一种三维隔震支座的制作方法

本发明属于隔震，尤其涉及一种三维隔震支座。

背景技术：

1、地震是地壳快速释放能量过程中造成的振动，人类社会至今仍无法避免这一自然现象，地震造成的人员伤亡和经济损失更多源于建筑物倒塌所致。因此世界各国都在致力于做好工程抗震减灾工作，致力于提高建设工程的抗震设防水平，提高建设工程的抗震能力。

2、隔震技术作为一种可以显著提高建筑抗震能力的技术，正得到越来越多的应用，其是在建筑的上部结构与地基之间采用柔性连接，设置足够安全的隔震系统，由于隔震层的“隔震”、“吸震”作用，在地震发生时，建筑的上部结构作近似平动，结构反应得到极大降低。虽然地震动是三方向的，但是当前主流且成熟的隔震支座主要是针对水平方向的地震，对竖向地震不起作用。

3、与此同时，随着城镇化的快速进行，我国目前的地铁里程正在迅速增加，地铁沿线建筑也越来越多，地铁运行可能对临近的建筑造成振动影响，随着居民生活品质的提高，这种影响正受到越来越多的重视。地铁振动传递到结构基础时，主要是竖向振动，水平方向的振动幅值只有竖向振动幅值的10％左右，针对轨道交通振动的不利影响，当前常见的一种方法是在结构基础处安装竖向隔振支座。

4、既有三维隔震支座中，如空气弹簧类三维隔震支座、金属弹簧类隔震支座，大多存在竖向承载能力弱的问题，通常只能用于相对低矮的建筑结构，此外，当前的三维隔震支座构造相对复杂，加工成本偏高。另一方面，轨交交通引起的不利振动的主要频率成分在30-80hz之间，部分金属类竖向隔振支座自身的高阶振型对应的频率值也在这个范围内，会降低其应对高频振动的效果。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种三维隔震支座，以解决现有三维隔震支座竖向隔震效果差、体积大、构造复杂、应对轨道交通高频振动效果差的问题。本发明所采用的技术方案如下：

2、一种三维隔震支座，包括上滑动板、摩擦副上板、减震组件、摩擦副下板和下滑动板，摩擦副上板与其上方的上滑动板球面滑动配合，摩擦副下板与其下方的下滑动板球面滑动配合；

3、减震组件包括内锥芯、外环、若干承压环构件和若干施压环构件，若干承压环构件由内至外依次间隔套接，外环的内周、承压环构件的外周、施压环构件的内周均为小径端朝上的锥面，承压环构件的内周、内锥芯的外周和施压环构件的外周均为小径端朝下的锥面，任意相邻两个所述承压环构件之间均设有所述施压环构件，所述施压环构件的内侧锥面通过锥筒减震套与其内侧对应承压环构件的外侧锥面抵靠配合，所述施压环构件的外侧锥面通过锥筒减震套与其外侧对应承压环构件的内侧锥面抵靠配合，位于内端的所述承压环构件通过锥筒减震套套接在内锥芯的外周，外环通过锥筒减震套套接在位于外端的所述承压环构件外周；

4、内锥芯的上端面通过圆板与摩擦副上板的下端面相连，若干所述施压环构件和外环的上端面均通过圆环与摩擦副上板的下端面相连，若干所述承压环构件的下端面均通过圆环与摩擦副下板的上端面相连，内锥芯、外环、若干锥筒减震套、若干承压环构件和若干施压环构件的上端组成水平面，且下端组成水平面。

5、进一步的，若干所述承压环构件为两个内外套接的第一楔形环和第三楔形环，所述施压环构件为一个第二楔形环，所述锥筒减震套为第一减震套、第二减震套、第三减震套和第四减震套；

6、第一减震套、第一楔形环、第二减震套、第二楔形环、第三减震套、第三楔形环、第四减震套和外环由内至外依次抵靠套接在内锥芯上。

7、进一步的，所述锥筒减震套为多层橡胶锥筒依次套接的构件。

8、进一步的，多层橡胶锥筒之间设有若干金属锥筒。

9、进一步的，上滑动板、摩擦副上板、摩擦副下板、下滑动板、内锥芯、第一楔形环、第二楔形环、第三楔形环和外环均为金属构件。

10、进一步的，上滑动板和摩擦副上板之间设有上摩擦层，摩擦副下板和下滑动板之间设有下摩擦层，上滑动板和上摩擦层的底端均为凹球面，上摩擦层和摩擦副上板的顶端均为凸球面，上滑动板的凹球面和上摩擦层的凸球面摩擦配合，上摩擦层的凹球面和摩擦副上板的凸球面摩擦配合，摩擦副下板和下摩擦层的底端均为凸球面，下摩擦层和下滑动板的顶端为凹球面，摩擦副下板的凸球面和下摩擦层的凹球面摩擦配合，下摩擦层的凸球面和下滑动板的凹球面摩擦配合。

11、进一步的，上滑动板和下滑动板的结构相同，上摩擦层和下摩擦层的结构相同、摩擦副上板、减震组件和摩擦副下板的结构相同。

12、进一步的，上摩擦层和下摩擦层为聚四氟乙烯层。

13、进一步的，所述承压环构件的截面呈“△”形，所述施压环构件的截面呈“▽”形，内锥芯呈倒置的圆锥形。

14、进一步的，内锥芯、第一减震套、第一楔形环、第二减震套、第二楔形环、第三减震套、第三楔形环、第四减震套和外环通过高温硫化依次粘接。

15、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

16、1、当上滑动板受到向下压力荷载作用时，压力载荷传递至摩擦副上板，并压动内锥芯、第二楔形环和外环一同向下运动，压力载荷通过第一减震套、第三减震套、第二减震套和第四减震套传递至第一楔形环和第三楔形环，再进一步传递到下滑动板上；第一减震套、第三减震套、第二减震套和第四减震套的橡胶锥筒具有隔震/振的效果，金属锥筒只与两侧的橡胶锥筒粘接，不与其它部件连接，金属锥筒的作用是增强本发明的抗倾斜能力，使其可以较小影响竖向刚度的同时，显著增强抗弯能力，第一楔形环、第二楔形环和第三楔形环均为环形构件，稳定性好，设置在外层的构件可对设置在内部的构件起到很好的限位作用，增加本发明的承载能力。

17、2、本发明结合了水平隔震和竖向隔振技术，水平隔震主要是靠上滑动板、上摩擦层和摩擦副上板构成的上摩擦摆以及摩擦副下板、下摩擦层和下滑动板构成的下摩擦摆，竖向隔振靠中间的减震组件。本发明的创新之处是将摩擦摆支座中间的不变形的刚性体—摩擦副，换成了可以竖向变形同时能保证抗侧、抗扭刚度的减震组件。

18、3、本发明实现了三维隔震，且结构紧凑，与传统摩擦摆支座尺寸基本相当，便于替换。

技术特征：

1.一种三维隔震支座，其特征在于：包括上滑动板(1)、摩擦副上板(3)、减震组件(5)、摩擦副下板(6)和下滑动板(4)，摩擦副上板(3)与其上方的上滑动板(1)球面滑动配合，摩擦副下板(6)与其下方的下滑动板(4)球面滑动配合；

2.根据权利要求1所述的一种三维隔震支座，其特征在于：若干所述承压环构件为两个内外套接的第一楔形环(56)和第三楔形环(53)，所述施压环构件为一个第二楔形环(59)，所述锥筒减震套为第一减震套(58)、第二减震套(55)、第三减震套(54)和第四减震套(52)；

3.根据权利要求2所述的一种三维隔震支座，其特征在于：所述锥筒减震套为多层橡胶锥筒(81)依次套接的构件。

4.根据权利要求3所述的一种三维隔震支座，其特征在于：多层橡胶锥筒(81)之间设有若干金属锥筒(82)。

5.根据权利要求4所述的一种三维隔震支座，其特征在于：上滑动板(1)、摩擦副上板(3)、摩擦副下板(6)、下滑动板(4)、内锥芯(57)、第一楔形环(56)、第二楔形环(59)、第三楔形环(53)和外环(51)均为金属构件。

6.根据权利要求5所述的一种三维隔震支座，其特征在于：上滑动板(1)和摩擦副上板(3)之间设有上摩擦层(2)，摩擦副下板(6)和下滑动板(4)之间设有下摩擦层(7)，上滑动板(1)和上摩擦层(2)的底端均为凹球面，上摩擦层(2)和摩擦副上板(3)的顶端均为凸球面，上滑动板(1)的凹球面和上摩擦层(2)的凸球面摩擦配合，上摩擦层(2)的凹球面和摩擦副上板(3)的凸球面摩擦配合，摩擦副下板(6)和下摩擦层(7)的底端均为凸球面，下摩擦层(7)和下滑动板(4)的顶端为凹球面，摩擦副下板(6)的凸球面和下摩擦层(7)的凹球面摩擦配合，下摩擦层(7)的凸球面和下滑动板(4)的凹球面摩擦配合。

7.根据权利要求6所述的一种三维隔震支座，其特征在于：上滑动板(1)和下滑动板(4)的结构相同，上摩擦层(2)和下摩擦层(7)的结构相同、摩擦副上板(3)、减震组件(5)和摩擦副下板(6)的结构相同。

8.根据权利要求7所述的一种三维隔震支座，其特征在于：上摩擦层(2)和下摩擦层(7)为聚四氟乙烯层。

9.根据权利要求8所述的一种三维隔震支座，其特征在于：所述承压环构件的截面呈“△”形，所述施压环构件的截面呈“▽”形，内锥芯(57)呈倒置的圆锥形。

10.根据权利要求2-9任一项所述的一种三维隔震支座，其特征在于：内锥芯(57)、第一减震套(58)、第一楔形环(56)、第二减震套(55)、第二楔形环(59)、第三减震套(54)、第三楔形环(53)、第四减震套(52)和外环(51)通过高温硫化依次粘接。

技术总结
一种三维隔震支座，属于隔震技术领域，本发明为了解决现有隔震支座竖向隔震效果差、体积大、构造复杂的问题。包括由上至下依次配合的上滑动板、上摩擦层、摩擦副上板、减震组件、摩擦副下板、下摩擦层和下滑动板，减震组件包括内锥芯，第一减震套、第一楔形环、第二减震套、第二楔形环、第三减震套、第三楔形环、第四减震套和外环由内至外依次抵靠套接在内锥芯上，第一楔形环和第三减震套的下端通过连接件与摩擦副下板相连，第二楔形环、外环和内锥芯的上端通过连接件与摩擦副上板相连，四个减震套可以实现竖向隔震，三个楔形环套接稳定性好，设置在外层的构件可对设置在内部的构件起到很好的限位作用，增加本发明的承载能力。

技术研发人员：柏文,戴君武,徐磊,杨永强,张天雨,张启迪
受保护的技术使用者：中国地震局工程力学研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14