竖向变刚度弹性支座的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种竖向变刚度弹性支座，包括隔震组件、叠层板以及变刚度调节装置；变刚度调节装置上设有凹槽，凹槽包括相通的上腔体和下腔体，上腔体为上宽下窄的喇叭状，上腔体的侧面包括倾斜面，叠层板包括至少一个重叠单元，倾斜面的斜率大于重叠单元中的上单层板的端面最下端到重叠单元中的下单层板的端面最下端的斜率，下单层板的长度小于倾斜面的最上端之间的距离，且大于倾斜面的最下端之间的距离；隔震组件设置在下腔体内，下单层板设置在隔震组件上。应用本实用新型的技术方案，效果如下：（1）整体结构简单；（2）重叠单元中的上单层板与下单层板之间的独特设计，能够保证在有限的变形范围内提供足够的阻尼力，且竖向复位能力强。
【专利说明】竖向变刚度弹性支座
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及隔震或减震装置设计领域，尤其涉及一种竖向变刚度弹性支座。【背景技术】
[0002]在地震或者其它震动的影响下，结构的反应可分为水平震动和竖向震动两种，水平震动往往对结构破坏起控制作用，但随着高耸结构、大跨度结构等的快速发展，竖向地震或其它形式的竖向震动对结构的影响不容忽视，这类结构在地震荷载作用下，极易发生谐振而破坏，因此竖向隔震技术的研究具有相当的应用前景。
[0003]目前，隔震技术主要为水平隔震，对竖向隔震没有控制效果，这对于结构的安全极其不利；另外，高耸结构或大跨度结构传递到支座或者基础上的荷载主要为竖向荷载，满足正常使用的前提下，要求结构不出现较大变形，对于抗震而言，又要求具有一定的延性，例如:
[0004]CN102953452AC2012.10.26)公开了一种竖向承载力高的自复位组合型隔震装置，包括滑动面板、滑动体、弹性橡胶体和联接板，滑动面板位于上部，为隔震装置的上端板，联接板位于下部，为隔震装置的下端板，滑动面板和联接板之间形成容置空间，滑动体个弹性橡胶体位于容置空间内，滑动体位于容置空间的中部区域，滑动体的顶部和滑动面板的下表面相接触，滑动体的底部和联接板相联接，弹性橡胶体为多个，多个弹性橡胶体均匀布置在容置空间的边缘区域，位于滑动体的外围，每个弹性橡胶体的上、下端分别与滑动面板和联接板相联接，滑动体与多个弹性橡胶体呈水平点阵状分布。此种设计用于降低地震时的结构反应。
[0005]CN102261037A (申请日2011.05.06)公开了一种竖向弹性拉压支座，包括压板、滑板、耐磨板、钢盆、承拉阻尼器、中间钢衬板、承压阻尼器、顶板、压环、上锚固装置、下锚固装置，顶板上端面各角固定有上锚固装置，滑板底面各角上固定有下锚固装置，滑板上方设有钢盆，钢盆顶端固定有压环，压板固定在滑板两侧，滑板与钢盆之间设有耐磨板，耐磨板四周设有弹性密封圈，钢盆内中心设有承压阻尼器，承压阻尼器顶端固定有中间钢衬板，中间钢衬板与压环之间设有承拉阻尼器，中间钢承板顶端穿过压环并与顶板固定连接。本设计刚度系数较高，结构复杂。
[0006]CN202187447U (申请日2011.06.15，同日申请实用新型)公开了一种结构竖向隔震、减震体系，除了在建筑结构中设置水平隔震或减震层外，再设置竖向隔震或减震层，竖向隔震或者减震层中具有平行、同向的倾斜滑移面，并可以沿倾斜滑移面上、下设置水平面内刚度较大的刚架、桁架或结构。此竖向隔震或减震层具有竖向隔震、减震能力，在竖向隔震或减震层可设置阻尼器、弹簧、锁定装置。此设计同时具有水平及竖向隔震、减震效果，但只能在较小的变形范围内起到很好的效果。
[0007]CN101275442A (申请日2008.05.16)公开了一种竖向变刚度隔震支座，包括有钢筒、橡胶、铅芯和变刚度导向装置。变刚度导向装置包括有轴、顶板和锥形的变刚度曲面板，其中，轴的上端与顶板固定连接，锥形的变刚度曲面板的一端与顶板固定连接，另一端与轴的侧面固定连接，多层橡胶和多个钢筒依次间隔沿径向布置在变刚度曲面板以下的轴上，水平方向布置的铅芯穿过多层钢筒与橡胶与轴相交，所有的橡胶和钢板的下端面形成一个上端口小下端口大的锥形空间。此种隔震支座的结构较复杂，竖向位移没有做出限定，当竖向位移较大时，隔震效果不好，不实用。
[0008]现有技术中水平和竖向之间的关系很难协调，竖向刚度较大，变形小，因此能提供的阻尼力不大，抗震效果欠佳，从而致使其很难得到应用或推广。
实用新型内容
[0009]本实用新型目的在于提供一种结构简单、在竖向方向具有较大的初始刚度和较小的屈服刚度的竖向变刚度弹性支座，该支座能够保证在有限的变形范围内提供足够的阻尼力，且竖向复位能力强，达到以上技术效果采用的技术方案如下:
[0010]一种竖向变刚度弹性支座，包括隔震组件、叠层板以及变刚度调节装置；
[0011]所述变刚度调节装置的上表面上设有凹槽，所述凹槽包括相通的上腔体和下腔体，所述上腔体的侧面包括倾斜面；
[0012]所述叠层板设置在所述上腔体内，且通过固定件固定在所述变刚度调节装置上；
[0013]在所述竖向变刚度弹性支座的竖向截面图中:
[0014]所述上腔体为上宽下窄的喇叭状；
[0015]所述叠层板包括至少一个重叠单元，所述重叠单元中的上单层板的端面最下端的点到所述重叠单元中的下单层板的端面最下端的点所形成的直线的斜率小于所述倾斜面的斜率；所述下单层板的长度小于所述倾斜面的最上端之间的距离，所述下单层板的长度大于所述倾斜面的最下端之间的距离；
[0016]所述隔震组件设置在所述下腔体内，所述下单层板设置在所述隔震组件上。
[0017]以上技术方案的优选方案之一，所述下腔体的底面为下凹曲面；所述隔震组件包括由上至下设置的上隔震单元、变刚度调节板以及下隔震单元，所述下隔震单元设置在所述下凹曲面上，所述上隔震单元设置在所述下单层板的下方，所述变刚度调节板的端面到所述下隔震单元的侧面上的最小距离大于零。
[0018]其中，所述上隔震单元以和下隔震单元均为铅芯橡胶支座。
[0019]以上技术方案的优选方案之一，所述下腔体的底面为上凸曲面；所述隔震组件包括由上至下设置的隔震单元和变刚度调节板，所述变刚度调节板设置所述上凸曲面上，所述变刚度调节板的端面上的点到所述下腔体的侧面的最小距离大于O ;所述隔震单元设置在所述变刚度调节板以及所述下单层板之间。
[0020]其中，所述隔震单元为铅芯橡胶支座。
[0021]以上技术方案中优选的，所述变刚度调节板的横截面为圆形、弧形或者方形。
[0022]以上技术方案中优选的，所述固定件为弹性支架。
[0023]以上技术方案中优选的，所述上单层板和所述下单层板之间通过螺栓或销钉固定。
[0024]以上技术方案中优选的，所述上单层板和下单层板均为钢或铜材质。
[0025]以上技术方案中优选的，所述变刚度调节装置、上单层板以及下单层板的横截面均为圆形、弧形或者方形。[0026]应用本实用新型的技术方案，具有以下有益效果:
[0027](I)结构简单，便于应用和生产:竖向变刚度弹性支座采用隔震组件、叠层板以及变刚度调节装置几大部分的组合设计，整体结构简单，便于应用和生产；
[0028](2)竖向抗阻效果好、复位能力强:本实用新型结合具有较大的初始刚度和较小的屈服刚度的隔震组件以及叠层板的独特设计，使得该支座能够保证在有限的变形范围内提供足够的阻尼力，且竖向复位能力强。
[0029]除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:
[0031]图1是本实用新型优选实施例1的竖向截面结构示意图；
[0032]图2是图1中叠层板的局部放大图；
[0033]图3是本实用新型优选实施例2的竖向截面结构示意图；
[0034]1-隔震组件，11-上隔震单元，12-变刚度调节板，13-下隔震单元，2_叠层板，21-上单层板，211-上单层板的端面，22-下单层板，221-下单层板的端面，3-变刚度调节装置，4-凹槽，41-上腔体,411-倾斜面，42-下腔体，421-下凹曲面,422-上凸曲面,5-固定件，6-螺栓或销钉。
【具体实施方式】
[0035]以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
[0036]实施例1:
[0037]本实用新型公开一种竖向变刚度弹性支座，如图1所示，具体包括隔震组件1、叠层板2以及变刚度调节装置3，整体结构简单，便于使用和生产。
[0038]所述变刚度调节装置3的上表面上设有凹槽4，所述凹槽4包括相通的上腔体41和下腔体42，所述上腔体41的侧面包括倾斜面411 ;所述下腔体42的底面为下凹曲面421。
[0039]所述叠层板2设置在所述上腔体41内，且通过固定件5固定在所述变刚度调节装置3上，此处可选用弹性好的弹性支架为固定件，提高其抗阻力。
[0040]在所述竖向变刚度弹性支座的竖向截面图中:
[0041]所述上腔体41为上宽下窄的喇叭状；
[0042]所述叠层板2包括一个重叠单元，所述重叠单元中的上单层板21的端面211上最下端A点到所述重叠单元中的下单层板22的端面221上最下端B点所形成的直线LI的斜率r2小于所述倾斜面411的斜率rl ;所述下单层板22的长度L小于所述倾斜面411的最上端之间的距离dl，所述下单层板22的长度L大于所述倾斜面411的最下端之间的距离d2，此处设计主要是用于叠层板受到竖直向下的压力后，上单层板承受一定力度后弯曲变形，带动下单层板向下移动使得其两端与倾斜面搭接，从而达到增强阻力的作用，详见图1和图2。
[0043]所述隔震组件I设置在所述下腔体42内，且包括上隔震单元11、变刚度调节板12以及下隔震单元13，所述下隔震单元12设置在所述下凹曲面421上，所述变刚度调节板12设置在所述上隔震单元11与所述下隔震单元13之间，所述上隔震单元11和所述下隔震单元13均为铅芯橡胶支座，具有较大的初始刚度和较小的屈服刚度。
[0044]所述上隔震单元11设置在所述下单层板22的下方；所述变刚度调节板12的端面所述下隔震单元12的侧面的最小距离d3大于零，此处的设计是:在力的作用下，当上隔震单元与所述下隔震单元均发生屈服后，叠层板弯曲变形后，变刚度调节板的两端搭接在下凹曲面421上，从而达到增强阻力的作用。
[0045]所述上单层板21和所述下单层板22之间通过高强度的螺栓或销钉6固定在一起，且两者均为钢或铜或其它延性较好的材料制成，可根据实际需求进行选择。
[0046]上述技术方案中，所述变刚度调节装置3、上单层板21、下单层板22以及变刚度调节板4的横截面均为圆形、弧形或者方形，可根据实际需求进行相应的选择。
[0047]应用本实用新型的竖向变刚度弹性支座，具体原理是:(1)铅芯橡胶支座具备较强的初始竖向刚度和较小的屈服刚度，在较大震动荷载作用下，铅芯橡胶支座发生屈服，叠层板受到较大的竖向惯性力发生弯曲变形，随着变形的增大，叠层板的下单层板与凹槽的倾斜面搭接起来，而由于凹槽的喇叭口的设计，使得叠层板中的下单层板可以继续往下产生位移，从而达到变刚度的目的；(2)变刚度调节板在受到较大竖向荷载作用下发生弯曲，随着变形的增加，变刚度调节板与下凹曲面的搭接面逐渐变大，变刚度调节板的刚度也随着变形的增加而增强；(3)铅芯橡胶支座与弹性支架都将产生变形吸收能量。通过铅芯橡胶支座、叠层板以及变刚度调节板三者之间的刚度调节，从而达到保证在有限的变形范围内提供足够的阻尼力，且提供较强的竖向复位能力。
[0048]可以根据实际的需要，将叠层板设计成多个重叠单元，例如叠层板为由上至下重叠设置的第一块板、第二块板以及第三块板组成，第一块板和第二块板组成的第一重叠单元中，第一块板即为上单层板，第二块板即为下单层板；第二块板和第三块板组成的第二重叠单元中，第二块板即为上单层板，第三块板即为下单层板。各上单层板和下单层板的厚度不作限制，只要其具体工作原理同上述叠层板即可；所述曲面的曲率的设计也可以根据实际进行的力学分析。
[0049]实施例2:
[0050]本实施例与实施例1的不同点在于:
[0051]所述凹槽4的下腔体42的底面为上凸曲面422。
[0052]所述隔震组件I包括上隔震单元11和变刚度调节板12，所述变刚度调节板12设置所述上凸曲面422上，所述变刚度调节板12的端面到所述下腔体42的侧面的最小距离大于零；所述上隔震单元11设置在所述变刚度调节板12以及所述下单层板22之间，详见图3。
[0053]以上描述中的端面指连接上表面和下表面之间的且距离凹槽侧面最近的那个面。
[0054]应用本实用新型的竖向变刚度弹性支座，具体原理是:(1)铅芯橡胶支座具备较强的初始竖向刚度和较小的屈服刚度，在较大震动荷载作用下，铅芯橡胶支座发生屈服，叠层板受到较大的竖向惯性力发生弯曲变形，随着变形的增大，叠层板的下单层板与凹槽的倾斜面搭接起来，而由于凹槽的喇叭口的设计，使得叠层板中的下单层板可以继续往下产生位移，从而达到变刚度的目的；(2)变刚度调节板在受到较大竖向荷载作用下发生弯曲，随着变形的增加，变刚度调节板与下凹曲面的搭接面逐渐变大，变刚度调节板的刚度也随着变形的增加而增强；(3)铅芯橡胶支座与弹性支架都将产生变形吸收能量。通过铅芯橡胶支座、叠层板以及变刚度调节板三者之间的刚度调节，从而达到保证在有限的变形范围内提供足够的阻尼力，且提供较强的竖向复位能力。
[0055]可以根据实际的需要，将叠层板设计成多个重叠单元，例如叠层板为由上至下重叠设置的第一块板、第二块板以及第三块板组成，第一块板和第二块板组成第一重叠单元，第一块板即为上单层板，第二块板即为下单层板；第二块板和第三块板组成第二重叠单元，第二块板即为上单层板，第三块板即为下单层板。各上单层板和下单层板的厚度不作限制，只要其具体工作原理同上述叠层板即可；所述曲面的曲率的设计也可以根据实际进行的力学分析。
[0056]以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种竖向变刚度弹性支座，其特征在于:包括隔震组件(I)、叠层板(2)以及变刚度调节装置(3); 所述变刚度调节装置(3)的上表面上设有凹槽(4)，所述凹槽(4)包括相通的上腔体(41)和下腔体(42)，所述上腔体(41)的侧面包括倾斜面(411)； 所述叠层板(2)设置在所述上腔体(41)内，且通过固定件(5)固定在所述变刚度调节装置(3)上； 在所述竖向变刚度弹性支座的竖向截面图中: 所述上腔体(41)为上宽下窄的喇叭状；所述叠层板(2)包括至少一个重叠单元，所述重叠单元中的上单层板(21)的端面(211)最下端的点(A)到所述重叠单元中的下单层板(22)的端面(221)最下端的点(B)所形成的直线(LI)的斜率(r2)小于所述倾斜面(411)的斜率(rl);所述下单层板(22)的长度(L)小于所述倾斜面(411)的最上端之间的距离(dl)，且大于所述倾斜面(411)的最下端之间的距离(d2)； 所述隔震组件(I)设置在所述下腔体(42 )内，所述下单层板(22 )设置在所述隔震组件(I)上。
2.根据权利要求1所述的竖向变刚度弹性支座，其特征在于:所述下腔体(42)的底面为下凹曲面(421)； 所述隔震组件(I)包括由上至下设置的上隔震单元(11)、变刚度调节板(12)以及下隔震单元(13)，所述下隔震单元(13)设置在所述下凹曲面(421)上，所述上隔震单元(11)设置在所述下单层板(22)的下方； 所述变刚度调节板(12)的端面到所述下隔震单元(13)的侧面上的最小距离(d3)大于零。
3.根据权利要求2所述的竖向变刚度弹性支座，其特征在于:所述上隔震单元(11)和下隔震单元(12)均为铅芯橡胶支座。
4.根据权利要求1所述的竖向变刚度弹性支座，其特征在于:所述下腔体(42)的底面为上凸曲面(422)； 所述隔震组件(I)包括由上至下设置的上隔震单元(11)和变刚度调节板(12)，所述变刚度调节板(12)设置所述上凸曲面(422)上，所述变刚度调节板(12)的端面到所述下腔体(42)的侧面的最小距离(d4)大于零；所述上隔震单元(11)设置在所述变刚度调节板(12)以及所述下单层板(22)之间。
5.根据权利要求4所述的竖向变刚度弹性支座，其特征在于:所述上隔震单元(11)为铅芯橡胶支座。
6.根据权利要求2-5中任意一项所述的竖向变刚度弹性支座，其特征在于:所述变刚度调节板(12)的横截面为圆形、弧形或者方形。
7.根据权利要求6所述的竖向变刚度弹性支座，其特征在于:所述固定件(5)为弹性支架。
8.根据权利要求1所述的竖向变刚度弹性支座，其特征在于:所述上单层板(21)和所述下单层板(22)之间通过螺栓或销钉固定。
9.根据权利要求1所述的竖向变刚度弹性支座，其特征在于:所述上单层板(21)和所述下单层板(22)均为钢或铜材质。
10.根据权利要求1所述的竖向变刚度弹性支座，其特征在于:所述变刚度调节装置(3)、上单层板(21)以及下单层板(22)的横截面均为圆形、弧形或者方形。
【文档编号】E04B1/98GK203420369SQ201320502623
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年8月16日 优先权日:2013年8月16日
【发明者】姚庚明 申请人:姚庚明