高阻尼大承載力多孔鉛芯橡膠支座的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種減震裝置，具體涉及一種多孔鉛芯疊層橡膠隔震支座，屬于減震裝置技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]地震災(zāi)害具有突發(fā)性和毀滅性，嚴(yán)重威脅著人類的生命和財(cái)產(chǎn)安全。從歷史看，我國地震災(zāi)害居世界之首，其特點(diǎn)是頻率高、震級(jí)大、分布廣。20世紀(jì)我國發(fā)生的六級(jí)以上地震600余次。我國三分之一以上國土、半數(shù)以上大中型城市位于抗震設(shè)防烈度七度及以上地區(qū)。目前，我國地震仍然十分活躍，自1998年以來已發(fā)生10余次7級(jí)以上地震和50余次6級(jí)以上地震。
[0003]隔震技術(shù)是目前國際上比較有效的工程抗震技術(shù)。隔震結(jié)構(gòu)體系通過設(shè)置隔震層，將結(jié)構(gòu)分為上部結(jié)構(gòu)、隔震層及下部結(jié)構(gòu)三部分。地震能量經(jīng)由下部傳到隔震層，由隔震層的隔震裝置吸收并消耗主要地震能量，經(jīng)由少部分能量傳遞到上部結(jié)構(gòu)。與此同時(shí)，隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，大型石油化工儲(chǔ)罐、核電廠等現(xiàn)代大型工程數(shù)量越來越多，等級(jí)越來越高，發(fā)生破壞造成的后果也越來越嚴(yán)重。確保此類建筑在地震動(dòng)的安全顯得尤為重要。
[0004]目前工程中使用的橡膠隔震支座多為天然橡膠支座或者單孔鉛芯橡膠隔震支座。而這些已有單孔鉛芯橡膠隔震支座普遍存在抗拉承載力偏低、單支座結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差、阻尼分布不均勻、支座內(nèi)部橡膠硫化不均勻引起的產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定等問題，這些缺點(diǎn)大大制約了鉛芯橡膠隔震支座的適用范圍。研究能夠克服這些缺點(diǎn)減震技術(shù)顯得尤為迫切。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明解決了傳統(tǒng)大直徑(1500mm左右或更大)單孔鉛芯橡膠支座內(nèi)部橡膠硫化不均勻?qū)е碌目估休d力低、單支座穩(wěn)定性差、鉛阻尼利用不充分等問題，可廣泛應(yīng)用于大型LNG儲(chǔ)罐、大跨單墩橋梁、超高層建筑、核電廠核島結(jié)構(gòu)減隔震等領(lǐng)域。
[0006]為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:
一種高阻尼大承載力多孔鉛芯橡膠支座，所述支座為圓柱形，它包括多個(gè)直徑相同且從上至下交替設(shè)置的鋼板層和橡膠層，還包括貫穿于所有鋼板層和橡膠層的圓柱體鉛芯，所述鉛芯數(shù)量為多個(gè)且沿支座圓周方向均勻布置，所有鉛芯的圓心位于同一個(gè)支座的同心圓上，所述同心圓的直徑為支座直徑的56%-66%。
[0007]優(yōu)選結(jié)構(gòu)為，所述鉛芯數(shù)量為8-10個(gè)。
[0008]優(yōu)選結(jié)構(gòu)為，每個(gè)鉛芯外緣與支座外緣的距離不小于支座橫截面半徑的10%，同時(shí)也不小于單個(gè)鉛芯的半徑。
[0009]優(yōu)選結(jié)構(gòu)為，所述支座最上層和最下層都為鋼板層。
[0010]優(yōu)選結(jié)構(gòu)為，所述鋼板層和橡膠層的外表面包裹有橡膠保護(hù)層。
[0011]優(yōu)選結(jié)構(gòu)為，所述橡膠層為29層，所述鋼板層為30層。
[0012]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下效果:高阻尼大承載力多孔鉛芯橡膠支座，包括橡膠層、鋼板屋、橡膠保護(hù)層和鉛芯四個(gè)部分。所述鉛芯從上到下穿透整個(gè)隔震支座，當(dāng)鉛芯為8-10個(gè)且沿支座圓周分布，并且所有鉛芯的圓心位于同一個(gè)支座的同心圓上并且所述同心圓的直徑為支座直徑的56%-66%時(shí)，該支座的減震效果最強(qiáng)，它可以使阻尼分布更均勻，增強(qiáng)隔震支座的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。
[0013]本發(fā)明和傳統(tǒng)普通單芯橡膠減震支座相比，具備優(yōu)于傳統(tǒng)支座的高耗能、自復(fù)位、熱變形下功能正常的要求，并滿足我國抗震設(shè)計(jì)規(guī)范9度大震作用(0.62g)下地面平均位移(約500mm)限值、承載力滿足重點(diǎn)設(shè)防類工程支座面壓不大于12MPa條件下豎向承載力不小于10000KN的需要，利于推廣應(yīng)用。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2是圖1的A-A剖面圖。
[0016]圖中，1-鋼板層，2-橡膠層，3-鉛芯，4-虛擬同心圓，5-橡膠保護(hù)層。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合【附圖說明】本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，所述實(shí)施方式只是本專利的示例性說明而并不限定它的保護(hù)范圍，本領(lǐng)域人員可以對(duì)其進(jìn)行局部改變，只要沒有超出本專利的精神實(shí)質(zhì)，則都在本專利的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0018]實(shí)施例一
一種高阻尼大承載力多孔鉛芯橡膠支座，參照?qǐng)D1和圖2，支座為圓柱形，它包括多個(gè)直徑相同且從上至下交替設(shè)置的鋼板層I和橡膠層2，所述支座最上層和最下層都為鋼板層I。還包括貫穿于所有鋼板層I和橡膠層2的圓柱體鉛芯3，所述鉛芯數(shù)量為多個(gè)且沿支座圓周方向均勻布置，所有鉛芯3的圓心位于同一個(gè)支座的虛擬同心圓4上，所述虛擬同心圓4的直徑h為支座直徑H的56%-66%。在所述鋼板層I和橡膠層2的外表面包裹有橡膠保護(hù)層5。
[0019]本實(shí)施例中，鉛芯3沿橡膠支座平面的虛擬同心圓4的圓周均勻分布，模擬結(jié)果表明，當(dāng)鉛芯3數(shù)量不變時(shí)，隨著鉛芯3所在同心圓直徑的增大，單個(gè)支座穩(wěn)定性及耗能能力變強(qiáng)，但當(dāng)同心圓直徑過大時(shí)，減震效果變差，通過同心圓直徑與減震效果的關(guān)系曲線來看，當(dāng)同心圓直徑為橡膠層2直徑的56%-66%(此時(shí)同心圓面積是橡膠層面積的31%-44%)范圍內(nèi)時(shí)，減震效果最強(qiáng)。隨著其鉛芯耗能能力更充分，變形后恢復(fù)性更強(qiáng)。
[0020]實(shí)施例二
本實(shí)施例與實(shí)施例一不同之處在于，所述鉛芯3數(shù)量為8-10個(gè)。模擬結(jié)果表明，當(dāng)保持鉛芯所在同心圓直徑不變時(shí)(即鉛芯的圓周位置不變)，增加鉛芯數(shù)量，減小單個(gè)鉛芯的截面積(需要保持鉛芯總截面積不變，因?yàn)殂U芯面積與支座面積之間的比例應(yīng)符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定)。實(shí)驗(yàn)證明，隨著鉛芯數(shù)量的增加，隔震支座的耗能能力在增加，但隔震支座耗能能力的增長隨著鉛芯數(shù)量的增加增速越來越慢。過多的鉛芯數(shù)量會(huì)造成加工成本等其他問題，因此綜合計(jì)算結(jié)果為，當(dāng)鉛芯數(shù)量在8-10個(gè)時(shí)，即可以取得更好的減震效果又能夠合理控制成本。
[0021 ] 實(shí)施例三
本實(shí)施例與實(shí)施例二不同之處在于，每個(gè)鉛芯3外緣與支座外緣的距離不小于支座橫截面半徑的10%，同時(shí)也不小于單個(gè)鉛芯的半徑。
[0022]從模擬結(jié)果來看，鉛芯外緣距離橡膠隔震層的外緣距離應(yīng)不小于橡膠層半徑的10%，同時(shí)不應(yīng)小于單個(gè)鉛芯的半徑，以免造成端部應(yīng)力分布的不均勻從而降低單個(gè)隔震支座的工作穩(wěn)定性。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高阻尼大承載力多孔鉛芯橡膠支座，所述支座為圓柱形，它包括多個(gè)直徑相同且從上至下交替設(shè)置的鋼板層和橡膠層，還包括貫穿于所有鋼板層和橡膠層的圓柱體鉛芯，其特征在于，所述鉛芯數(shù)量為多個(gè)且沿支座圓周方向均勻布置，所有鉛芯的圓心位于同一個(gè)支座的同心圓上，所述同心圓的直徑為支座直徑的56%-66%。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述高阻尼大承載力多孔鉛芯橡膠支座，其特征在于，所述鉛芯數(shù)量為8-10個(gè)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述高阻尼大承載力多孔鉛芯橡膠支座，其特征在于，每個(gè)鉛芯外緣與支座外緣的距離不小于支座橫截面半徑的10%，同時(shí)也不小于單個(gè)鉛芯的半徑。4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任意一項(xiàng)所述高阻尼大承載力多孔鉛芯橡膠支座，其特征在于，所述支座最上層和最下層都為鋼板層。5.根據(jù)權(quán)利要求1-3任意一項(xiàng)所述高阻尼大承載力多孔鉛芯橡膠支座，其特征在于，所述鋼板層和橡膠層的外表面包裹有橡膠保護(hù)層。
【專利摘要】一種高阻尼大承載力多孔鉛芯橡膠支座，涉及一種被動(dòng)減震裝置。它包括多個(gè)直徑相同且從上至下交替設(shè)置的鋼板層和橡膠層，還包括貫穿于所有鋼板層和橡膠層的圓柱體鉛芯，所述鉛芯數(shù)量為多個(gè)且沿支座圓周方向均勻布置，所有鉛芯的圓心位于同一個(gè)支座的同心圓上，所述同心圓的直徑為支座直徑的56%-66%。本發(fā)明具備優(yōu)于傳統(tǒng)支座的高耗能、自復(fù)位、熱變形下功能正常的要求，并滿足我國抗震設(shè)計(jì)規(guī)范9度大震作用（0.62g）下地面平均位移（約500mm）限值、承載力滿足重點(diǎn)設(shè)防類工程支座面壓不大于12MPa條件下豎向承載力不小于10000KN的需要。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于大型LNG儲(chǔ)罐、大跨單墩橋梁、超高層建筑、核電廠核島結(jié)構(gòu)減隔震等領(lǐng)域。
【IPC分類】E04B1/36, E04B1/98, E01D19/04
【公開號(hào)】CN105649210
【申請(qǐng)?zhí)枴?br>【發(fā)明人】戴君武, 楊永強(qiáng), 柏文
【申請(qǐng)人】中國地震局工程力學(xué)研究所
【公開日】2016年6月8日
【申請(qǐng)日】2016年4月9日