[发明专利]一种三维隔震装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种隔震装置，具体来说，是一种三维隔震装置，属于建筑物减震技术领域。

背景技术

自我国汶川地震及鲁甸地震之后，隔震技术以其优良的减震效果得到工程界的关注和认可，在新建结构和既有结构的加固中得到了广泛的应用，国内外大震经验表明采用隔震技术的多层甚至高层建筑经受住了强烈地震的考验，通过实施隔震可以保证结构的安全，说明隔震是具有良好应用前景的减震技术。

已有的地震实测研究表明，竖向地震分量明显，实施水平向橡胶隔震技术后竖向反而会放大，这给大跨空间结构、桥梁、悬臂结构及建筑内的重要设备带来了安全隐患。为了消除这一影响，目前国内外已研发出来的三维隔震支座产品均分开考虑水平和竖向隔震，其中竖向隔震主要采用：(1)钢制螺旋弹簧，如文献号为CN102251472B的中国专利文献；(2)厚橡胶；(3)空气弹簧；(4)碟形弹簧，如中国专利文献：CN100353012C、CN101701478 B、CN101725190 B、CN101824862 B、CN101761147 B、CN102839751B；(5)液压机构。制约竖向隔震技术发展的关键难点在于：为了实现隔震，线性隔震系统仅当(ω、ω_n分别是激励频率和系统的固有频率)才有隔震效果，为了获得较小的隔震频率，必须使竖向隔震元件的刚度足够小，但由于竖向隔震元件同时是承载构件，必须传递竖向荷载，因此需保持足够强度和稳定性，这样就制约了竖向隔震效果，同时由于变形能力缺乏，竖向耗能也较弱。钢制弹簧和厚橡胶依赖于竖向弹性刚度获得竖向隔震效果，因此无法避免前述的难点问题，厚橡胶也存在竖向受力易损伤破坏的问题。空气弹簧需要形成密封的空间，占据较大空间，气密稳定性要求较高。碟形弹簧虽然采用几何非线性刚度形成竖向隔震，但是为了获得较大承载力，需要提供许多片碟形弹簧，价格高昂。液压机构与空气弹簧原理相似，因此也同样存在密封稳定性问题，同时由于需要附设液压设备，代价过高，适用性较差。以上说明，虽然三维隔震技术开发已经引起关注，但竖向隔震这一世界性的工程界难题还未得到很好的解决。

发明内容

本发明的目的是提供一种依靠弹塑性耗能和几何非线性刚度结合的三维隔震支座，旨在解决竖向承重和竖向隔震相互制约的技术问题。

本发明采取以下技术方案：

一种三维隔震装置，包括上盖板1、水平隔震部件、竖向隔震部件、侧向钢板11；所述竖向隔震部件包括过渡连接钢板3，设置于过渡连接钢板3下的核心联接部件5，核心连接部件5侧向倾斜铰接设置多个槽钢阻尼器8，槽钢阻尼器8的另一端与所述侧向钢板11铰接；多个槽钢阻尼器8在静载状态下对核心联接部件5具有向上的支撑及维持平衡的作用；核心联接部件5下设置的粘弹性叠层部件9，粘弹性叠层部件9孔中穿入的铅芯柱体10，粘弹性叠层部件9和核心联接部件5中间开孔，带钢螺纹的铅芯柱体插入孔中使侧向板挤压并与粘弹性叠层部件9、核心联接部件5形成整体；在动载情况下，槽钢阻尼器8屈服失稳，刚度降为零，粘弹性叠层部件9与铅芯柱体10起竖向减震作用。

本技术方案的特点是：满足正常使用状态下的预定功能，在非震时状态与一般承载构件无异，能支承上部结构，也能传递轴力；在地震作用下，槽钢阻尼器屈服，刚度降为零，可以依靠铅芯橡胶和竖向支撑实现三维隔震。

进一步的，所述槽钢阻尼器8外部均套设防屈曲套钢管7，用于限制槽钢阻尼器8的屈服变形量。

进一步的，防屈曲套钢管7另一端连接的侧向钢板11、正对的一对侧向钢板11之间连接的多个高强约束套筒6、侧向钢板11下部插入下盖板12。

更进一步的，高强约束套筒6穿过核心联接部件5中间开的数条条形孔13，不阻碍核心联接部件5竖向运动；下盖板12上带卡槽，卡槽插入两块带孔的侧向钢板11，孔位为上下各两排，分别为高强约束套筒安装孔14和铅芯柱体安装孔15，将粘弹性叠层部件9和核心联接部件5置于侧向钢板11中间，粘弹性叠层部件9和核心联接部件5中间开孔，带钢螺纹的铅芯柱体插入孔中使侧向板挤压并与粘弹性叠层部件9、核心联接部件5形成整体。

更进一步的，侧向钢板11中间附加数个耳孔16，耳孔16和槽钢阻尼器8的一端通过螺栓连接；在核心联接部件5上方连接过渡连接钢板3，为加强支撑能力，在侧向加斜向加劲板4焊接约束支撑上部水平隔震部件。

更进一步的，为保证侧向钢板11具有较高的抗侧刚度和强度，将侧向钢板11制作为截面为三角形的钢板或附加加劲板；所述水平隔震部件为水平铅芯橡胶隔震部件2。