专利名称：一种多维减震隔震支承座的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及减震隔震支承座领域，特别涉及一种广泛用于桥梁、建 筑物和大型仪器、设备减震隔震装置。2、 背景技术减震、隔震技术是通过采用减震隔震装置将结构(或部件)尽可能与地震 地面运动(或支承座运动)分隔开来，使得结构体系的水平、竖向刚度降低， 从而大大减少传递到上部结构的地震力和能量。综合安全、经济、可行性等 因素的考虑，倍受青睐的减震隔震技术是基础隔震技术。基础隔震是在上部 结构和基础之间设置隔震层，通过隔震层的隔震系统来延长结构周期以限制 和吸收传入结构的地震能量。目前，主要使用的隔震系统有叠层钢板橡胶 支承座(又分为板式橡胶支承座、高阻尼橡胶支承座、铅心橡胶支承座)、 滑动摩擦支承座、粘性体支承座(或称辅助阻尼支承座)。但是，这些支承座 的设计都主要集中在水平隔震上，叠层钢板橡胶支承座在往复加载的迟滞循 环是呈现并不是标注双线性的行为，自动复位性能薄弱。滑动摩擦支承座在 地震发生期间会产生一定的竖向位移，不利于机构的稳定。广泛应用的仍然 以叠层钢板橡胶支承座为主导。橡胶作为一种减震弹性体，尽管经过改性处 理，对比其他弹性体材料，橡胶材料仍存在自身固有的缺点，摩擦系数较大， 耐磨性能较低，承载力较低。使得橡胶支承座使用上存在不足之处，尚需改 善提高，同时也不能满足某些特殊应用场合。其次，叠层钢板橡胶支承座通 常由若干层薄橡胶板和薄钢板交错叠合并相互硫化粘接而成。由于支承座内 部胶层厚度分布不均匀的现象普遍存在，而局部胶层的形状系数和局部胶层 力学性能则对胶层厚度分布不均匀性极为敏感，所以很容易导致局部胶层力 学性能大幅下降。与此同时，支承座的竖向受压也不均匀，个别胶层的缺陷 更容易暴露，容易萌生空穴现象及裂纹，随之扩展形成表明损伤，直接影响 到支承座的耐久性。由此可知，叠层钢板橡胶支承座必须严格控制保证胶层 尺寸均匀分布，而且尽可能达到各层胶层匀质。有研究表明，由于地震时地面运动是空间运动，震波产生外力可能表现 为水平，竖向，扭旋，挠曲。竖向地震分量也往往非常明显，有时达到水平地震分量的2/3以上。所以设计一种具备多维减震隔震支承座还是很有必要。 现有专利公知三维或多维隔震装置，但是都是以综合多个相对独立功能的支 承座串联，如竖向隔震的碟形弹簧支承座和水平隔震的铅心叠层橡胶支承座 串联。这种串联往往导致支承座整体结构复杂，尺寸增大，耗用更多材料， 也就成本增加。再者仅具某个单一功能的支承座单元，便难以应对其他外力， 串联使用时更凸显这种缺陷。 3、实用新型内容本实用新型提供一种应用于桥梁、建筑物和大型设备的多维减震隔震支 承座，它结构简单，耗材小，成本较低，能在水平和竖直方向同时减震隔震， 并且能阻隔基础韵扭旋和挠曲传递到上层建筑，有效吸收外部的震动能量有 效保护上层建筑。本实用新型是通过如下技术方案来实现的一种多维减震隔震支承座，包括底上盖、底座，另外它还包括锭轴、减 震弹性体和枢节滑块，所述的底座上设置有一锭轴，锭轴中央凸出有一锭轴 凸柱，在锭轴凸柱顶面装有枢节滑块，减震弹性体套在锭轴凸柱和枢节滑块 的外面，所述的上盖压在枢节滑块上，上盖下方形成的筒套套在减震弹性体的 外面。与现有技术相比，本实用新型具有以下优点1)多维隔震当受到震 动时，本实用新型可通过上盖与枢节滑块、上盖与减震弹性体之间的相对运 动，有效应对水平向、竖向、扭旋、挠曲震波，而且能阻隔基础扭旋及挠曲 的传递至上层建筑。更可在隔离外部激励的同时也能耗散振动能量，保护隔 震装置在大的外部激励下不被拉坏，隔离或消耗振动倾覆力矩、局部振动弯 矩和节点振动弯矩。2)双重阻尼聚合物枢节滑块及锥环形弹性体均起高阻 尼隔震作用。3)自动复位锥度设计，重力作用下很容易自动复位，无需重 置。4)结构简单，体积小，耗材小，成本较低，安装方便。5)关键部件都 位于上盖下方形成的筒套的包围下，防水防尘防晒，可以防止减震弹性体过 度变形。上述所述的锭轴凸柱的外表面是上窄下宽的圆锥面，减震弹性体的内壁 贴紧在锭轴凸柱上。上述所述的减震弹性体的外表面是上窄下宽的圆锥形，筒套的内壁贴紧 在减震弹性体的外表面。在配合面中用锥面的设计，重力作用下很容易自动 复位，无需重置。同时减震弹性体处于近乎封闭状态下，阻尼得到提高。上述所述的锭轴凸柱顶部设有半球形凹槽，枢节滑块底部为半球形并与 半球形凹槽吻合。正常情况下，主要由枢节滑块承受上层建筑的荷载，枢节 滑块底部为半球形，可更好效地将荷载均匀地传向锭轴。上述所述的所述枢节滑块顶面为平面，枢节滑块顶面与减震弹性体顶面 平齐，减震弹性体顶面内圆周倒角，使之与枢节滑块之间留有一定间隙。上述所述的所述的枢节滑块和减震弹性体均采用高分子聚合物合金材料。上述所述的枢节滑块所用材料的硬度、强度均高于减震弹性体所用材料。上述所述的上盖内表面、锭轴外表面，均设有喷砂层，并涂有自润滑环 氧树脂系涂料。这样可减少各个接触界面的摩擦系数，使摩擦副相互之间能 自由滑动，减少磨损。4、
以下结合附图对本实用新型作详细的说明 图1是本实用新型的立体切面示意图； 图2是本实用新型的结构剖视图；图3是本实用新型各关键部件分解示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例，对本实用新型作进一步详细说明。 如图1至3所示，本实用新型包括由高强度硬化钢材制成的上盖1和底座 2，在上盖1、底座2的边缘处分别对应设置有多个螺栓孔9，上盖1、底座2 分别通过螺栓固定在上层建筑10和基础建筑11上。所述的底座上设置有一 锭轴3，锭轴3中央有一锭轴凸柱6，在锭轴凸柱6顶面装有枢节滑块5，减 震弹性体4套在锭轴凸柱6和枢节滑块5的外面，所述的上盖1压在枢节滑 块5上，上盖1下方形成的筒套7套在减震弹性体4的外面。所述的锭轴凸 柱6的外表面是上窄下宽的圆锥面，减震弹性体4的内壁贴紧在锭轴凸柱6 上。减震弹性体4的外表面是上窄下宽的圆锥形，筒套7的内壁贴紧在减震弹性体4的外表面。减震弹性体4为锥环形，内外表面均为锥面。筒套7的 内壁表面也是锥面。所述的锭轴凸柱6顶部设有半球形凹槽8，枢节滑块5底部为半球形并与 半球形凹槽8吻合。所述枢节滑块5顶面为平面，枢节滑块5顶面与减震弹 性体4顶面平齐，减震弹性体4顶面内圆周倒角，使之与枢节滑块5之间留 有一定间隙。所述的枢节滑块5和减震弹性体4均采用高分子聚合物合金材 料。所述的枢节滑块5所用材料的硬度、强度均高于减震弹性体4所用材料。 所述的上盖l内表面、锭轴3外表面，均设有喷砂层，并涂有自润滑环氧树 脂系涂料。上盖1的筒套7与减震弹性体4形成密闭腔室，使用时在上层建筑10 重力作用下，向锭轴方向挤压减震弹性体4。减震弹性体4处于近乎封闭状 态下，阻尼得到提高。本实用新型除却构造科学、合理、新颖以外，还采用了新型高分子聚合 物合金作为减震弹性体4和枢节滑块5的材料。高分子聚合物合金为经过改 性的聚氨酯或工程塑料，此聚合物材料可根据不用的工程应用要求而选定合 适的弹性模量，合适硬度，合适撕裂强度。并因应不同的功能单元设计相应 配方，使得材料性能卓越，诸多性能较橡胶及改性橡胶优越。该聚合物合金 材料具有以下优点1、 高阻尼、自恢复性和弹性极好，高抗冲击性；2、 摩擦系数低，自润滑性能好；3、 硬度范围宽，针对个案设定；4、 耐磨性好，耐屈挠性；5、 高强力和高伸长率；6、 负载支撑容量大，减震效果好；7、 耐油性能优异；8、 化学性能稳定，耐水解，耐老化；9、 一次浇注成型，整体匀质，降材料缺陷几率。枢节滑块5所用材料的硬度、强度均高于减震弹性体4所用材料。在正 常情况下，主要由枢节滑块5承受上层建筑10的荷载。另外，本实用新型还采用新型金属表面涂料， 一方面作为防腐涂层，更重要是使得金属表面与所述聚合物合金材料摩擦副之间的摩擦系数达到设计要求，从而可以取代传统使用PTFE薄板作为润滑材料。所有与聚合物接触的 金属表面，包括上盖l内表面、锭轴3外表面，都作喷砂处理，形成喷砂层， 并涂以特殊表面涂层，加之聚合物合金采用自润滑配方，使得各个接触界面 的摩擦系数保持在0. 12以下。由于枢节滑块5采取特殊配方材料，水平摩擦 界面的摩擦系数比其他接触界面还要来得低，实验显示约为0.07。所以支承 座运动自由度很大。支承座减、隔震机理1. 水平向震动当震动来自水平方向，上盖1在枢节滑块5上端面上作水平滑动，上盖 1的筒套7同时挤压减震弹性体4，而产生水平位移。减震弹性体4外表面受 到筒套7内壁挤压后， 一方面沿环形方向挤压变形，另一方面分解成水平向 中心的锭轴凸柱6方向及重力方向应力，挤压锭轴3。减震弹性体4始终处 于近乎密闭腔内，这设计对于防止减震弹性体4过盈变形，对保护减震弹性 体4大有裨益，与此同时阻尼也得到进一步提高，降低支承座位移。锥面式 设计有利于应力倾向于向底部转移。当震动消失，依靠减震弹性体4的回复 弹性而自动复位，并可能旋转调整。2. 竖向震动由于底座2固定在基础建筑11上，上盖l固定在上层建筑10上，竖向 震动时，可看作底座2与上盖1之间相对的周期运动，也就是振荡。背离运 动时，上盖1可以滑离减震弹性体4，减震弹性体4沿锭轴凸柱6滑离底座2。 相向运动时又可逆，减震弹性体4因自身重力作用，并且有锥面锭轴凸柱6 导向，减震弹性体4可自动复位；上盖l由减震弹性体4锥面引导复位。相 向运动持续，枢节滑块5受到进一步压縮，减震弹性体4上表面及侧面的受 压增大，同时向锭轴3及底座2传递压力。3. 扭旋、挠曲震动上盖1与枢节滑块5、枢节滑块5与半球形凹槽8、上盖1内侧壁与减 震弹性体4、减震弹性体4与锭轴凸柱6之间都有自润滑处理，相互之间相 对摩擦系数都不大于0. 1,相互之间能自由滑动。所以上盖1与底座2能够 自由的相对扭旋。支撑上层建筑10作挠曲震动时，枢节滑块5上端面偏离水平位置，上层建筑10重心略为偏移，移离中轴落在支承座一侧。压逼枢节滑 块5也倾斜，减震弹性体4一侧受压增大，当扭曲震动消失后，减震弹性体4回弹，支承座2恢复水平，重心回归。当然，水平向及竖向震动也有可能转化成扭旋或挠曲震动，支承座也可以同理工作。
权利要求1、一种多维减震隔震支承座，包括底上盖(1)、底座(2)，其特征在于它还包括锭轴(3)、减震弹性体(4)和枢节滑块(5)，所述的底座上设置有一锭轴(3)，锭轴(3)中央凸出有一锭轴凸柱(6)，在锭轴凸柱(6)顶面装有枢节滑块(5)，减震弹性体(4)套在锭轴凸柱(6)和枢节滑块(5)的外面，所述的上盖(1)压在枢节滑块(5)上，上盖(1)下方形成的筒套(7)套在减震弹性体(4)的外面。
2、 根据权利要求l所述的一种多维减震隔震支承座，其特征在于所述的锭 轴凸柱(6)的外表面是上窄下宽的圆锥面，减震弹性体(4)的内壁贴紧 在锭轴凸柱(6)上。
3、 根据权利要求2所述的一种多维减震隔—震支承座，其特征在于减震弹性 体(4)的外表面是上窄下宽的圆锥形，筒套(7)的内壁贴紧在减震弹性 体(4)的外表面。
4、 根据权利要求l、 2或3所述的一种多维减震隔震支承座，其特征在于 所述的锭轴凸柱(6)顶部设有半球形凹槽(8)，枢节滑块(5)底部为半 球形并与半球形凹槽(8)吻合。
5、 根据权利要求4所述的一种多维减震隔震支承座，其特征在于所述枢节 滑块(5)顶面为平面，枢节滑块(5)顶面与减震弹性体(4)顶面平齐， 减震弹性体(4)顶面内圆周倒角，使之与枢节滑块(5)之间留有一定间 隙。
6、 根据权利要求4所述的一种多维减震隔震支承座，其特征在于在上盖(1)、底座(2)的边缘处分别对应设置有多个螺栓孔(9)，上盖(1)、 底座(2)分别通过螺栓固定在上层建筑(10)和基础建筑(11)上。
7、 根据权利要求5所述的一种多维减震隔震支承座，其特征在于所述的枢 节滑块(5)和减震弹性体(4)均采用高分子聚合物合金材料。
8、 根据权利要求7所述的一种多维减震隔震支承座，其特征在于所述的枢 节滑块(5)所用材料的硬度、强度均高于减震弹性体(4)所用材料。
9、 根据权利要求8所述的一种多维减震隔震支承座，其特征在于所述的上盖(1)内表面、锭轴(3)外表面，均设有喷砂层，并涂有自润滑环氧树 脂系涂料。
专利摘要本实用新型公开了一种多维减震隔震支承座，包括底上盖、底座，还包括锭轴、减震弹性体和枢节滑块，所述的底座上设置有一锭轴，锭轴中央凸出有一锭轴凸柱，在锭轴凸柱顶面装有枢节滑块，减震弹性体套在锭轴凸柱和枢节滑块的外面，所述的上盖压在枢节滑块上，上盖下方形成的筒套套在减震弹性体(4)的外面，本实用新型所述多维减震隔震支承座能有效应对水平向、竖向、扭旋、挠曲震波，而且能阻隔基础扭旋及挠曲的传递至上层建筑。更能自动复位、体积小、成本低。
文档编号E01D19/04GK201106151SQ200720056130
公开日2008年8月27日 申请日期2007年8月20日 优先权日2007年8月20日
发明者陈江明 申请人:陈江明