專利名稱：：三維隔震裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實(shí)用新型涉及一種三維隔震裝置。技術(shù)背景碟形彈簧以其剛度大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于布置，以及能防止過(guò)載等優(yōu)點(diǎn)廣泛地應(yīng)用于工業(yè)產(chǎn)品中。由于單片彈簧的變形、承載能力一般不能滿足使用要求，因此碟形彈簧以疊合、對(duì)合或二者兼用的形式組合而成。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種三維隔震裝置，通過(guò)碟形彈簧、疊層橡膠支座能有效地起到水平和豎向的隔震作用。上述的目的通過(guò)以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)三維隔震裝置，其組成包括密閉油缸，將碟形彈簧置于充滿油的所述的密閉油缸中，所述的密閉油缸上設(shè)有可控開閉閥，所述的密閉油缸連接疊層橡膠支座。所述的三維隔震裝置，所述的碟形彈簧以疊合、或?qū)匣蚨呒嬗玫男问浇M合。本實(shí)用新型的有益效果1.碟形彈簧片之間的摩擦作用會(huì)產(chǎn)生一定的阻尼，可成為一種實(shí)用有效的建筑結(jié)構(gòu)豎向隔震部件，將碟形彈簧置于充滿油的密閉油缸中，油缸上設(shè)有可控開閉的閥，需要豎向隔震時(shí)打開閥，由碟形彈簧提供較小的、合適的豎向剛度，構(gòu)成有效的豎向半主動(dòng)隔震裝置。2.將豎向半主動(dòng)隔震裝置(碟形彈簧和油缸構(gòu)成)和疊層橡膠支座合理組合，形成了能實(shí)現(xiàn)三維隔震的復(fù)合裝置。在未遭受地震時(shí)(結(jié)構(gòu)正常使用時(shí))，或地震時(shí)隔震結(jié)構(gòu)的豎向加速反應(yīng)未超過(guò)既定限值時(shí)，控制油缸中液體流動(dòng)的可控開閉閥關(guān)閉，此時(shí)豎向隔震裝置的豎向剛度很大；當(dāng)遭受地震時(shí)，或隔震結(jié)構(gòu)的豎向加速度反應(yīng)超過(guò)既定限值，可控開閉閥打開，這時(shí)復(fù)合隔震裝置提供較小的豎向剛度和一定的豎向阻尼，實(shí)現(xiàn)豎向隔震作用，與水平橡膠隔震支座協(xié)同工作，從而實(shí)現(xiàn)三維隔震。附圖l是本產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖2振動(dòng)臺(tái)水平向輸入遷安波加速度時(shí)程與頻譜圖a。附圖3振動(dòng)臺(tái)水平向輸入遷安波加速度時(shí)程與頻譜圖b。附圖4振動(dòng)臺(tái)豎向輸入遷安波加速度時(shí)程與頻譜圖a。附圖5振動(dòng)臺(tái)豎向輸入遷安波加速度時(shí)程與頻譜圖b。具體實(shí)施方式實(shí)施例l:三維隔震裝置，其組成包括密閉油缸l，將碟形彈簧2置于充滿油的所述的密閉油缸中，所述的密閉油缸上設(shè)有可控開閉閥3，用于控制油缸和外接蓄油箱間的油路開閉，所述的密閉油缸連接疊層橡膠支座4。所述的三維隔震裝置，所述的碟形彈簧以疊合、或?qū)匣蚨呒嬗玫男问浇M合。所述的碟形彈簧片之間的摩擦作用會(huì)產(chǎn)生一定的阻尼，為了提高減振效能可附加阻尼裝置。因此碟形彈簧就可成為一種實(shí)用有效的建筑結(jié)構(gòu)豎向隔震部件?？紤]到建筑在正常使用時(shí)應(yīng)有盡量大的豎向剛度，可將碟形彈簧置于充滿油的密閉油缸中，油缸上設(shè)有可控開閉的閥，需要豎向隔震時(shí)打開閥，由碟形彈簧提供較小的、合適的豎向剛度，這樣就構(gòu)成了有效的豎向半主動(dòng)隔震裝置，為了提高豎向半主動(dòng)隔震裝置的阻尼值，可在油缸內(nèi)設(shè)置能提供較高阻尼的材料。.此種豎向半主動(dòng)隔震裝置和疊層橡膠支座合理組合，將能形成一種能實(shí)現(xiàn)三維隔震的復(fù)合裝置利用現(xiàn)有水平疊層橡膠隔震支座與豎向半主動(dòng)隔震裝置(碟形彈簧和油缸構(gòu)成)組合的復(fù)合隔震裝置，兩者串聯(lián)，豎向半主動(dòng)隔震裝置是由碟形彈簧和外套密閉油缸組成的，且由可控開閉的電磁閥控制油缸內(nèi)油體與外接蓄油箱內(nèi)油體間的油路。豎向隔震裝置的半主動(dòng)控制策略為在未遭受地震時(shí)(結(jié)構(gòu)正常使用時(shí))，或地震時(shí)隔震結(jié)構(gòu)的豎向加速反應(yīng)未超過(guò)既定限值時(shí)，控制油缸中液體流動(dòng)的電磁閥關(guān)閉，此時(shí)豎向隔震裝置的豎向剛度很大；當(dāng)遭受地震時(shí)，或隔震結(jié)構(gòu)的豎向加速度反應(yīng)超過(guò)既定限值，電磁閥打開，這時(shí)復(fù)合隔震裝置提供較小的豎向剛度和一定的豎向阻尼，實(shí)現(xiàn)豎向隔震作用，與水平橡膠隔震支座協(xié)同工作,從而實(shí)現(xiàn)三維隔震。三維隔震裝置實(shí)驗(yàn)測(cè)試試驗(yàn)鋼框架模型試驗(yàn)?zāi)Ｐ蜑橐粚訂慰玟摽蚣芙Y(jié)構(gòu)幾何尺寸長(zhǎng)3mX寬3mX高2m，梁、柱H100mmX100mmX8mm，鋼4根2米長(zhǎng)的柱子，4根3米長(zhǎng)的梁；樓板支撐L100mmX10mm，柱間支撐L50mmX5mm，與臺(tái)面聯(lián)接的底板30mm厚的鋼板，4塊尺寸為250mmX850mm的鋼板，施工方法梁柱之間焊接；梁與樓板(5塊預(yù)制板)之間通過(guò)螺栓連接；支撐與相應(yīng)構(gòu)件焊接。鋼框架模型在兩個(gè)水平方向上剛度不同，試驗(yàn)時(shí)水平方向上僅研究剛度較弱方向的振動(dòng)，即水平方向上僅在剛度較弱方向上進(jìn)行地震波輸入。模型的自身重量(包括預(yù)制板重量)頂層集中質(zhì)量1920kg左右；模型隔震層集中質(zhì)量750kg。附加配重方案在頂層加1500kg的配重，隔震層上加1300kg的配重。這樣試驗(yàn)?zāi)Ｐ涂傊丶s為5470kg。通過(guò)測(cè)試得到鋼模型剛度較弱方向的水平基頻為3.52Hz，模型整體豎向基頻計(jì)算得約為50.72Hz。三維隔震支座設(shè)計(jì)與研制復(fù)合三維隔震支座是由水平和豎向隔震裝置復(fù)合而成的，其中水平隔震裝置為無(wú)鉛芯疊層橡膠墊，其等效水平剛度為0.121X106N/m，等效阻尼比為0.05(最大變位100%時(shí))，可使試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷乃交l降低到1.51Hz，通過(guò)試驗(yàn)測(cè)試其豎向剛度約為2.27X107N/m，這樣僅水平隔震結(jié)構(gòu)豎向基頻約為20.5Hz;其中豎向隔震裝置主要由油缸和內(nèi)置碟形彈簧構(gòu)成。在試驗(yàn)中鋼模型中設(shè)置復(fù)合三維隔震支座4個(gè)，分別設(shè)置在鋼模型4根柱下。針對(duì)試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，考慮承載力、尺寸和剛度的要求，選用系列B、類別2碟形彈簧(依據(jù)碟形彈簧GB/T1972-92),其具體尺寸、參數(shù)等如表1所示:表l豎向隔震裝置選用的碟形彈簧參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>為了降低復(fù)合三維隔震支座的豎向剛度，從而獲得降低試驗(yàn)鋼模型豎向頻率的要求，采用對(duì)合組合碟形彈簧的形式。每個(gè)此種規(guī)格碟形彈簧的彈性剛度約為8.338X106N/m，50片疊合后復(fù)合三維隔震支座的剛度約為0.167X106N/m,這樣就能使試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷呢Q向頻率降低到約1.77Hz。復(fù)合三維隔震裝置振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)研究振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)工況為了研究復(fù)合三維隔震支座的控制效能，分別采用如下4種工況的試驗(yàn)1、復(fù)合隔震試驗(yàn)地震波輸入a僅豎向輸入；b僅水平向輸入；C雙向(水平&豎向)輸入。2、僅水平隔震試驗(yàn)地震波輸入a僅豎向輸入；b僅水平向輸入；C雙向(水平&豎向)輸入。3、無(wú)控試驗(yàn)地震波輸入a僅豎向輸入；b僅水平向輸入；C雙向(水平&豎向)輸入。4、僅豎向隔震地震波輸入a僅豎向輸入；選取遷安地震波10個(gè)順連作為輸入，水平加速度峰值為0.2g，豎向加速度峰值約為0.15g。其時(shí)程和傅氏譜見附圖。試驗(yàn)中傳感器布置本試驗(yàn)中選用的傳感器類型加速度計(jì)；位移計(jì)。加速度測(cè)量位置1、臺(tái)面水平向、豎向加速度；2、模型頂層水平向、豎向加速度；3、隔震層水平向、豎向加速度。位移測(cè)量位置1、隔震支座的水平位移；2、隔震支座的豎向位移。試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理與分析表2試驗(yàn)?zāi)Ｐ突l測(cè)試結(jié)果類別無(wú)控模型僅豎向隔震模型僅水平向隔震模型復(fù)合三維隔震模型水平向基頻(Hz)3.52Hz1.42Hz0.68Hz'豎向基頻(Hz)未識(shí)別到1.51Hz20.651.56Hz試驗(yàn)鋼模型頂層樓板的豎向振動(dòng)頻率為10.35Hz;隔震層樓板豎向振動(dòng)頻率為6.79Hz。表3試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表4各種工況加速度放大系數(shù)比較<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>從試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理分析可知在遷安波作用下，試驗(yàn)鋼模型的水平向加速度放大到輸入的約2.7倍左右；豎向加速度放大到約8倍左右。在遷安波作用下，試驗(yàn)鋼模型在僅設(shè)置了豎向隔震裝置后，其豎向加速度減小到輸入的0.836倍。在遷安波作用下，試驗(yàn)鋼模型在僅設(shè)置水平疊層橡膠支座后，試驗(yàn)鋼模型的水平加速度有很大程度的減小(減小到輸入水平地震波加速度峰值的0.4倍左右)，但是豎向加速度有很大放大(放大到輸入豎向地震波峰值的7倍左右)，可見疊層橡膠隔震只在水平向起到有效的隔震作用，對(duì)豎向隔震幾乎不起作用。在遷安波作用下，試驗(yàn)鋼模型在設(shè)置復(fù)合三維隔震裝置后，試驗(yàn)鋼模型的水平加速度和豎向加速度均有很大程度的減小(水平加速度減小到約輸入水平地震波的0，1~0.2倍左右；豎向加速度減小到約輸入地震波的0.60.7倍左右)，可見復(fù)合三維隔震裝置能有效地起到水平向和豎向隔震作用'，即能起到三維隔震的功效。通過(guò)振動(dòng)臺(tái)不同工況對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果整理分析，驗(yàn)證了復(fù)合三維隔震支座的三維隔震控制效能。通過(guò)各種工況(無(wú)控、僅豎向隔震、僅隔震與復(fù)合隔震)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)結(jié)果的整理分析，驗(yàn)證了復(fù)合三維隔震裝置的隔震功效，它能有效地減小隔震結(jié)構(gòu)的水平和豎向加速度反應(yīng)，起到三維隔震的作用。權(quán)利要求1.一種三維隔震裝置，其組成包括密閉油缸，其特征是將碟形彈簧置于充滿油的所述的密閉油缸中，所述的密閉油缸上設(shè)有可控開閉閥，所述的密閉油缸連接疊層橡膠支座。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的三維隔震裝置，其特征是所述的碟形彈簧以疊合、或?qū)匣蚨呒嬗玫男问浇M合。專利摘要三維隔震裝置，碟形彈簧以其剛度大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于布置，以及能防止過(guò)載等優(yōu)點(diǎn)廣泛地應(yīng)用于工業(yè)產(chǎn)品中。三維隔震裝置，其組成包括密閉油缸(1)，將碟形彈簧(2)置于充滿油的所述的密閉油缸中，所述的密閉油缸上設(shè)有可控開閉閥(3)，所述的密閉油缸連接疊層橡膠支座(4)。本產(chǎn)品用于建筑或工業(yè)產(chǎn)品中的隔震裝置。文檔編號(hào)F16F15/023GK201198886SQ200820089910公開日2009年2月25日申請(qǐng)日期2008年5月6日優(yōu)先權(quán)日2008年5月6日發(fā)明者孟慶利申請(qǐng)人:孟慶利