專利名稱：一種復(fù)合抗拉疊層橡膠隔震支座的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于抗震(或振)的建筑構(gòu)件，具體涉及一種疊層橡膠隔震 支座。
背景技術(shù)：
疊層橡膠隔震支座是防震動(dòng)工程中常用的二維隔震構(gòu)件，該構(gòu)件主要是在上下連 接板間模壓硫化一橡膠與鋼板交替疊合層構(gòu)成。這種疊層橡膠隔震支座不僅可承載建筑物 等恒定載荷，而且具有良好的水平變形能力和阻尼耗能能力，因此可有效地把建筑物與地 震的水平作用隔開(kāi)。但是，現(xiàn)有的疊層橡膠隔震支座的抗拉能力相對(duì)較差，很難滿足高層建 筑的隔震的要求，因?yàn)榈卣鸨旧砭哂卸嗑S特性，尤其是位于地震的高烈度區(qū)很容易造成高 層建筑搖擺甚至傾覆，要求隔震支座能承受巨大的拉力。拉伸應(yīng)力在某一數(shù)值前支座表現(xiàn) 為彈性，超過(guò)這一數(shù)值，則表現(xiàn)為屈服，過(guò)屈服點(diǎn)后，雖外觀未見(jiàn)損傷，但內(nèi)部由于受拉伸變 形作用會(huì)產(chǎn)生許多空孔，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)橡膠層斷裂或橡膠/鋼板界面粘合破壞。國(guó)知局2007年8月29日授權(quán)公告了“一種具有抗拉作用的疊層橡膠隔震支 座”(授權(quán)公告號(hào)為CN200940296)的實(shí)用新型專利，該專利方案的特征是在橡膠墊體內(nèi)繞 對(duì)稱中心線環(huán)形均布至少三只柔性抗拉構(gòu)件，該柔性抗拉構(gòu)件的中部彎曲置于橡膠墊的中 心孔內(nèi)，兩頭固定在橡膠墊的上下兩端面上，并要求柔性抗拉構(gòu)件的伸展長(zhǎng)度不大于橡膠 墊的拉伸彈性變形量。上述實(shí)用新型方案雖然既可提高高層建筑物的抗搖擺甚至傾覆的 能力，還可可有效地保護(hù)橡膠墊和隔震支座的整體結(jié)構(gòu)不被破壞，但是由于所述的柔性抗 拉構(gòu)件為鋼絲繩，因此明顯存在下述不足1、鋼絲繩的拉伸彈性變形量極小，當(dāng)?shù)卣饘⒔ㄖ?物拋起或使之搖擺時(shí)無(wú)法產(chǎn)生阻尼耗能作用；2、鋼絲繩是一種非彈性構(gòu)件，其張緊程度很 難控制，緊了影響橡膠墊的剪切變形，松了會(huì)失去對(duì)橡膠墊受拉時(shí)的保護(hù)作用；3、由于受拉 的初期鋼絲繩可自由伸展長(zhǎng)度，整個(gè)支座的早期剛度是由疊層橡膠的材料的物理特性所決 定，因此無(wú)法根據(jù)實(shí)際需要對(duì)支座的早剛度進(jìn)行預(yù)設(shè)調(diào)整，顯然無(wú)法控制建筑物的風(fēng)載反 應(yīng)和抵抗微震動(dòng)；4、當(dāng)建筑物的位移量不在鋼絲繩的拉伸彈性變形范圍內(nèi)時(shí)，無(wú)法給建筑 物的復(fù)位提供附加拉力，因此當(dāng)建筑物質(zhì)量較大時(shí)僅靠橡膠墊自身的剛度往很能使建筑物 完全復(fù)位；5、鋼絲繩設(shè)置在橡膠墊的中心孔內(nèi)，當(dāng)支座單邊受拉時(shí)(如建筑物傾覆時(shí))，對(duì) 受拉側(cè)的疊層橡膠起不到保護(hù)作用，支座受拉側(cè)的疊層橡膠仍有被撕裂的危險(xiǎn)。
發(fā)明內(nèi)容鑒于現(xiàn)有技術(shù)存在上述不足，本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是進(jìn)一步改善疊層 橡膠隔震支座的壓縮和剪切阻尼耗能效果以及抗拉伸破壞能力。本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)解決方案是一種復(fù)合抗拉疊層橡膠隔震支座，該支座包括上連接板、下連接板和夾持在上下 兩連接板之間的疊層橡膠彈性體，其特征是，疊層橡膠彈性體的體內(nèi)繞其垂直中心線均布有若干個(gè)與所述中心線平行的圓柱孔，每一圓柱孔兩頭的疊層橡膠彈性體的上封板和下封板上分別設(shè)有一通孔；每一圓柱孔內(nèi)設(shè)有一圓柱螺旋彈簧并注有彈性膠泥，其中，繞制圓柱螺旋彈簧的螺旋 體的鋼絲分別向兩頭延伸，穿出所述通孔后分別與上連接板和下連接板固定連接，所述的 彈性膠泥為甲基硅橡膠或甲基乙烯基苯基硅橡膠；每一所述的通孔內(nèi)分別設(shè)有與繞制圓柱螺旋彈簧的螺旋體的鋼絲相匹配的密封圈。本實(shí)用新型所述的隔震支座，其中，上連接板和下連接板上與所述通孔相對(duì)處分 別設(shè)有階梯孔，繞制圓柱螺旋彈簧的螺旋體的鋼絲的兩頭分別延伸至階梯孔內(nèi)，端頭分別 設(shè)一徑向擴(kuò)張的T形頭，該T形頭與所述階梯孔的內(nèi)壁分別焊接成一體。上述繞制圓柱螺旋 彈簧的螺旋體的鋼絲與上連接板和下連接板固定連接結(jié)構(gòu)可顯著提高二者連接的可靠性。本實(shí)用新型所述的隔震支座，其中，位于下連接板上的梯孔內(nèi)的T形頭是由繞制 圓柱螺旋彈簧的螺旋體的鋼絲頭徑向擴(kuò)展形成，位于上連接板上的梯孔內(nèi)的T形頭是在繞 制圓柱螺旋彈簧的鋼絲頭上螺紋連接并固定一沉頭圓螺母構(gòu)成。上述改進(jìn)方案不僅便于圓 柱螺旋彈簧的安裝，而且可通過(guò)沉頭圓螺母調(diào)整圓柱螺旋彈簧預(yù)拉長(zhǎng)度，進(jìn)而使調(diào)整整個(gè) 支座早期抗拉剛度變得更加便利。為了提高早期剛度，以控制建筑物風(fēng)載反應(yīng)和抵抗地基的微震動(dòng)，本實(shí)用新型所 述復(fù)合抗拉疊層橡膠隔震支座的疊層橡膠彈性體內(nèi)還可增設(shè)若干根鉛棒，該鉛棒豎向橫穿 所述的疊層橡膠彈性體并繞疊層橡膠彈性體的垂直中心線均勻分布。當(dāng)所述的鉛棒為一根 時(shí)，便將其設(shè)置在疊層橡膠彈性體的中心。根據(jù)彈性膠泥的化學(xué)和物理特性可知，它的阻尼耗能效果除了與其粘彈性和可壓 縮性有關(guān)外，其流動(dòng)速度也是一個(gè)重要因素。因此，本實(shí)用新型所述的圓柱孔的內(nèi)徑與圓柱 螺旋彈簧的外徑之差控制在3 5mm為宜。本實(shí)用新型所述的復(fù)合抗拉疊層橡膠隔震支座可以是圓形的，也可以是矩形的， 即當(dāng)疊層橡膠彈性體是圓柱形時(shí)，上下連接板可以是圓形的鋼板，也可以是方形的鋼板；當(dāng) 疊層橡膠彈性體是方形時(shí)，上下連接板則是方形的鋼板。由于本實(shí)用新型所述復(fù)合抗拉疊層橡膠隔震支座在常見(jiàn)疊層橡膠隔震支座基礎(chǔ) 上于疊層橡膠彈性體體內(nèi)增設(shè)圓柱螺旋彈簧并注有彈性膠泥構(gòu)成的，因此當(dāng)?shù)卣鹗垢粽?支座受剪或/和受壓變形時(shí)，所述圓柱孔內(nèi)的圓柱螺旋彈簧必然隨之伸長(zhǎng)或縮短而吸收能 量，同時(shí)圓柱孔內(nèi)彈性膠泥也跟隨產(chǎn)生相應(yīng)的形狀變化和體積變化而吸收外力所產(chǎn)生的能 量。此外，在上述過(guò)程中，圓柱螺旋彈簧的螺旋體迫使彈性膠泥在疊層橡膠彈性體體內(nèi)的圓 柱孔中高速流動(dòng)，將一部分外力轉(zhuǎn)化為熱能而消散。由上述分析可見(jiàn)，本實(shí)用新型所述的隔 震支座在圓柱螺旋彈簧和彈性膠泥的聯(lián)合作用下，不僅改善了阻尼耗能效果，而且顯著提 高了剪切拉伸強(qiáng)度，尤其地震中建筑物發(fā)生水平或/和沉降位移時(shí)，圓柱螺旋彈簧的剛彈 性為建筑物復(fù)位的提供了附加拉力。此外本實(shí)用新型較現(xiàn)有技術(shù)還具有以下突出的優(yōu)點(diǎn)和 顯著的效果1、圓柱螺旋彈簧的彈性變形量遠(yuǎn)大于疊層橡膠彈性體的彈性變形量，且其張 力與變形量呈線性變化，不存在其它不確定的因素，因此設(shè)計(jì)計(jì)算方便且容易使理論計(jì)算 與實(shí)際效果一致；2、可通過(guò)調(diào)整圓柱螺旋彈簧預(yù)拉伸程度來(lái)調(diào)整其預(yù)設(shè)拉應(yīng)力，從而達(dá)到 預(yù)設(shè)整個(gè)支座早期抗拉剛度的目的；3、圓柱螺旋彈簧具有較好的剛彈性，當(dāng)支座遭到破壞 性的拉伸時(shí)，圓柱螺旋彈簧便進(jìn)入拉伸工作狀態(tài)，為支座提供附加的抗拉力，可有效保護(hù)中 部的疊層橡膠彈性體。
圖1 4為本實(shí)用新型所述復(fù)合抗拉疊層橡膠隔震支座的一個(gè)具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，圖1為主視圖(圖2的A-A剖視)，圖2為俯視圖，圖3為圖1的B-B剖面圖， 圖4為圖1中圓柱螺旋彈簧與上連接板或下連接板的連接結(jié)構(gòu)的放大圖。圖5和圖6為本實(shí)用新型所述復(fù)合抗拉疊層橡膠隔震支座的另一具體實(shí)施例的結(jié) 構(gòu)示意圖，其中，圖5為主視圖，圖6為圖5的C-C剖面圖。圖7 9為本實(shí)用新型所述復(fù)合抗拉疊層橡膠隔震支座的再一具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu) 示意圖，其中，圖7為主視圖，圖8為俯視圖，圖9為圖7的D-D剖面圖。圖10為本實(shí)用新型所述復(fù)合抗拉疊層橡膠隔震支座的又一具體實(shí)施例的橫截面 結(jié)構(gòu)示意圖。圖Ila Ilc為本實(shí)用新型所述復(fù)合抗拉疊層橡膠隔震支座在各種受力狀態(tài)下圓 柱孔及其內(nèi)的圓柱螺旋彈簧和彈性膠泥的工作狀態(tài)，其中，圖Ila為剪切狀態(tài)，圖lib為壓 縮狀態(tài)，圖Ilc為拉伸狀態(tài)。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)描述，以便公眾更好地掌握本實(shí)用新 型的實(shí)施手段，充分理解本實(shí)用新型所具有的有益效果，但本實(shí)用新型不受所述實(shí)施例限 制。參見(jiàn)圖1 3，疊層橡膠彈性1由一層橡膠1-1與一鋼板1-2交替疊合后模壓硫 化構(gòu)成，在模壓硫化的過(guò)程中其周邊自然形成橡膠保護(hù)層1-3 ；所述的疊層橡膠彈性1上下 兩頭的上封板1-4和下封板1-5較中間的鋼板1-2厚，利用其上所設(shè)的螺孔采用螺釘7將 整個(gè)疊層橡膠彈性1固定在上連接板2和下連接板3中間。所述疊層橡膠彈性1的中心設(shè) 有中心孔5，環(huán)繞中心孔5的軸線均勻分布有橫截面為圓的圓柱孔10，每一圓柱孔10兩頭 的疊層橡膠彈性體1的上封板1-4和下封板1-5上分別設(shè)有一通孔，與之相對(duì)處的上連接 板2和下連接板3上分別設(shè)有階梯孔6。所述的每一圓柱孔10內(nèi)設(shè)有一圓柱螺旋彈簧4， 并注有材料為甲基乙烯基苯基硅橡膠的彈性膠泥12。上封板1-4和下封板1-5上所設(shè)的 每一通孔內(nèi)設(shè)有一 0型密封圈11，繞制圓柱螺旋彈簧4的螺旋體4-1兩頭的鋼絲分別向兩 頭延伸，穿出0型密封圈11的中心孔后分別延伸至階梯孔6內(nèi)，端頭分別設(shè)一徑向擴(kuò)張的 T形頭4-2，該T形頭4-2與所述階梯孔6的內(nèi)壁分別焊接成一體，將圓柱螺旋彈簧4的螺 旋體4-1固定于上連接板2和下連接板3之間。參見(jiàn)圖4，本例中每一圓柱螺旋彈簧4兩頭的T形頭4-2的具體構(gòu)成如下所述位 于下連接板3上的梯孔內(nèi)6的T形頭4-2是由繞制圓柱螺旋彈簧4的螺旋體4-1的鋼絲頭 徑向擴(kuò)展形成，位于上連接板2上的梯孔內(nèi)6的T形頭4-2是在繞制圓柱螺旋彈簧4的鋼 絲頭上螺紋連接并焊接固定一沉頭圓螺母9構(gòu)成。參見(jiàn)圖1，本例中圓柱孔10的內(nèi)徑D與圓柱螺旋彈簧4的外徑d之差為3mm。參見(jiàn)圖5和圖6，本例是在圖1 4所示實(shí)施例的基礎(chǔ)增設(shè)鉛棒8獲得。具體改進(jìn) 方法是，圓柱孔10內(nèi)所注入的彈性膠泥12為甲基硅橡膠，將圖1 4所示實(shí)施例中的中心 孔5的孔徑擴(kuò)展并壓入鉛棒8，圓柱孔10的內(nèi)徑D與圓柱螺旋彈簧4的外徑d之差為4mm，其它結(jié)構(gòu)與圖1 4所示實(shí)施例相同。參見(jiàn)圖7 9，本例為一種矩形結(jié)構(gòu)的支座，該支座是圖5和6所示實(shí)施例的一種變形產(chǎn)品，它與圖5和6所示實(shí)施例不同之處在于，上連接板2和下連接板3均為矩形鋼板， 疊層橡膠彈性1為一種橫截面為矩形的六面體，該六面體的體內(nèi)除中心孔5外，還設(shè)有八個(gè) 橫截面為圓的圓柱孔10，八個(gè)圓柱孔10繞中心孔5的軸線均勻分布并與中心孔5共同形成 一 3X3的點(diǎn)陣，每一圓柱孔10內(nèi)設(shè)有一圓柱螺旋彈簧4并注有材料為甲基乙烯基苯基硅 橡膠的彈性膠泥12 ；圓柱孔10的內(nèi)徑D與圓柱螺旋彈簧4的外徑d之差為5mm。參見(jiàn)圖10，本例是在圖7 9所示實(shí)施例的基礎(chǔ)上作下述變化形成的，將鉛棒8由 一根增加至四根，并繞橫截面為矩形的疊層橡膠彈性1的垂直中心線對(duì)角分布。圓柱螺旋彈簧4和彈性膠泥12是完成本實(shí)用新型發(fā)明任務(wù)的核心構(gòu)件，以下結(jié)合 圖Ila Ilc和圖4簡(jiǎn)要介紹其工作原理，以便公眾更好地理解本實(shí)用新型所能達(dá)到的技 術(shù)效果。參見(jiàn)圖Ila和圖4，裝配時(shí)擰動(dòng)上連接板3的階梯孔6內(nèi)的沉頭圓螺母9，將圓柱 螺旋彈簧4的拉應(yīng)力調(diào)整到設(shè)計(jì)值，然后將沉頭圓螺母9與繞制圓柱螺旋彈簧4的鋼絲頭 和階梯孔6的內(nèi)壁焊死。此時(shí)，在分布于疊層橡膠彈性1體內(nèi)的圓柱螺旋彈簧4和彈性膠 泥12的共同作用下，整個(gè)隔震支座便獲得所需要的早期拉伸剛度。參見(jiàn)圖11a，當(dāng)?shù)卣鹚a(chǎn) 生的強(qiáng)大剪力傳遞到上連接板2和下連接板3時(shí)，圓柱螺旋彈簧4便隨上連接板2和下連 接板3的相對(duì)位移而傾斜并拉長(zhǎng)，一旦外力撤消，圓柱螺旋彈簧4的內(nèi)張力便作用在上連接 板2和下連接板3上，為建筑物復(fù)位提供拉力；另一方面，盡管疊層橡膠彈性體1在剪切變 形過(guò)程中圓柱孔10的體積不變，但孔的形狀會(huì)反復(fù)變化，同時(shí)圓柱螺旋彈簧4的螺旋體4-1 也被反復(fù)拉伸，因此，彈性膠泥12必然在圓柱孔10內(nèi)高速流動(dòng)，使彈性膠泥12的分子鏈段 和整個(gè)分子鏈的運(yùn)動(dòng)發(fā)生位移，產(chǎn)生極強(qiáng)的粘稠摩擦力，吸收外力所產(chǎn)生的能量，并將部分 能量轉(zhuǎn)化為熱能消散，從而產(chǎn)生阻尼作用實(shí)現(xiàn)減振和緩沖。參見(jiàn)圖lib和圖11c，當(dāng)?shù)卣鹗?建筑物上下震動(dòng)時(shí)，整個(gè)隔震支座必然交替受拉、受壓。如果受壓，除疊層橡膠彈性1被壓 縮而產(chǎn)生阻尼外，柱螺旋彈簧4和彈性膠泥12也同時(shí)被壓縮(見(jiàn)圖11b)，二者體積壓縮過(guò) 程中要接收部分能量并轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能貯存，同時(shí)產(chǎn)生彈性，一旦外力撤消，二者在壓縮彈 性作用下會(huì)自行復(fù)原；此外，在上述過(guò)程中，隨著柱螺旋彈簧4的一張一弛，彈性膠泥12同 樣也在圓柱孔10內(nèi)高速流動(dòng)而產(chǎn)生阻尼作用。受拉，如果力量較小，由于圓柱孔10會(huì)產(chǎn)生 真空整個(gè)支座的剛度相對(duì)較高，減振和緩沖作用有限，但當(dāng)破壞性的拉力作用在支座上時(shí)， 一旦疊層橡膠彈性1產(chǎn)生較大的拉伸變形，圓柱螺旋彈簧4便立即進(jìn)入工作狀態(tài)，分擔(dān)由上 連接板2和下連接板3傳遞而來(lái)的拉力(見(jiàn)圖lie)，顯著提高整個(gè)支座的抗破壞能力。
權(quán)利要求一種復(fù)合抗拉疊層橡膠隔震支座，該支座包括上連接板(2)、下連接板(3)和夾持在上下兩連接板之間的疊層橡膠彈性體(1)，其特征是，疊層橡膠彈性體(1)的體內(nèi)繞其垂直中心線均布有若干個(gè)與所述中心線平行的圓柱孔(10)，每一圓柱孔(10)兩頭的疊層橡膠彈性體(1)的上封板(1-4)和下封板(1-5)上分別設(shè)有一通孔；每一圓柱孔(10)內(nèi)設(shè)有一圓柱螺旋彈簧(4)并注有彈性膠泥(12)，其中，繞制圓柱螺旋彈簧(4)的螺旋體(4-1)的鋼絲分別向兩頭延伸，穿出所述通孔后分別與上連接板(2)和下連接板(3)固定連接，所述的彈性膠泥(12)為甲基硅橡膠或甲基乙烯基苯基硅橡膠；每一所述的通孔內(nèi)分別設(shè)有與繞制圓柱螺旋彈簧(4)的螺旋體(4-1)的鋼絲相匹配的密封圈(11)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合抗拉疊層橡膠隔震支座，其特征是，上連接板(2)和 下連接板(3)上與所述通孔相對(duì)處分別設(shè)有階梯孔(6)，繞制圓柱螺旋彈簧(4)的螺旋體 (4-1)的鋼絲的兩頭分別延伸至階梯孔(6)內(nèi)，端頭分別設(shè)一徑向擴(kuò)張的T形頭(4-2)，該 T形頭(4-2)與所述階梯孔(6)的內(nèi)壁分別焊接成一體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種復(fù)合抗拉疊層橡膠隔震支座，其特征是，位于下連接板(3)上的梯孔(6)內(nèi)的T形頭(4-2)是由繞制圓柱螺旋彈簧(4)的螺旋體(4-1)的鋼絲頭 徑向擴(kuò)展形成，位于上連接板(2)上的梯孔(6)內(nèi)的T形頭(4-2)是在繞制圓柱螺旋彈簧(4)的鋼絲頭上螺紋連接并固定一沉頭圓螺母(9)構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3之一所述的一種復(fù)合抗拉疊層橡膠隔震支座，其特征是所述的 圓柱孔(10)的內(nèi)徑與圓柱螺旋彈簧⑷的外徑之差為3 5mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 3之一所述的一種復(fù)合抗拉疊層橡膠隔震支座，其特征是，還包括 若干根鉛棒(8)，該鉛棒(8)豎向橫穿疊層橡膠彈性體(1)，且繞疊層橡膠彈性體(1)的垂 直中心線均勻分布。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種復(fù)合抗拉疊層橡膠隔震支座，其特征是，還包括若干根 鉛棒(8)，該鉛棒(8)豎向橫穿疊層橡膠彈性體(1)，且繞疊層橡膠彈性體(1)的垂直中心 線均勻分布。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種復(fù)合抗拉疊層橡膠隔震支座，該支座包括上連接板(2)、下連接板(3)和夾持在上下兩連接板之間的疊層橡膠彈性體(1)，其特征是，疊層橡膠彈性體(1)的體內(nèi)繞其垂直中心線均布有若干個(gè)與所述中心線平行的圓柱孔(10)，每一圓柱孔(10)兩頭的疊層橡膠彈性體(1)的上封板(1-4)和下封板(1-5)上分別設(shè)有一通孔；每一圓柱孔(10)內(nèi)設(shè)有一圓柱螺旋彈簧(4)并注有彈性膠泥(12)，繞制圓柱螺旋彈簧(4)的螺旋體(4-1)的鋼絲分別向兩頭延伸，穿出所述通孔后分別與上連接板(2)和下連接板(3)固定連接；每一所述的通孔內(nèi)分別設(shè)有與繞制圓柱螺旋彈簧(4)的螺旋體(4-1)的鋼絲相匹配的密封圈(11)；所述的彈性膠泥(12)為甲基硅橡膠或甲基乙烯基苯基硅橡膠。
文檔編號(hào)E04B1/98GK201560507SQ200920273028
公開(kāi)日2010年8月25日 申請(qǐng)日期2009年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月26日
發(fā)明者吳從曉, 周云, 鄧雪松, 鄒征敏 申請(qǐng)人:廣州大學(xué)