[发明专利]一种调谐变曲面轨道-弹簧摆式三维隔震装置

说明书

本发明公开了一种调谐变曲面轨道‑弹簧摆式三维隔震装置，包括装置外缘板、支撑梁、上层板、中间层板、下层板、万向弹簧摆、隔震单元和弹簧滑块十字结构，上层板、中间层板及下层板由上至下依次层叠设置，隔震单元分别设置于上层板与中间层板之间、中间层板与下层板之间，各层隔震单元相互正交，万向弹簧摆固定连接在上层板下表面中心，支撑梁的下端通过弹簧滑块十字结构与装置外缘板固定连接。本发明具有水平和竖向三维隔震能力；具有较好的水平减速、摩擦耗能、自复位、减震等能力，可有效防止文物飞出、倾覆等危险，竖向隔震采用锲形凹槽直线滑轨、锲形滑块和弹簧的方式，稳定性好，不会受水平地震作用的干扰。

技术领域

本发明涉及一种隔震装置，尤其涉及一种调谐变曲面轨道-弹簧摆式文物三维隔震装置。

背景技术

我国地处环太平洋地震带和欧亚地震带之间，大部分国土位于地震多发区域。我国超过半数的博物馆位于Ⅵ度及其以上的高烈度区域，地震活动频繁，每次地震灾害对博物馆展陈文物的破坏极其严重，给我们带来了惨痛的教训。博物馆馆藏文物具有重要的文化、历史和艺术价值，保护意义重大。馆藏文物多以浮放为主，在地震动荷载作用下其运动特征主要为滑动、摇晃、扭转和倾覆等。目前，我国博物馆针对馆藏浮放文物大多通过支、黏、卡、绑等方法来提高文物的抗震性能，这些抗震方法虽在一定程度上提高了文物的抗震性能，但也存在破坏文物、抗震效果差、影响文物美观等问题。而国外博物馆已大量推广应用文物隔震装置来对浮放文物进行防震保护，如滚轮式、滚珠式、摩擦摆式等，但目前应用较多的文物隔震装置仅具有水平向隔震能力，越来越多近断层地震记录表明，竖向峰值加速度可能超过水平向峰值加速度，从而使得竖向地震作用不容忽视；同时，少数的文物三维隔震装置的竖向隔震结构采用弹簧套筒形式，这一类结构在水平地震作用下稳定性并不好，且竖向隔震性能一般。因此，开发具有三维隔震能力、自复位功能、限位保护功能、良好稳定性和良好隔震性能的小型化文物三维隔震装置具有重要的意义和广泛的应用前景。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种调谐变曲面轨道-弹簧摆式三维隔震装置，包括：

装置外缘板，其具有内部容纳空间；

竖向隔震单元，其设置在所述装置外缘板的内部容纳空间内；

支撑板，其包括依次连接的上层板、中间层板和下层板；所述中间层板和下层板具有中部通孔；所述下层板与竖向隔震单元连接；所述上层板的两侧的侧板上设置有抗拔变曲面导向轨道Ⅰ；所述上层板的两侧均设置有与抗拔变曲面导向轨道Ⅰ平行的两个上层板滚轮；所述中间层板的两侧设置有与上层板滚轮相匹配的变曲面-变摩擦系数轨道Ⅰ，且中间层板在变曲面-变摩擦系数轨道Ⅰ的外侧设置有与抗拔变曲面导向轨道Ⅰ相配合的圆形轮轴；所述中间层板的另外两侧均设置有两个中间层板滚轮；所述下层板的两侧的侧板上设置与中间层板滚轮的轮轴相配合的抗拔变曲面导向轨道Ⅱ；所述下层板的两侧设置有与中间层板滚轮相匹配的变曲面-变摩擦系数轨道Ⅱ；

万向弹簧摆，其上端可转动连接在上层板的底部中心位置，所述万向弹簧摆的下端悬空。

优选的是，所述竖向隔震单元为具有上下层的弹簧滑块十字结构，弹簧滑块十字结构包括：滑动组件，其包括锲形凹槽直线导轨、可滑动连接在锲形凹槽直线导轨内的锲形滑块和弹簧Ⅰ；所述弹簧Ⅰ的一端与锲形滑块连接，另一端与锲形凹槽直线导轨内部连接；所述滑动组件有四个，其分别连接在所述装置外缘板的四个内壁上；矩形十字梁，其十字梁的端部分别连接四个滑动组件的锲形滑块上；其中，上层的弹簧滑块十字结构的滑动组件的弹簧Ⅰ位于锲形滑块的上方，下层的弹簧滑块十字结构的滑动组件的弹簧Ⅰ位于锲形滑块的下方；四个支撑梁，其分别与上下层的弹簧滑块十字结构的矩形十字梁的端部连接，且所述四个支撑梁的上端部与下层板的底部连接。