本發(fā)明屬于房屋建筑結(jié)構(gòu)、橋梁工程等的隔震技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有轉(zhuǎn)動(dòng)功能的三維隔震支座。

背景技術(shù)：

地震災(zāi)害給人類帶來(lái)不可估量的生命財(cái)產(chǎn)損失，地震儼然成為百害之首，為了盡可能降低地震來(lái)臨時(shí)給人類造成的巨大災(zāi)難，采取切實(shí)有效的抗震措施是非常重要的。

隨著技術(shù)手段的不斷創(chuàng)新和進(jìn)步，近些年來(lái)基礎(chǔ)隔震技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，一些成熟的隔震技術(shù)也越來(lái)越多的應(yīng)用到實(shí)際的建筑結(jié)構(gòu)中。普通疊層橡膠支座，高阻尼疊層橡膠支座，鉛芯疊層橡膠支座，滑動(dòng)隔震支座等是目前為止研究較為成熟的傳統(tǒng)隔震支座，目前已經(jīng)在許多的實(shí)際工程中應(yīng)用，并證明了這些隔震支座的良好的性能。

地震發(fā)生時(shí)，地面運(yùn)動(dòng)是多分量的，有三個(gè)平動(dòng)分量和三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)分量。目前各國(guó)學(xué)者一般都重視水平地震作用，忽視了豎向地震作用，但地震災(zāi)害宏觀現(xiàn)象表明，豎向地震作用的影響也很明顯，應(yīng)該引起足夠重視。傳統(tǒng)的隔震支座具有較大的變形能力，在水平地震作用下，能夠很好地起到隔離地震能量的作用。但是由于傳統(tǒng)的隔震支座豎向剛度一般都比較大，雖然能夠確保對(duì)上部結(jié)構(gòu)的豎向承載能力，但同時(shí)使得隔震支座在豎直方向的變形能力一般很小，在地震作用下，傳統(tǒng)隔震支座不能像隔離水平地震一樣，起到豎向隔震的作用。

實(shí)際工程中，建筑基礎(chǔ)的隔震層為上部結(jié)構(gòu)提供有效的豎向穩(wěn)定支撐的同時(shí)降低豎向剛度是非常困難的。豎向隔震技術(shù)的難點(diǎn)在于保證上部結(jié)構(gòu)豎向剛度的同時(shí)選擇合適的彈簧剛度，從而增加結(jié)構(gòu)在豎直方向的自振周期。此外，一般當(dāng)建筑物采用隔震設(shè)計(jì)時(shí)，隔震支座上所承受的壓力一般不會(huì)均勻分布，這就需要隔震支座最好能夠具備一定的轉(zhuǎn)動(dòng)能力。

綜上所述，開發(fā)一種能夠隔離水平方向和豎直向地震的作用同時(shí)具備一定的轉(zhuǎn)動(dòng)功能的三維隔震支座具有重要的理論意義以及工程實(shí)用價(jià)值。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供了一種具有轉(zhuǎn)動(dòng)功能的三維隔震支座，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，受力明確，能夠隔離水平方向和豎直方向地震，同時(shí)具備一定的轉(zhuǎn)動(dòng)功能。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：

一種具有轉(zhuǎn)動(dòng)功能的三維隔震支座，包括：

水平隔震裝置；

豎直隔震裝置，包括相互并聯(lián)的一碟形彈簧隔震組件以及若干螺旋彈簧隔震組件，該些螺旋彈簧隔震組件環(huán)繞該碟形彈簧隔震組件周向間隔布置；該碟形彈簧隔震組件包括碟形彈簧導(dǎo)向管以及套接在該碟形彈簧導(dǎo)向管外的碟形彈簧組；該螺旋彈簧隔震組件包括螺旋彈簧導(dǎo)向管以及套接在該螺旋彈簧導(dǎo)向管外的螺旋彈簧組；

上蓋，上蓋中部設(shè)有一中央套管，中央套管周圍環(huán)繞設(shè)有若干周向間隔布置的邊緣套管；該中央套管與邊緣套管均開口向下；

所述碟形彈簧導(dǎo)向管的位置與所述中央套管的位置相對(duì)應(yīng)；該碟形彈簧導(dǎo)向管下端與所述水平隔震裝置剛性連接，上端伸入該中央套管內(nèi)且可在該中央套管內(nèi)上下移動(dòng)，該碟形彈簧導(dǎo)向管與中央套管間還設(shè)有粘滯阻尼材料；所述碟形彈簧組下端抵接在所述水平隔震裝置，上端抵接在中央套管開口處；

所述若干螺旋彈簧導(dǎo)向管的位置分別與所述若干邊緣套管的位置一一對(duì)應(yīng)；該些螺旋彈簧導(dǎo)向管下端均與所述水平隔震裝置剛性連接；每一螺旋彈簧導(dǎo)向管的上端伸入一個(gè)所述邊緣套管內(nèi)且可在該邊緣套管內(nèi)上下移動(dòng)，該一螺旋彈簧導(dǎo)向管外套接的螺旋彈簧組下端抵接在所述水平隔震裝置，上端抵接在該一邊緣套管開口處。

一實(shí)施例中：所述中央套管的開口周緣水平向外延伸形成環(huán)形翼緣，所述邊緣套管的開口周緣也水平向外延伸形成環(huán)形翼緣；所述碟形彈簧組上端抵接在中央套管開口處的環(huán)形翼緣；所述螺旋彈簧組上端抵接在邊緣套管開口處的環(huán)形翼緣。

一實(shí)施例中：所述水平隔震裝置包括兩鋼板以及設(shè)在兩鋼板間的疊層橡膠隔震座。

一實(shí)施例中：所述碟形彈簧組包括若干相互疊壓串聯(lián)的碟形彈簧。

一實(shí)施例中：所述螺旋彈簧組包括至少一個(gè)螺旋彈簧。

一實(shí)施例中：所述螺旋彈簧隔震組件為八個(gè)。

一實(shí)施例中：所述邊緣套管為八個(gè)。

一實(shí)施例中：所述中央套管的長(zhǎng)度短于邊緣套管的長(zhǎng)度。

本技術(shù)方案與背景技術(shù)相比，它具有如下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明在水平隔震裝置上加入由碟形彈簧隔震組件及若干螺旋彈簧隔震組件并聯(lián)組成的豎直隔震裝置，形成了一種具有轉(zhuǎn)動(dòng)功能的三維隔震支座。其中，水平隔震裝置的疊層橡膠隔震座能夠保證足夠的豎向剛度的同時(shí)還具有很好的柔性，在水平方向獲得較大的變形能力，從而增加結(jié)構(gòu)的自振周期；豎直隔震裝置中彈簧合理剛度的選擇可以增加結(jié)構(gòu)在豎直方向的自振周期，輔助螺旋彈簧和碟形彈簧并聯(lián)能提高隔震支座的轉(zhuǎn)動(dòng)能力；通過(guò)碟形彈簧，圓柱形螺旋彈簧以及水平隔震裝置各自性能特點(diǎn)的相互組合，相輔相成，從而發(fā)揮出多重優(yōu)勢(shì)，達(dá)到在水平方向以及豎直方向隔震的目的。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1為本發(fā)明的具有轉(zhuǎn)動(dòng)功能的三維隔震支座結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為圖1中i-i截面示意圖。

圖3為本發(fā)明的螺旋彈簧示意圖。

圖4為本發(fā)明的碟形彈簧示意圖。

附圖標(biāo)記：

水平隔震裝置10；鋼板11，疊層橡膠隔震座12；

豎直隔震裝置20；碟形彈簧隔震組件21，碟形彈簧導(dǎo)向管211，碟形彈簧212；螺旋彈簧隔震組件22，螺旋彈簧導(dǎo)向管221，螺旋彈簧222；

上蓋30；中央套管31，中央套管的環(huán)形翼緣311，粘滯阻尼材料312；邊緣套管32，邊緣套管的環(huán)形翼緣321。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)實(shí)施例具體說(shuō)明本發(fā)明的內(nèi)容：

請(qǐng)查閱圖1至圖4，一種具有轉(zhuǎn)動(dòng)功能的三維隔震支座，包括：

水平隔震裝置10，包括水平布置的兩鋼板11以及設(shè)在兩鋼板11間的疊層橡膠隔震座12；在地震荷載作用下，一方面疊層橡膠隔震座12能夠提供足夠的豎向剛度，能夠支撐上部結(jié)構(gòu)也能夠傳遞上部結(jié)構(gòu)的荷載；另一方面疊層橡膠隔震座12具有很好的柔性，可以在水平方向獲得較大的變形能力，增加整個(gè)結(jié)構(gòu)的自振周期；

豎直隔震裝置20，設(shè)在水平隔震裝置10上，包括相互并聯(lián)的一碟形彈簧隔震組件21以及八個(gè)螺旋彈簧隔震組件22，該八個(gè)螺旋彈簧隔震組件22環(huán)繞該碟形彈簧隔震組件21周向均勻間隔布置，對(duì)碟形彈簧隔震組件21起到輔助作用；該碟形彈簧隔震組件21包括碟形彈簧導(dǎo)向管211以及套接在該碟形彈簧導(dǎo)向管211外的碟形彈簧組，該碟形彈簧導(dǎo)向管211和碟形彈簧組同圓心設(shè)置，該碟形彈簧組包括若干相互疊壓串聯(lián)的碟形彈簧212，該碟形彈簧212是用金屬板料或鍛壓坯料而成的截錐形截面的墊圈式彈簧，是在軸向上呈錐形并承受負(fù)載的特殊彈簧；該螺旋彈簧隔震組件22包括螺旋彈簧導(dǎo)向管221以及套接在該螺旋彈簧導(dǎo)向管221外的螺旋彈簧組，該螺旋彈簧導(dǎo)向管221和螺旋彈簧組同圓心設(shè)置，該螺旋彈簧組包括一個(gè)或多個(gè)相互串聯(lián)的由簧絲繞制形成的圓柱形的螺旋彈簧222；

上蓋30，設(shè)在豎直隔震裝置20上，上蓋30中央設(shè)有一中央套管31，以該中央套管31為圓心，周圍環(huán)繞設(shè)有八個(gè)周向均勻間隔布置的邊緣套管32；中央套管31的長(zhǎng)度短于邊緣套管32的長(zhǎng)度；中央套管31與邊緣套管32均開口向下；中央套管31的開口周緣水平向外延伸形成環(huán)形翼緣311，邊緣套管32的開口周緣也水平向外延伸形成環(huán)形翼緣321；

碟形彈簧導(dǎo)向管211的位置與中央套管31的位置相對(duì)應(yīng)，碟形彈簧導(dǎo)向管211下端與水平隔震裝置10上方的鋼板11剛性連接，上端伸入中央套管31開口內(nèi)且可在該中央套管31內(nèi)上下移動(dòng)，該碟形彈簧導(dǎo)向管211與中央套管31間還設(shè)有粘滯阻尼材料312，為碟形彈簧導(dǎo)向管211在上中央套管31內(nèi)上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)提供粘滯阻尼；碟形彈簧組下端抵接在水平隔震裝置10上鋼板11的上表面，上端抵接在中央套管31開口處的環(huán)形翼緣311；

八個(gè)螺旋彈簧導(dǎo)向管221的位置分別與八個(gè)邊緣套管32的位置一一對(duì)應(yīng)，螺旋彈簧導(dǎo)向管211下端與水平隔震裝置10上方的鋼板11剛性連接；每一螺旋彈簧導(dǎo)向管211的上端伸入一個(gè)邊緣套管32開口內(nèi)且可在該邊緣套管32內(nèi)上下移動(dòng)，該個(gè)螺旋彈簧導(dǎo)向管211外套接的螺旋彈簧組下端抵接在水平隔震裝置10上鋼板11的上表面，上端抵接在該個(gè)邊緣套管32開口處的環(huán)形翼緣321。

本發(fā)明的具有轉(zhuǎn)動(dòng)功能的三維隔震支座的水平剛度可以近似看作是水平隔震裝置10的水平剛度，而其豎向剛度是水平隔震裝置10與碟形彈簧隔震組件21以及八個(gè)螺旋彈簧隔震組件22的并聯(lián)組合。三維隔震支座在水平方向主要由下部的普通疊層橡膠隔震座12來(lái)起到水平方向的減振作用，由于疊層橡膠隔震座12在豎直方向上豎向剛度較大，所以只認(rèn)為下部的疊層橡膠隔震座12沒有隔離豎直方向地震的作用，只能夠提供豎向的支撐。而上部分碟形彈簧隔震組件21以及八個(gè)螺旋彈簧隔震組件22中圓柱形螺旋彈簧222-碟形彈簧212的組合，其豎向剛度較小，再者由于碟形彈簧導(dǎo)向管211與中央套管31間的粘滯阻尼材料312的作用，使得上部分幾乎不產(chǎn)生水平變形，可以看作是圓柱形螺旋彈簧222-碟形彈簧212的組合來(lái)隔離豎直方向的地震作用。

在地震荷載作用下，碟形彈簧導(dǎo)向管211和螺旋彈簧導(dǎo)向管221底端與水平隔震裝置10上表面剛性連接，上蓋30能在輔助的螺旋彈簧組和碟形彈簧組上豎向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，引起粘滯阻尼材料312的移動(dòng)，粘滯阻尼材料312可以選用高稠度高黏度的材料，例如高粘度阻尼脂、甲基硅油、硅基膠等，產(chǎn)生較大的粘滯阻尼力，阻礙上蓋30的豎向運(yùn)動(dòng)。通過(guò)調(diào)整粘滯阻尼材料312參數(shù)來(lái)調(diào)整粘滯阻尼力，對(duì)螺旋彈簧222和碟形彈簧212合理剛度的選擇增加結(jié)構(gòu)在豎直方向的自振周期，從而隔離大部分豎向地震作用。

豎直隔震裝置20中，螺旋彈簧組和碟形彈簧組并聯(lián)，在豎向地震及豎向荷載作用下，豎直隔震裝置20可能受到偏心壓力，此時(shí)分布于四周的螺旋彈簧組會(huì)產(chǎn)生不同的位移變化，來(lái)提高隔震支座的轉(zhuǎn)動(dòng)能力。

在水平地震作用下，地震作用先傳入水平隔震裝置10，疊層橡膠隔震座12和鋼板11在水平地震作用下發(fā)生剪切變形，消耗了較多的地震能量，傳往上部豎直隔震裝置20的地震作用不會(huì)太大。由于豎直隔震裝置20中碟形彈簧導(dǎo)向管211和螺旋彈簧導(dǎo)向管221具有一定的水平剛度，可以抵擋下部傳來(lái)的水平地震作用，因此豎直隔震裝置20不會(huì)產(chǎn)生較大的水平位移。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳實(shí)施例而已，故不能依此限定本發(fā)明實(shí)施的范圍，即依本發(fā)明專利范圍及說(shuō)明書內(nèi)容所作的等效變化與修飾，皆應(yīng)仍屬本發(fā)明涵蓋的范圍內(nèi)。