shè)計(jì)加工的部件組裝為一體，實(shí)現(xiàn)該裝置。該裝置中，各部件之間均采用常規(guī)螺栓、螺紋連接方式。
權(quán)利要求
1.一種疊層橡膠支座變剛度保護(hù)裝置，其特征在于該裝置主要由固定箱體(1)、疊層橡膠支座(9)、彈簧(2)、插頭(3)、插槽(4)、滾動(dòng)支架(5)和螺桿(6)組成；在疊層橡膠支座(9)的上、下表面分別是疊層橡膠支座(9)的上連接板(7)和下連接板(17)，上連接板(7)上設(shè)置有與上部結(jié)構(gòu)(12)連接的螺栓(18)、下連接板(17)通過(guò)固定螺栓(18)與固定箱體(1)的箱底板連接，在上連接板(7)的四個(gè)側(cè)面幾何中心處均設(shè)置有通過(guò)螺栓(11)連接的插頭(3)；在固定箱體(1)的四個(gè)側(cè)壁上均開(kāi)有螺桿孔(16)，將螺桿(6)穿過(guò)此孔；在固定箱體(1)內(nèi)側(cè)壁的螺桿(6)段上套裝彈簧(2)、在固定箱體1外側(cè)壁的螺桿(6)段上也套裝彈簧(2)、并在螺桿(6)的端部設(shè)置固定彈簧(2)的檔板(10)和螺母(8)構(gòu)成串聯(lián)彈簧組；固定箱體(1)內(nèi)側(cè)壁的螺桿(6)的端部連接插槽(4)；在插槽(4)與固定箱體(1)的箱底板之間設(shè)置有滾動(dòng)支架(5)，滾動(dòng)支架(5)的上端支撐插槽(4)，滾動(dòng)支架(5)的下端滾動(dòng)坐落在固定箱體(1)的箱底板上；插頭(3)、插槽(4)和螺桿(6)的中心位于同一水平線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種疊層橡膠支座變剛度保護(hù)裝置，其特征在于插槽(4)由銷子(13)、軟彈簧(14)、小螺栓(15)和插槽(4)本體組成；其結(jié)構(gòu)形式為在扁正方體的插槽(4)本體的一面開(kāi)有槽，槽的四壁均設(shè)置穿過(guò)槽壁的帶空腔的小螺栓(15)，在小螺栓(15)的空腔內(nèi)放置一端與銷子(13)連接的軟彈簧(14)；在扁正方體的插槽(4)本體的另一面中心位置開(kāi)一與螺桿(6)連接的螺紋孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種疊層橡膠支座變剛度保護(hù)裝置，其特征在于固定箱體(1)的四個(gè)側(cè)壁上均開(kāi)有2個(gè)以上的螺桿孔(16)；將2組以上的由彈簧(2)、螺桿(6)、螺母(8)和檔板(10)構(gòu)成的串聯(lián)彈簧組并聯(lián)，然后與插槽(4)連接。
全文摘要
一種疊層橡膠支座變剛度保護(hù)裝置，屬于結(jié)構(gòu)震動(dòng)隔離與振動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域。該裝置主要包括有固定箱體、疊層橡膠支座、彈簧、插頭、插槽、滾動(dòng)支架和螺桿。插頭與疊層橡膠支座連接為一體，插槽與串聯(lián)彈簧組連接，串聯(lián)彈簧組固定在固定箱體側(cè)壁上。當(dāng)疊層橡膠水平位移過(guò)大，超過(guò)插頭3和插槽4預(yù)留距離后，插頭3便插入插槽4內(nèi)，使得插頭3、插槽4和彈簧2連為一體不再分開(kāi)，并隨同疊層橡膠支座一起運(yùn)動(dòng)，從而改變疊層橡膠支座9的水平剛度，達(dá)到減小疊層橡膠支座過(guò)大變形的目的。該裝置具有響應(yīng)速度快；能夠適應(yīng)不同剛度需要被動(dòng)的對(duì)橡膠支座水平剛度進(jìn)行調(diào)節(jié)；具有主動(dòng)變剛度控制裝置能動(dòng)地避開(kāi)地震動(dòng)頻率的特性。其還具有設(shè)備簡(jiǎn)單、體積小、無(wú)能耗的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)E04B1/98GK1664403SQ20051006446
公開(kāi)日2005年9月7日 申請(qǐng)日期2005年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月18日
發(fā)明者楊林, 周錫元, 蘇幼坡, 崔畔起 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)