專利名稱：一種單擺復(fù)合三維隔震支座的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種隔震裝置，具體地說(shuō)是能夠有效減少上部結(jié)構(gòu)的水平與豎向地震作用，具有水平-豎向三維隔震功能的一種單擺復(fù)合三維隔震支座，主要用于低層隔 震房屋、隔震地板和重要設(shè)備隔震。
背景技術(shù)：
隔震技術(shù)作為一種結(jié)構(gòu)抗震新技術(shù)，以其優(yōu)良的減震效果、安全性、耐久性和適用 性得到了廣泛的認(rèn)可。其基本原理是通過(guò)在基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)之間設(shè)置隔震層，將輸入地震 波中與結(jié)構(gòu)自振頻率接近的頻率段過(guò)濾掉，控制地震能量向上部結(jié)構(gòu)的傳遞，以達(dá)到隔震、 減震的目的。從當(dāng)前廣泛采用的隔震裝置來(lái)看，由于其本身受到使用條件的限制，不能提供豎 向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因而未能起到隔離或減少豎向地震的作用，只能用于隔離水平方向地震作 用。這意味著在豎向地震作用較大的高烈度地區(qū)，采用隔震技術(shù)后雖然水平地震作用可以 大大降低，但近年來(lái)的強(qiáng)震記錄表明，豎向地震作用不可忽視，其有可能成為結(jié)構(gòu)反應(yīng)的主 要控制因素而導(dǎo)致安全度降低。為提供豎向隔震能力，各國(guó)學(xué)者積極開展研究，提出多種三維隔震方案。我 國(guó)有學(xué)者通過(guò)將疊層橡膠支座與碟形彈簧結(jié)合，制作出三維復(fù)合隔震裝置(專利號(hào) 200510012640，200410012813)。但這種裝置高度較大，其豎向穩(wěn)定性難于控制；并且該裝置 具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不便于設(shè)計(jì)和施工，造價(jià)高昂的缺點(diǎn)，其應(yīng)用受到了限制。還有學(xué)者通過(guò)采 用較為復(fù)雜的機(jī)構(gòu)來(lái)解決水平和豎向減震問(wèn)題(專利號(hào)200510085226)。但由于這些設(shè)計(jì) 過(guò)于復(fù)雜，在地震作用時(shí)，其有效性難于保證，并且由于制作成本太高，限制了其應(yīng)用范圍。除建筑物的隔震外，對(duì)非隔震建筑內(nèi)部的重要儀器設(shè)備和珍貴文物等加以保護(hù)， 以防止地震作用的破壞，也是當(dāng)前人們面臨的一個(gè)重要課題。為此，急需一種能夠在建筑內(nèi) 部設(shè)置的輕便易用、造價(jià)較低的三維隔震裝置。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服上述隔震裝置的各種缺陷，提供一種構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單， 造價(jià)較低，性能穩(wěn)定，便于應(yīng)用的一種單擺復(fù)合三維隔震支座。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種單擺復(fù)合三維隔震支座， 包括位于基礎(chǔ)之上與基礎(chǔ)固定連接的底座，所述底座的底面為平面，其上面為球面滑道，該 球面滑道內(nèi)設(shè)置有在球面滑道上滑動(dòng)的球形滑塊，球形滑塊與球面滑道之間設(shè)置有墊板； 球形滑塊上部設(shè)有由底托和導(dǎo)向桿組成的支承軸，該支承軸的外圍設(shè)置有導(dǎo)向筒，支承軸 的導(dǎo)向桿和導(dǎo)向筒之間設(shè)置有碟型彈簧，該碟型彈簧位于底托之上，所述導(dǎo)向筒的外側(cè)，沿 導(dǎo)向筒周圍設(shè)置有承托，該承托上部設(shè)有用以支撐上部結(jié)構(gòu)的頂板。本實(shí)用新型的優(yōu)選方案是所述的導(dǎo)向筒分為上室和下室兩部分，上室內(nèi)填充有 粘彈性阻尼材料，用導(dǎo)向筒上部的封蓋密封于導(dǎo)向筒內(nèi)；碟型彈簧位于下室內(nèi)部的支承軸導(dǎo)向桿之間。本實(shí)用新型的另一優(yōu)選方案是所述墊板是聚四氟乙烯墊板，鑲嵌于球面滑塊的底面，為球面結(jié)構(gòu)，其球面半徑與球面滑道的球面半徑相同。本實(shí)用新型的另一優(yōu)選方案是所述的滑塊上面為球面，與支承軸底托形成球鉸 結(jié)構(gòu)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是，能夠有效減輕上部結(jié)構(gòu)的水平和豎 向地震作用，能夠有效地抑制水平和豎向地震作用的傳遞，對(duì)上部結(jié)構(gòu)起到很好的保護(hù)作 用。并且，由于其構(gòu)造簡(jiǎn)單，高度低矮，除可用于建筑隔震外，還可單獨(dú)或組合使用于隔震地 板或大型重要設(shè)備隔震。隔震功能穩(wěn)定可靠。并且構(gòu)造簡(jiǎn)單，造價(jià)較低，便于施工和維護(hù)。

圖1是本實(shí)用新型的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型的構(gòu)造剖面結(jié)構(gòu)示意圖圖3是圖2A-A剖視圖。圖4是本實(shí)用新型側(cè)移后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1.導(dǎo)向桿，2.導(dǎo)向筒，3.承托，4.頂板，5.底座，6.基礎(chǔ)，7.粘彈性阻尼材 料，8.碟形彈簧，9.球面滑道，10.支承軸，11.球形滑塊，12.墊板，13.上部結(jié)構(gòu)，14.擺角， 15.螺栓孔。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型專利進(jìn)一步說(shuō)明。本實(shí)施例是一種單擺復(fù)合三維隔震支座，由底座5，導(dǎo)向筒2、導(dǎo)向桿1等組成。見圖1-3，底座5位于支座的下部，是金屬結(jié)構(gòu)，底座5的底面為平面，放置于水平 基礎(chǔ)6上，底座5的上面為球面滑道9，球面滑道9內(nèi)設(shè)置有球形滑塊11。球形滑塊11在球 面滑道9上滑動(dòng)。在球形滑塊11和球面滑道9之間設(shè)置有聚四氟乙烯墊板12。聚四氟乙 烯墊板12鑲嵌于球形滑塊11的底面，為球面構(gòu)造，其球面半徑與球面滑道9的球面半徑相 同，以保證兩者完全接觸。球面滑道9的球面半徑可根據(jù)荷載進(jìn)行設(shè)計(jì)，利用滑動(dòng)面的設(shè)計(jì) 周期延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的水平振動(dòng)周期，有效地減小上部結(jié)構(gòu)13的水平振動(dòng)效應(yīng)；同時(shí)，在球形滑 塊11和球面滑道9之間設(shè)置的聚四氟乙烯墊板12，利用其跟隨球形滑塊11移動(dòng)時(shí)與球面 滑道9之間的摩擦來(lái)消耗水平地震能量，減小地震作用。球形滑塊11的上部是支承軸10， 支承軸10分為底托和導(dǎo)向桿1兩部分。底托固定在球形滑塊11上，導(dǎo)向桿1安裝在底托 上組成支承軸10，支承軸10的外圍設(shè)置導(dǎo)向筒2。導(dǎo)向筒2分為上室和下室兩部分，上室 內(nèi)填充粘彈性阻尼材料7，這些粘彈性阻尼材料7利用導(dǎo)向筒2上部的封蓋密封于導(dǎo)向筒2 內(nèi)。在下室內(nèi)部支承軸導(dǎo)向桿1與導(dǎo)向筒2之間，底托之上設(shè)置碟型彈簧8。通過(guò)設(shè)置于導(dǎo) 向桿1和導(dǎo)向筒2之間的碟型彈簧8，延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)豎向振動(dòng)周期，減小上部結(jié)構(gòu)13豎向振動(dòng) 反應(yīng)的作用。碟型彈簧8的剛度可以根據(jù)隔震需要進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而適用于不同上部荷載條 件；利用碟型彈簧8的彈簧碟片之間的摩擦作用和上室內(nèi)填充的粘彈性阻尼材料7，可以消 耗豎向地震能量，減少上部結(jié)構(gòu)13地震反應(yīng)；通過(guò)導(dǎo)向桿1和導(dǎo)向筒2的配合，控制上部結(jié) 構(gòu)13的振動(dòng)方向，防止上部結(jié)構(gòu)13和支座失穩(wěn)破壞。在導(dǎo)向筒2的外側(cè)，沿導(dǎo)向筒2周圍設(shè)置承托3，承托3上部為頂板4，用以支撐上部結(jié)構(gòu)13。本實(shí)用新型的底座5利用預(yù)埋螺栓通過(guò)設(shè)置于底座5上的螺栓孔15與基礎(chǔ)6連接。頂板4利用預(yù)埋螺栓通過(guò)設(shè)置于頂板4上的螺栓孔與上部結(jié)構(gòu)13連接。本實(shí)用新型的工作原理在水平地震波的作用下，本實(shí)用新型的上部構(gòu)造連同其所支撐的上部結(jié)構(gòu)13 — 起在底座5的球面滑道9內(nèi)滑動(dòng)。由于球形滑塊11的底面上設(shè)置聚四氟乙烯墊板12，在 滑動(dòng)的過(guò)程中兩者完全接觸。聚四氟乙烯墊板12在滑動(dòng)過(guò)程中消耗能量，減小地震波的作 用。由于球形滑塊11的上面為球面，與支承軸10的底托形成球鉸結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)可確保上 部結(jié)構(gòu)13始終保持水平。球面滑道9的半徑可根據(jù)隔震周期計(jì)算確定。球面滑道9外圍 為豎直壁承托3，以保證球形滑塊11不會(huì)滑出支座，造成破壞。如圖3，在水平地震波的作 用下，上部構(gòu)造連同其所支撐的上部結(jié)構(gòu)13 —起在底座5的球面滑道9內(nèi)以較小的擺角14 滑動(dòng)，僅為整體水平移位變形，其支撐的上部結(jié)構(gòu)12無(wú)變化。在豎向地震波的作用下，碟形彈簧8產(chǎn)生變形，以減輕豎向地震波作用，并通過(guò)碟 形彈簧8間的摩擦消耗地震能量。通過(guò)導(dǎo)向桿1和導(dǎo)向筒2的共同作用，限定碟形彈簧8 的變形方向。碟形彈簧8的數(shù)量和參數(shù)可根據(jù)計(jì)算確定。同時(shí)上室內(nèi)部填注的粘彈性阻尼 材料7可進(jìn)一步消耗地震能量。以上公開的僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施例，雖然本實(shí)用新型以較佳的實(shí)施例揭示 如上，但本實(shí)用新型并非局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化，在不脫離本實(shí)用 新型的設(shè)計(jì)思想和范圍內(nèi)，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行各種改動(dòng)和潤(rùn)飾，都應(yīng)落在本實(shí)用新型的保 護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求一種單擺復(fù)合三維隔震支座，包括位于基礎(chǔ)之上與基礎(chǔ)固定連接的底座，其特征在于，所述底座的底面為平面，其上面為球面滑道，該球面滑道內(nèi)設(shè)置有在球面滑道上滑動(dòng)的球形滑塊，球形滑塊與球面滑道之間設(shè)置有墊板；球形滑塊上部設(shè)有由底托和導(dǎo)向桿組成的支承軸，該支承軸的外圍設(shè)置有導(dǎo)向筒，支承軸的導(dǎo)向桿和導(dǎo)向筒之間設(shè)置有碟型彈簧，該碟型彈簧位于底托之上，所述導(dǎo)向筒的外側(cè)，沿導(dǎo)向筒周圍設(shè)置有承托，該承托上部設(shè)有用以支撐上部結(jié)構(gòu)的頂板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單擺復(fù)合三維隔震支座，其特征在于，所述的導(dǎo)向筒分 為上室和下室兩部分，上室內(nèi)填充有粘彈性阻尼材料，用導(dǎo)向筒上部的封蓋密封于導(dǎo)向筒 內(nèi)；碟型彈簧位于下室內(nèi)部的支承軸導(dǎo)向桿之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單擺復(fù)合三維隔震支座，其特征在于，所述墊板是聚四 氟乙烯墊板，鑲嵌于球面滑塊的底面，為球面結(jié)構(gòu)，其球面半徑與球面滑道的球面半徑相 同。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單擺復(fù)合三維隔震支座，其特征在于，所述的滑塊上面 為球面，與支承軸底托形成球鉸結(jié)構(gòu)。
專利摘要一種單擺復(fù)合三維隔震支座，屬于隔震裝置。包括位于基礎(chǔ)之上與基礎(chǔ)固定連接的底座，所述底座的底面為平面，其上面為球面滑道，該球面滑道內(nèi)設(shè)置有在球面滑道上滑動(dòng)的球形滑塊，球形滑塊與球面滑道之間設(shè)置有墊板；球形滑塊上部設(shè)有由底托和導(dǎo)向桿組成的支承軸，該支承軸的外圍設(shè)置有導(dǎo)向筒，支承軸的導(dǎo)向桿和導(dǎo)向筒之間設(shè)置有碟型彈簧，該碟型彈簧位于底托之上，所述導(dǎo)向筒的外側(cè)，沿導(dǎo)向筒周圍設(shè)置有承托，該承托上部設(shè)有用以支撐上部結(jié)構(gòu)的頂板。本實(shí)用新型能夠有效減輕上部結(jié)構(gòu)的水平和豎向地震作用，能夠有效地抑制水平和豎向地震作用的傳遞，對(duì)上部結(jié)構(gòu)起到很好的保護(hù)作用。并且構(gòu)造簡(jiǎn)單，造價(jià)較低，便于施工和維護(hù)。
文檔編號(hào)E04B1/36GK201588304SQ20092025493
公開日2010年9月22日 申請(qǐng)日期2009年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月8日
發(fā)明者宋曉勝, 廖永, 李鵬, 蘇幼坡 申請(qǐng)人:河北理工大學(xué);鵬達(dá)建設(shè)集團(tuán)有限公司;河北省地震工程研究中心