本發(fā)明涉及結(jié)構(gòu)和設(shè)備及館藏文物，具體涉及一種具有豎向大位移隔震的三向隔震裝置。

背景技術(shù)：

中國(guó)地處兩條主要的地震帶-歐亞地震帶和環(huán)太平洋地震帶之間，是世界上遭受到地震危害最為嚴(yán)重的國(guó)家之一。歷史上，在長(zhǎng)江三角洲和珠江三角洲曾經(jīng)多次發(fā)生6級(jí)以上的強(qiáng)震，在京津環(huán)渤海地區(qū)，近300年來(lái)，平均每44年就發(fā)生一次7級(jí)以上的大地震。隨著城市化進(jìn)程的加快，大量的國(guó)民財(cái)富快速的向城市及城市群地區(qū)集中。而我國(guó)三分之一以上的已建或擬建的城市群位于可能會(huì)發(fā)生7級(jí)以上大地震的地區(qū)?？臻g網(wǎng)格結(jié)構(gòu)作為一個(gè)城市和地區(qū)的標(biāo)志性建筑及震后的物資集散地和災(zāi)害避難場(chǎng)所，其破壞引起的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡將對(duì)國(guó)家安全和社會(huì)穩(wěn)定造成巨大的沖擊。地震是由于地殼巖層處于復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)中，隨著地殼的不斷變化，地應(yīng)力的作用超過(guò)某處巖層的極限強(qiáng)度時(shí)，巖層就會(huì)發(fā)生突然的斷裂和錯(cuò)動(dòng)，從而引起震動(dòng)，并以彈性波的形式傳到地表，引起地表附近的具有一定質(zhì)量的物體產(chǎn)生慣性力，當(dāng)物體本身具有的抵抗這種慣性作用的抗震能力不足時(shí)，物體發(fā)生破壞。而當(dāng)?shù)卣饎?dòng)的卓越周期和物體的自振周期比較接近時(shí)，物體的破壞就將更加嚴(yán)重。而通過(guò)對(duì)物體設(shè)置一定的隔震裝置可以顯著改變物體的自振周期，從而避開地震的卓越周期，從而顯著的降低作用于物體的慣性力，減小物體在地震作用下的破壞，增加物體在地震下的安全。

傳統(tǒng)的減隔震技術(shù)一般分為兩大類：一類是通過(guò)隔震裝置的設(shè)置來(lái)延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的自振周期，降低上部結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)；另一類是通過(guò)在結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)的連接處設(shè)置耗能的裝置，消耗地震對(duì)結(jié)構(gòu)的能量輸入，從而減小輸入到結(jié)構(gòu)中的地震能量，降低地震作用的破壞。目前這兩種減隔震技術(shù)均取得了較好的應(yīng)用，但上述兩種技術(shù)都是以減小水平向地震作用為目的，因此這兩種技術(shù)僅適用于那些對(duì)豎向不敏感的結(jié)構(gòu)或者是不需要進(jìn)行豎向隔震的結(jié)構(gòu)，因此上述技術(shù)僅能夠滿足水平隔震的需要，還存在著較大的缺陷和隱患。但是歷次地震后的調(diào)查分析都發(fā)現(xiàn)，豎向地震對(duì)結(jié)構(gòu)的影響和危害是不容忽視的，在某些情況下，豎向地震作用甚至起控制作用，而傳統(tǒng)減隔震技術(shù)一般都是針對(duì)水平方向進(jìn)行減隔震，因此不滿足豎向隔震的需求，甚至于在一定的條件小，這種隔震技術(shù)還會(huì)對(duì)豎向地震產(chǎn)生放大作用，給結(jié)構(gòu)在地震下的安全帶來(lái)巨大的威脅和隱患。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種具有豎向大位移隔震的三向隔震裝置。由如下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種具有豎向大位移隔震的三向隔震裝置，其包括水平隔震裝置及豎向隔震裝置，其中，所述水平隔震裝置包括至少兩個(gè)承載板及位于承載板間的水平隔震彈簧裝置，所述水平隔震彈簧裝置包括兩個(gè)立板、位于該兩個(gè)立板間且與其固定連接的彈簧導(dǎo)桿、穿過(guò)該彈簧導(dǎo)桿的彈簧組件及小車，所述立板與其下方的承載板固定，所述小車與其上方的承載板固定且其車輪與下方的承載板接觸，且所述彈簧組件的兩端分別與所述立板及小車連接，且對(duì)稱設(shè)置在所述小車的兩側(cè)，另外，所述小車的車輪的方向與所述彈簧組件的彈力的方向一致；所述豎向隔震裝置包括豎向隔震彈簧裝置，所述豎向隔震彈簧裝置包括兩組鉸接的彈簧組件及兩組鉸接的副支撐，其各自的鉸接位置借由連接桿連接在一起，且鉸接后的彈簧組件及副支撐的兩端分別與用于放置物體的頂板及所述水平隔震裝置的頂部承載板鉸接。

較佳的，所述水平隔震裝置的承載板之間具有多個(gè)水平隔震彈簧裝置。

較佳的，所述水平隔震裝置由兩層組成，即由三層承載板及位于相鄰兩層間的水平隔震彈簧裝置組成。

較佳的，所述兩層上的水平隔震彈簧裝置之間呈正交布置。

較佳的，所述水平隔震裝置的承載板上的水平隔震彈簧裝置對(duì)稱布置。

較佳的，每層承載板上對(duì)稱布置有4個(gè)水平隔震彈簧裝置。

較佳的，所述豎向隔震彈簧裝置的每組彈簧組件完全相同，且每組副支撐也完全相同。

較佳的，所述豎向隔震裝置包括多個(gè)豎向隔震彈簧裝置。

較佳的，所述多個(gè)豎向隔震彈簧裝置對(duì)稱布置。更佳的，對(duì)稱布置有4組豎向隔震彈簧裝置，且每組包括兩個(gè)垂直的豎向隔震彈簧裝置。

與現(xiàn)有技術(shù)相比較，采用上述技術(shù)方案的本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)在于：本發(fā)明極大限度的增加了隔震裝置的豎向變形能力，為對(duì)豎向地震敏感的結(jié)構(gòu)或者設(shè)備以及館藏文物在實(shí)現(xiàn)水平隔震的同時(shí)最大限度的減小豎向地震作用。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明整體軸測(cè)圖；

圖2為本發(fā)明整體正視圖；

圖3為水平隔震裝置俯視圖；

圖4為豎向隔震裝置正視圖；

圖5為豎向隔震裝置正交布置圖。

圖中標(biāo)記說(shuō)明：1-底部承載板；2-中部承載板；3-頂部承載板；4-立板；5-水平隔震裝置的彈簧組件；6-彈簧導(dǎo)桿；7-小車；8-豎向隔震裝置外接鉸；9-豎向隔震裝置的彈簧組件；10-副支撐；11-副支撐與彈簧組件連接鉸；12-副支撐與彈簧組件的連接桿；13-頂板。

具體實(shí)施方式

下面主要結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)包含具有豎向大位移隔震的三向隔震機(jī)械裝置進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

如圖1至圖5所示，一實(shí)施例的具有豎向大位移隔震的三向隔震裝置，包括底部的水平隔震裝置和上部的豎向大位移隔震裝置(簡(jiǎn)稱豎向隔震裝置)。

圖示實(shí)施例中，底部的水平隔震裝置包括三層承載板(1,2,3)及位于承載板間的水平隔震彈簧裝置。具體而言，底部承載板1及中部承載板2上設(shè)置有水平隔震彈簧裝置，且每層上對(duì)稱設(shè)置有4個(gè)，同時(shí)兩層上的水平隔震彈簧裝置間正交布置。

所述水平隔震彈簧裝置包括立板4、彈簧組件5、彈簧導(dǎo)桿6及小車7，小車7與其上方的承載板固定，小車7的車輪與其下方的承載板相接觸，為上方的承載板提供豎向承載能力；兩個(gè)立板4固定在其下方的承載板上，彈簧導(dǎo)桿6位于兩個(gè)立板4之間且安裝在立板4上，水平隔震裝置的彈簧組件5和小車7穿在彈簧導(dǎo)桿6上，并在小車兩端對(duì)稱布置水平隔震裝置的彈簧組件5。彈簧組件5的兩端分別與立板4和小車7連接，且小車7的車輪的方向與所述彈簧組件的彈力方向一致，水平隔震裝置的彈簧組件5產(chǎn)生沿著彈簧軸向的水平隔震能力。由于正交布置了兩層水平隔震彈簧裝置，因此本裝置具有獨(dú)立的水平兩個(gè)方向的隔震能力。

所述上部的豎向隔震裝置連接在水平隔震裝置的頂部承載板3之上；所述豎向隔震裝置包括豎向隔震彈簧裝置，豎向隔震彈簧裝置包括兩組鉸接的彈簧組件9及兩組鉸接的副支撐10，其各自的鉸接位置借由連接桿12連接在一起，在此鉸接位置形成圖中的副支撐與彈簧組件的連接鉸11；且鉸接后的彈簧組件9及副支撐10的兩端分別與用于放置物體的頂板13及所述水平隔震裝置的頂部承載板3鉸接，在此鉸接位置形成圖中的豎向隔震裝置外接鉸8。

上部豎向隔震裝置的此種構(gòu)造形式使得當(dāng)2個(gè)彈簧組件9對(duì)稱發(fā)生小變形時(shí)，豎向隔震裝置兩端即可發(fā)生大變形。

所述豎向隔震裝置的彈簧組件9是常見(jiàn)的具有拉壓和耗能能力的彈簧套筒。

上部的豎向大位移隔震裝置包括4組對(duì)稱設(shè)置的豎向隔震彈簧裝置，每組包括兩個(gè)，這兩個(gè)間呈正交布置，如圖5所示。由于豎向隔震彈簧裝置的副支撐10可以限制其平面內(nèi)的移動(dòng)和扭轉(zhuǎn)，每組豎向隔震彈簧裝置的副支撐10相互正交布置后就可以使得上部的豎向隔震裝置僅能發(fā)生豎向移動(dòng)，而不發(fā)生水平運(yùn)動(dòng)和扭轉(zhuǎn)。

在隔震過(guò)程中需要滿足大變形效應(yīng)的結(jié)構(gòu)和設(shè)備及館藏文物可直接與頂板13固定連接，非地震狀態(tài)時(shí)自重等豎向荷載使豎向隔震裝置產(chǎn)生豎向變形，豎向地震作用使得隔震裝置在平衡位置往復(fù)運(yùn)動(dòng)；水平向地震作用使水平彈簧產(chǎn)生伸縮變形；豎向隔震裝置和水平隔震裝置獨(dú)立工作，二者不產(chǎn)生耦合作用。豎向隔震裝置的大變形和小剛度特征極大延長(zhǎng)了結(jié)構(gòu)和設(shè)備及館藏文物的豎向自振周期，使得結(jié)構(gòu)和設(shè)備及館藏文物的豎向自振周期遠(yuǎn)離地震動(dòng)的卓越周期，從而大幅度減小豎向地震作用；水平向地震動(dòng)產(chǎn)生的幅值不斷變化的壓力通過(guò)水平彈簧的往復(fù)振動(dòng)削弱，并且水平彈簧改變了結(jié)構(gòu)和設(shè)備及館藏文物的水平向自振周期，使得結(jié)構(gòu)和設(shè)備及館藏文物的水平向自振周期遠(yuǎn)離地震動(dòng)的卓越周期，從而減小水平向地震作用。

以上所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。