一种铅芯隔震橡胶支座

1.本发明属于隔震橡胶支座领域，尤其是涉及土木工程结构抗震用的一种铅芯隔震橡胶支座。


背景技术：

2.随着我国经济的高速发展，各种房屋建筑、道路桥梁等土木工程建设越来越多，对工程的各项性能要求也越来越高。在土木工程实际建设过程中，一般会在结构物底部或某层间设置由柔性隔震装置(如隔震橡胶支座)组成的隔震层，形成水平刚度很小的“柔性结构”体系。地震时，上部结构“悬浮”在柔性的隔震层上，只做缓慢的水平整体平动，“隔离”从地面传至上部结构的震动使上部结构的震动反应大幅降低，从而保护建筑结构、室内装修和非结构构件、室内设备、仪器等不受任何损坏。
3.铅芯隔震橡胶支座是属于隔震橡胶支座的一种，铅芯隔震橡胶支座是由上下封板、铅芯、多层天然橡胶层、多层不锈钢板、橡胶保护层组合硫化而成，铅芯隔震橡胶支座中间插入的铅芯，起到改善隔震橡胶支座的阻尼性能，其塑性变形能量主要是靠多层天然橡胶层的剪切变形形成的，同时多层天然橡胶层还可以承受结构物的重力和水平力，橡胶具有水平恢复能力，在强震后，铅芯隔震橡胶支座会通过橡胶的剪切拉力作用，使建筑物自动恢复原位。
4.现有的铅芯隔震橡胶支座多为支座中心设置有一根铅芯的结构，通过铅芯的大小来调整阻尼的大小，铅芯直径增大后，屈服力变大，阻尼增加，但水平刚度增大，中心孔过大也会给支座的性能带来不良影响，铅芯位于支座中心，支座中心位置竖向刚度大，但中心孔以外竖向刚度逐渐减小，导致整个支座竖向刚度不均衡，支座的承载能力失衡；若确保大地震中结构抗震效果，需要增大铅芯直径，但小地震的结构抗震效果较差，若确保小地震的结构抗震效果而减小铅芯直径，则大地震中结构抗震效果较差，因此，如何均衡铅芯直径是确保结构抗震效果的重要因素。
5.此外，也有铅芯隔震橡胶支座在支座中心设置有一根铅芯，在中心铅芯的外侧还设置有多个外围铅芯，如公告号为cn2272458y提出的一种铅芯橡胶支座以及公告号为cn207210947u提出的一种用于公路桥梁的铅芯隔震支座，但上述两种支座中的外围铅芯均为柱状且与中心铅芯平行，这种铅芯布置结构虽然可以在一定程度上可均衡中心铅芯外侧的竖向刚度，但其水平刚度均衡性较差，其水平恢复能力普通，对不可预见的地震大小，其适用性及结构抗震效果较差。


技术实现要素：

6.根据以上现有技术中的不足，本发明要解决的技术问题是：提供一种铅芯隔震橡胶支座，该支座分散设置多个铅芯，降低了单个铅芯的直径、屈服力及阻尼，均衡了铅芯隔震橡胶支座的竖向刚度，改善了其初始水平刚度，增强了铅芯隔震橡胶支座的抗扭能力、扭转耗能能力，对不可预见的大地震或小地震均有较好的结构抗震效果。
7.所述的铅芯隔震橡胶支座，包括复合隔震体，所述复合隔震体包括上封板和下封板，上封板与下封板之间设置有多层橡胶垫层和多层钢板垫层，橡胶垫层与钢板垫层交错层叠设置；
8.上封板与下封板之间设置有中心铅芯，中心铅芯位于橡胶垫层和钢板垫层的中心，且贯穿每层橡胶垫层和每层钢板垫层；
9.中心铅芯的外侧设置有至少一圈外围铅芯组，每圈外围铅芯组均包括多个外围铅芯，且多个外围铅芯绕中心铅芯呈圆周分布，每个外围铅芯均贯穿每层橡胶垫层和每层钢板垫层；每圈外围铅芯组的每个外围铅芯均呈弧形，且每个外围铅芯的弧心均朝内或均朝外。
10.进一步的，所述上封板的顶部设置有上连接板，上封板与上连接板之间通过螺栓可装拆式连接；下封板的底部设置有下连接板，下封板与下连接板之间通过螺栓可装拆式连接。
11.进一步的，所述上封板和下封板均呈t型盘状结构；上封板的顶端和下封板的底端均开设有第二凹槽，上连接板的底端和下连接板的顶端均开设有第一凹槽，上连接板的第一凹槽顶端设置有凸台，下连接板的第一凹槽底端设置有凸台，上封板与上连接板凹凸配合，下封板与下连接板凹凸配合。
12.进一步的，所述中心铅芯和每个外围铅芯的顶端均贯穿上封板，中心铅芯和每个外围铅芯的底端均贯穿下封板。
13.进一步的，所述复合隔震体还包括橡胶保护套，橡胶保护套包裹在多层橡胶垫层和多层钢板垫层的外部。
14.进一步的，所述上连接板的顶部设置有上预埋板，下连接板的底部设置有下预埋板，上连接板与上预埋板之间通过螺栓连接，下连接板与下预埋板之间通过螺栓连接。
15.进一步的，所述复合隔震体的外部设置有防水壳体，防水壳体的顶部与上预埋板的四周侧壁密封固定连接，其底部与下预埋板的四周侧壁密封固定连接。
16.进一步的，所述防水壳体的外部设置有防火壳体，防火壳体的内侧壁与防水壳体的外侧壁粘接固定。
17.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
18.该支座在中心铅芯的外侧设置呈圆周分布的多个外围铅芯，中心铅芯搭配多个外围铅芯，能确保该支座整体的屈服力及阻尼，能改善该支座的初始水平刚度，中心铅芯与多个外围铅芯串连多层橡胶垫层和多层钢板垫层，能加强橡胶垫层与钢板垫层的连接，外围铅芯呈弧形结构，复合隔震体产生形变时，弧形结构的外围铅芯具有横向和竖向分解能力，以此能增强结构物自动恢复原位的能力，能增强橡胶支座的抗扭能力、扭转耗能能力，能均衡橡胶支座的竖向刚度，增强橡胶支座的承载能力，该支座均衡中心铅芯与外围铅芯，不管是大地震或小地震，该支座的结构抗震效果较好。
附图说明
19.图1为本发明的立体结构示意图；
20.图2为本发明的爆炸结构示意图；
21.图3为本发明中复合隔震体的第一种结构示意图；
22.图4为本发明中复合隔震体的第二种结构示意图；
23.图5为本发明中复合隔震体的第三种结构示意图；
24.图6为本发明的主视图；
25.图7为图6中a-a方向剖视结构示意图；
26.图8为图6中b-b方向剖视结构示意图；
27.图9为本发明的防水防火结构剖视图；
28.图中各部件名称：1、下连接板2、复合隔震体2.1、上封板2.2、橡胶保护套2.3、下封板2.4、橡胶垫层2.5、钢板垫层3、上连接板4、上预埋板5、螺纹套筒6、螺栓7、下预埋板8、第一凹槽9、凸台10、外围铅芯11、中心铅芯12、第二凹槽13、螺钉14、防水壳体15、防火壳体。
具体实施方式
29.以下结合附图通过具体实施例对本发明作进一步说明，但不用以限制本发明，凡在本发明精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
30.实施例1
31.本实施例所述的一种铅芯隔震橡胶支座，如图1、图2和图7所示，包括复合隔震体2，所述复合隔震体2包括上封板2.1和下封板2.3，上封板2.1与下封板2.3之间设置有多层橡胶垫层2.4和多层钢板垫层2.5，橡胶垫层2.4与钢板垫层2.5交错层叠设置；
32.如图7所示，上封板2.1与下封板2.3之间设置有中心铅芯11，中心铅芯11位于橡胶垫层2.4和钢板垫层2.5的中心，且贯穿每层橡胶垫层2.4和每层钢板垫层2.5；
33.如图3至图5和图7所示，中心铅芯11的外侧设置有至少一圈外围铅芯组，每圈外围铅芯组均包括多个外围铅芯10，且多个外围铅芯10绕中心铅芯11呈圆周分布，每个外围铅芯10均贯穿每层橡胶垫层2.4和每层钢板垫层2.5；每圈外围铅芯组的每个外围铅芯10均呈弧形，且每个外围铅芯10的弧心均朝内或均朝外，在此需要说明的是，靠近中心铅芯11一侧为内侧。
34.作为优选的实施方式，本实施例中，如图3所示，中心铅芯11的外侧设置有一圈外围铅芯组，这一圈外围铅芯组包括多个外围铅芯10，且多个外围铅芯10绕中心铅芯11呈圆周分布，每个外围铅芯10均呈弧形，且每个外围铅芯10的弧心均朝内；
35.或者，如图4所示，中心铅芯11的外侧设置有两圈外围铅芯组，每圈外围铅芯组均包括多个外围铅芯10，且多个外围铅芯10绕中心铅芯11呈圆周分布，每个外围铅芯10均呈弧形，每圈外围铅芯组的多个外围铅芯10的弧心均朝内；
36.或者，如图5所示，中心铅芯11的外侧设置有两圈外围铅芯组，每圈外围铅芯组均包括多个外围铅芯10，且多个外围铅芯10绕中心铅芯11呈圆周分布，每个外围铅芯10均呈弧形，其中，靠内层的一圈外围铅芯组的多个外围铅芯10的弧心均朝内，靠外层的一圈外围铅芯组的多个外围铅芯10的弧心均朝外。
37.本实施例的工作原理及技术效果：房屋建筑在建造时，在房屋建筑的底部与地基之间设置由若干铅芯隔震橡胶支座构成的抗震层，以提高房屋建筑的抗震效果，降低地震带来的损失；
38.选择铅芯隔震橡胶支座时，传统的方式是根据地理位置以及预判可能发生的地震大小，预防大地震需要选用铅芯直径较大的支座，预防小地震需要选用铅芯直径较小的支座，但地震的大小只能通过预判，若安装的是铅芯直径较小的支座，一旦出现大地震则容易导致房屋建筑遭受巨大破坏，而本实施例的铅芯隔震橡胶支座在中心铅芯11的外侧设置至少一组呈圆周分布的多个外围铅芯10，降低了中心铅芯11的直径、屈服力及其阻尼，同时，中心铅芯11搭配多个外围铅芯10，确保了橡胶支座整体的屈服力及阻尼，以减小单个铅芯直径的方式，降低了单个铅芯的水平刚度，改善了橡胶支座的初始水平刚度，中心铅芯11与多个外围铅芯10串连多层橡胶垫层2.4和多层钢板垫层2.5，能加强橡胶垫层与钢板垫层的连接；
39.在遭遇地震时，外围铅芯10呈弧形结构，其本身具有一定程度弯曲，使其具有恢复势能和抵抗继续弯曲的能力；在地震中，复合隔震体2产生横向或竖向形变时，弧形结构的外围铅芯10将其分解至横向和竖向，能增强复合隔震体2的恢复能力，增强结构物自动恢复原位的能力，能增强橡胶支座的抗扭能力、扭转耗能能力，能均衡橡胶支座的竖向刚度，增强橡胶支座的承载能力；
40.该支座适用于房屋建筑抗震层，也适用于道路桥梁抗震，与传统的技术要求预防大地震需配置大铅芯、预防小地震需配置小铅芯相比，本实施例中的支座综合应用能力强，大地震和小地震不可预判，而该支座对大地震和小地震均有较好的结构抗震效果。
41.实施例2
42.本实施例对实施例1的技术进一步进行说明，如图1、图2、图6和图7所示，所述上封板2.1的顶部设置有上连接板3，上封板2.1与上连接板3之间通过螺栓6可装拆式连接；下封板2.3的底部设置有下连接板1，下封板2.3与下连接板1之间通过螺栓6可装拆式连接；该种结构能便于拆卸更换复合隔震体2。
43.本实施例的工作原理及技术效果：随着时间的久远或地震发生后，往往需要对房屋建筑的底部与地基之间的抗震层的各个铅芯隔震橡胶支座进行检修维护，若铅芯隔震橡胶支座的复合隔震体2出现损伤，传统的铅芯隔震橡胶支座安装在结构抗震层之后难以更换，而本实施例的支座结构中上封板2.1与上连接板3之间、下封板2.3与下连接板1之间可装拆，在铅芯隔震橡胶支座检修维护时便于更换复合隔震体2。
44.实施例3
45.本实施例对实施例2的技术进一步进行说明，如图2和图7所示，所述上封板2.1和下封板2.3均呈t型盘状结构，即由两个直径不同的同心圆盘一体成型；上封板2.1的顶端和下封板2.3的底端均开设有第二凹槽12，上连接板3的底端和下连接板1的顶端均开设有第一凹槽8，上连接板3的第一凹槽8顶端设置有凸台9，下连接板1的第一凹槽8底端设置有凸台9。
46.本实施例的工作原理及技术效果：遭遇地震时，房屋建筑的抗震层的铅芯隔震橡胶支座会发生形变，复合隔震体2的上封板2.1与上连接板3凹凸配合，下封板2.3与下连接板1凹凸配合，以此增强了复合隔震体2与上连接板3和下连接板1之间的连接强度，避免在减震过程中复合隔震体2与上连接板3和下连接板1之间发生水平位移(或错位)。
47.实施例4
48.本实施例对实施例3的技术进一步进行说明，如图7所示，所述中心铅芯11和每个
外围铅芯10的顶端均贯穿上封板2.1，中心铅芯11和每个外围铅芯10的底端均贯穿下封板2.3，该种结构能提高中心铅芯11与上封板2.1之间、中心铅芯11与下封板2.3之间、外围铅芯10与上封板2.1之间、外围铅芯10与下封板2.3之间的连接强度。
49.本实施例的工作原理及技术效果：遭遇地震时，铅芯隔震橡胶支座会发生水平形变，传统的铅芯隔震橡胶支座中铅芯的两端与上封板2.1或下封板2.3之间均缺少可靠的连接关系(如公告号为cn207210947u提出的一种用于公路桥梁的铅芯隔震支座，其旁铅芯的上下两端面分别抵紧上下两封板)，以至于橡胶垫层2.4、钢板垫层2.5容易与上封板2.1或下封板2.3产生不可恢复的错位，而本实施例中，中心铅芯11和外围铅芯10不仅增强了橡胶垫层2.4与钢板垫层2.5之间的连接，而且中心铅芯11和外围铅芯10贯穿上封板2.1和下封板2.3也能提高连接强度，防止橡胶垫层2.4、钢板垫层2.5与上封板2.1或下封板2.3产生不可恢复的错位，能提高复合隔震体2的复位能力。
50.实施例5
51.本实施例对实施例4的技术进一步进行说明，如图7所示，所述复合隔震体2还包括橡胶保护套2.2，橡胶保护套2.2包裹在多层橡胶垫层2.4和多层钢板垫层2.5的外部，橡胶保护套2.2能保护橡胶垫层2.4和钢板垫层2.5。
52.作为优选的实施方式，本实施例中，上封板2.1的底部伸入橡胶保护套2.2的顶部内，下封板2.3的顶部伸入橡胶保护套2.2的底部内，该种结构能提高橡胶保护套2.2的保护性能。
53.作为优选的实施方式，本实施例中，上封板2.1、多层橡胶垫层2.4、多层钢板垫层2.5、多个外围铅芯10、中心铅芯11、橡胶保护套2.2及下封板2.3之间硫化成型，确保橡胶支座的整体性能。
54.本实施例的工作原理及技术效果：遭遇地震时，铅芯隔震橡胶支座会发生水平形变，大部分传统的铅芯隔震橡胶支座中上封板2.1的底部并未伸入橡胶保护套2.2的顶部内、下封板2.3的顶部并未伸入橡胶保护套2.2的底部内，使橡胶垫层2.4、钢板垫层2.5容易与上封板2.1或下封板2.3产生不可恢复的错位，而本实施例中，上封板2.1的底部伸入橡胶保护套2.2的顶部内、下封板2.3的顶部伸入橡胶保护套2.2的底部内，增强了橡胶保护套2.2与上封板2.1和下封板2.3之间的连接强度，有效的避免橡胶垫层2.4、钢板垫层2.5与上封板2.1或下封板2.3产生不可恢复的错位，能提高复合隔震体2的复位能力。
55.实施例6
56.本实施例对实施例3的技术进一步进行说明，如图1、图2、图6和图7所示，所述上连接板3的顶部设置有上预埋板4，下连接板1的底部设置有下预埋板7，上连接板3与上预埋板4之间通过螺栓6连接，下连接板1与下预埋板7之间通过螺栓6连接。
57.作为优选的实施方式，本实施例中，上预埋板4和下预埋板7上均设置有螺纹套筒5，螺纹套筒5固定在上墩座或下墩座的预埋钢筋上，螺栓6贯穿连接板和预埋板后与螺纹套筒5螺纹连接。
58.本实施例的工作原理及技术效果：房屋建筑在建造时，在房屋建筑的底部与地基之间设置由若干铅芯隔震橡胶支座构成的抗震层，在安装铅芯隔震橡胶支座时，上预埋板4和下预埋板7分别预埋安装在房屋建筑的上墩座和下墩座内，能提高该支座的安装稳固性。
59.实施例7
60.本实施例对实施例6的技术进一步进行说明，如图9所示，所述复合隔震体2的外部设置有防水壳体14，防水壳体14的顶部与上预埋板4的四周侧壁密封固定连接，其底部与下预埋板7的四周侧壁密封固定连接，该种结构能避免复合隔震体2被水淹或浸泡。
61.作为优选的实施方式，本实施例中，防水壳体14与上预埋板4的接触界面之间涂刷有防水材料层，防水壳体14与上预埋板4之间粘接固定或通过螺钉13固定连接，防水壳体14与下预埋板7的接触界面之间涂刷有防水材料层，防水壳体14与下预埋板7之间粘接固定或通过螺钉13固定连接。
62.作为优选的实施方式，本实施例中，防水壳体14由柔性防水材料制成，如由油毡、玻璃布等纤维织物做胎层的防水卷材或防水塑料，该防水壳体14拉伸强度高、延伸率大，在遭遇地震时，其对复合隔震体2水平方向形变的影响较小，可忽略不计，其损坏后，可拆卸更换。
63.本实施例的工作原理及技术效果：在房屋建筑或道路桥梁上安装铅芯隔震橡胶支座时，在复合隔震体2的外部安装防水壳体14，防水壳体14的顶部与上预埋板4的四周侧壁密封固定连接，其底部与下预埋板7的四周侧壁密封固定连接，利用防水壳体14能在一定程度上避免复合隔震体2被水淹或浸泡使复合隔震体2造成损伤；在遭遇地震时，由柔性防水材料制成的防水壳体14具有拉伸强度高、延伸率大的特性，因此其对复合隔震体2水平方向形变的影响较小，可忽略不计，即使地震后防水壳体14破损，也可拆卸更换。
64.实施例8
65.本实施例对实施例7的技术进一步进行说明，如图9所示，所述防水壳体14的外部设置有防火壳体15，防火壳体15的内侧壁与防水壳体14的外侧壁粘接固定，利用防火壳体15能隔火，避免复合隔震体2被高温灼烧。
66.作为优选的实施方式，本实施例中，防火壳体15由柔性防火材料制成，如硅酸盐纤维柔性防火卷材、新型板状防火棉(耐高温绝热玻璃棉)、防火板加岩棉等，在遭遇地震时，防火壳体15对复合隔震体2水平方向形变的影响较小，可忽略不计，其损坏后，可拆卸更换。
67.本实施例的工作原理及技术效果：在房屋建筑或道路桥梁上安装铅芯隔震橡胶支座时，在复合隔震体2外防水壳体14的外部安装防火壳体15，防火壳体15的内侧壁与防水壳体14的外侧壁粘接固定，利用防火壳体15能隔火，避免复合隔震体2被高温灼烧使复合隔震体2造成损伤；在遭遇地震时，由柔性防火材料制成的防火壳体15具有柔韧性，因此其对复合隔震体2水平方向形变的影响较小，可忽略不计，即使地震后防火壳体15破损，也可拆卸更换。