一种新型三维隔震装置

本发明涉及隔震，尤其是涉及一种新型三维隔震装置。

背景技术：

1、三维隔震装置能够在水平和竖直方向起到隔震作用。国内外学者经过多年努力取得了一定的研究成果，开发出了碟簧-单摩擦摆三维隔震装置、斜向三维隔震支座等三维隔震装置。

2、结合图1对碟簧-单摩擦摆三维隔震装置进行说明。图1为碟簧-单摩擦摆三维隔震装置的结构示意图。如图1所示，该装置由两部分组成，上方为碟簧竖向隔震单元，碟簧竖向隔震单元由多列中心对称的碟簧组构成，下方串联单摩擦摆水平隔震单元。依靠单摩擦摆单元实现水平隔震，碟簧单元实现竖向隔震。但这种三维隔震装置较低的竖向刚度使其在上部结构自重荷载下的预压变形较大，不能很好的满足结构在静力荷载下需要的刚度。

3、接下来结合图2对斜向滑动型的三维隔震支座进行说明。图2为斜向滑动型的三维隔震支座的结构示意图。如图2所示，该支座主要由上部用于水平隔震的铅芯橡胶支座，中部的滑动连接件、滑动摩擦块以及下部用于竖向隔震的铅芯橡胶支座组合构成。通过将铅芯橡胶支座倾斜放置将结构的竖向变形转化为下部支座的压剪变形和摩擦块的摩擦滑动来实现竖向变形和隔震效果，这种三维隔震支座的竖向隔震效果由下部斜向的铅芯橡胶支座的剪切刚度和压缩刚度决定。但是铅芯橡胶支座倾斜放置之后，在压剪变形状态下橡胶支座的蠕变问题比较突出，使得这种装置下部斜向的铅芯橡胶支座在地震作用下的变形不协调，导致该装置的工作性能不能得到有效发挥。

技术实现思路

1、本发明的内容部分用于以简要的形式介绍构思，这些构思将在后面的具体实施方式部分被详细描述。本公开的内容部分并不旨在标识要求保护的技术方案的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求的保护的技术方案的范围。

2、本发明的一些实施例提供了一种新型三维隔震装置，来解决以上背景技术部分提到的技术问题。

3、该新型三维隔震装置包括上连接钢板、连接板、下连接钢板、设置到所述上连接钢板与所述连接板之间的分子弹簧组件以及设置到所述连接板与所述下连接钢板之间用于水平隔震的铅芯橡胶组件，其中，所述分子弹簧组件包括连接到所述连接板上的环形槽，所述上连接钢板底部设置有与所述环形槽适配的环形压板，在组装好的状态下，所述环形压板插设到所述环形槽中，所述环形槽中填充有黏滞液和分子筛材料；在静置状态下，所述黏滞液提供高竖向承载刚度；响应于所述分子弹簧组件所受载荷超过临界值，所述黏滞液进入到所述分子筛材料的微孔中，能够提供适配的低竖向隔震刚度和竖向阻尼；响应于所述黏滞液侵入到所述分子筛材料至饱和后，能够提供高竖向承载刚度，以限制竖向位移量。

4、可选的，所述新型三维隔震装置还包括抗拔机构，所述抗拔机构包括连接环、连接环挡板以及环形槽挡板，所述连接环的上端与所述上连接钢板固定连接，所述连接环挡板与所述连接环的下端的内壁接合，所述环形槽挡板套置到所述环形槽的外壁，在静置状态下，所述环形槽挡板的下端面与所述连接环挡板的上端面接合。

5、可选的，在静置状态下，所述上连接钢板与所述环形槽间设置有间隙。

6、可选的，所述环形槽上设置有分子弹簧上封板，在静置状态下，所述环形压板与所述分子弹簧上封板接合。

7、可选的，所述铅芯橡胶组件包括沿竖直方向设置的铅芯、交替叠置的多个橡胶层以及钢板，所述钢板和所述橡胶层套置到所述铅芯上。

8、可选的，所述铅芯橡胶组件的上下两端设置有上封板和下封板，在静置状态下，所述上封板与所述连接板接合，所述下封板与所述下连接钢板接合。

9、可选的，所述铅芯橡胶组件还包括橡胶保护层，所述橡胶保护层包裹所述橡胶层、上封板和下封板。

10、可选的，所述上连接钢板通过螺栓与上支墩连接。

11、可选的，所述下连接钢板通过螺栓与下支墩连接。

12、可选的，所述黏滞液是硅油，所述分子筛材料是沸石。

13、本发明的上述实施例具有如下有益效果：本发明的一种新型三维隔震装置包括铅芯橡胶组件和分子弹簧组件。其中，铅芯橡胶组件具备水平地震作用下的耗能性能，延长结构在水平方向的自振周期。此外，铅芯橡胶组件还能提供静力荷载下所必须的屈服强度与刚度，在较低水平力作用下，有较高的竖向初始刚度。

14、上述分子弹簧组件包括黏滞液和分子筛材料。在静置状态下，上述黏滞液被压缩，能够提供较高的竖向承载刚度。

15、在竖向地震作用下，分子弹簧组件中的黏滞液所受载荷超过临界值，黏滞液侵入分子筛材料的微孔中。黏滞液侵入分子筛材料的微孔这一过程，分子弹簧组件不仅产生阻尼，还进入低刚度阶段，能有效延长结构自振周期，实现隔震以及竖向阻尼的功能。

16、最后，当竖向地震的强度使得黏滞液充满分子筛的微孔后，该分子弹簧组件表现为高刚度，这种高刚度带来的高承载力对该隔震装置起到限位保护机制。

17、如此一来，上述分子弹簧组件具有“高—低—高”三段刚度，这种可以改变的刚度满足了三维隔震支座高承载力和低隔震刚度的需求。

技术特征：

1.一种新型三维隔震装置，其特征在于，包括上连接钢板、连接板、下连接钢板、设置到所述上连接钢板与所述连接板之间的分子弹簧组件以及设置到所述连接板与所述下连接钢板之间用于水平隔震的铅芯橡胶组件，其中，

2.根据权利要求1所述的一种新型三维隔震装置，其特征在于，所述新型三维隔震装置还包括抗拔机构，所述抗拔机构包括连接环、连接环挡板以及环形槽挡板，所述连接环的上端与所述上连接钢板固定连接，所述连接环挡板与所述连接环的下端的内壁接合，所述环形槽挡板套置到所述环形槽的外壁，在静置状态下，所述环形槽挡板的下端面与所述连接环挡板的上端面接合。

3.根据权利要求2所述的一种新型三维隔震装置，其特征在于，在静置状态下，所述上连接钢板与所述环形槽间设置有间隙。

4.根据权利要求3所述的一种新型三维隔震装置，其特征在于，所述环形槽上设置有分子弹簧上封板，在静置状态下，所述环形压板与所述分子弹簧上封板接合。

5.根据权利要求1所述的一种新型三维隔震装置，其特征在于，所述铅芯橡胶组件包括沿竖直方向设置的铅芯、交替叠置的多个橡胶层以及钢板，所述钢板和所述橡胶层套置到所述铅芯上。

6.根据权利要求5所述的一种新型三维隔震装置，其特征在于，所述铅芯橡胶组件的上下两端设置有上封板和下封板，在静置状态下，所述上封板与所述连接板接合，所述下封板与所述下连接钢板接合。

7.根据权利要求6所述的一种新型三维隔震装置，其特征在于，所述铅芯橡胶组件还包括橡胶保护层，所述橡胶保护层包裹所述橡胶层、上封板和下封板。

8.根据权利要求7所述的一种新型三维隔震装置，其特征在于，所述上连接钢板通过螺栓与上支墩连接。

9.根据权利要求7所述的一种新型三维隔震装置，其特征在于，所述下连接钢板通过螺栓与下支墩连接。

10.根据权利要求1-9中任一所述的一种新型三维隔震装置，其特征在于，所述黏滞液是硅油，所述分子筛材料是沸石。

技术总结
本发明提供了一种新型三维隔震装置，包括上连接钢板、连接板、下连接钢板、设置到上连接钢板与连接板之间的分子弹簧组件以及设置到连接板与下连接钢板之间用于水平隔震的铅芯橡胶组件，分子弹簧组件包括连接到连接板上的环形槽，上连接钢板底部设置有与环形槽适配的环形压板，在组装好的状态下，环形压板插设到环形槽中，环形槽中填充有黏滞液和分子筛材料；响应于分子弹簧组件所受载荷超过临界值，黏滞液进入到分子筛材料的微孔中，能够提供适配的竖向隔震刚度和竖向阻尼。该实施方式通过分子弹簧组件具有的“高‑低‑高”三段刚度，能够满足三维隔震支座高承载力和低隔震刚度的需求。

技术研发人员：陈华霆,黄景晖,刘彦辉,周福霖
受保护的技术使用者：广州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15