[发明专利]滚珠在锥形区中的隔震支承

说明书

发明领域

本发明总的涉及一种用于支撑建筑、桥梁或其它结构的隔离支承，特别地涉及在地震和其它地层活动情况下具有恢复能力的隔震支承。

发明背景

通常被称为基本隔震器的隔震支承是众所周知的。震支承通常以至少两种原理工作，即分离和恢复。

一般地分离方式的特点在于与运动隔离，并且至少部分地将由该支承支撑的建筑物与支撑该建筑物的地层运动隔开。一般地，采用一种其形状构造能相应地层活动而偏移的橡胶构件可实现隔离支承的分离功能。然而，一个隔离支承的周期、尺寸和支承能力受到橡胶的弯曲和翻转能力的限制。实用的橡胶支承一般有大约2秒的周期，并存在大约为50％的垂直应变(橡胶高度的垂直位移的定量)。另外，一般的橡胶支承的支承能力在1,000psi(pound/inch)范围中。尽管如此，用于“近断层”区域时这些参数是不够的，例如在离活动的地震断层十五英里处。

另外，已知的橡胶支承仅适应于0.02radian的支承转动。支承回到中心(恢复)机构可包括曲服销钉或其它用来使支承随着所施加的横向力的回复到其原来的公称位置的弹簧机构。例如参见由本发明人申请的PCT申请号PCT/94/13598、名称为地隔震支承、申请日为1994年11月25日的专利。

最近，摩擦滑动件或支承已被提到用来扩大前述的参数以将周期调节到大约4秒并将支承压力能力调节在3,500psi范围中。这种摩擦滑动支承经常包括支承装置中的有聚四氟乙烯衬层的钢板，并且已知横向位移调节到大约2至6英寸，对于位于“近断层”的建筑来说它是经常需要的。尽管如此，聚四氟乙烯支承通常需要一橡胶板床来调节支承转动。而且，滑动支承一般不包括恢复机构，并因此将仅在一个方向位移。另外，利用前述的橡胶板显著地减少支承能力，例如减少到大约1,000psi左右。

已有技术中利用摩擦或其它原理的支承的有：

属于Zayas的1987年2月24日授权的美国专利第4,644,714号，为一种摩擦摆动式支承，采用一涂有聚合填充料的摩擦表面。属于Yaghoubian的1988年2月23日授权的美国专利第4,726,161号揭示了一种具有弹簧承载的、有一与球形盘结合的有罩壳的润滑球支承的套叠块的滚动轴承，尽管如此，由于这种支承的尺寸受到限制并需要维护，因此它们只限于运用在博物馆中物品的隔震。

因此需要克服已有技术的地震隔离支承装置的缺陷。

发明的概述

本发明提供一种隔离地震的支承系统，根据本发明的一个方面，它采用一个设置在上、下斜板之间的圆球。根据本发明的较佳实施例，在球一锥形区式的构造情况下可获得根本的恒定的恢复和减震力。

本发明的一个较佳实施例包括第一安装板，它安装到建筑物支撑于其上的地基上。相对设置的第二支承板固定到要支撑的建筑物上。各板包括一中凹的、一般为锥形的表面，以在其产生锥形空腔。一个球、例如一般为钢制圆球设置在两板之间的锥形空腔区域中。各个承载板的锥形表面都为小角度并且较佳地有一共线的垂直轴。

在最大横向位移处，球构造成与一凹陷圆周范围相接触，而构成了最大支承位移。

当横向力作用到支承装置上时，上面的承载板相对于底部承载板横向位移，这样夹在其间的球横向滚过承载板，由此球上升到较高的高度。如此，作用于建筑物的引力产生一横向分力以将建筑物保持在其原来的位置上。

根据本发明的另一方面，垂直和水平支承载荷通过球从一块传递到相对的板上。根据本发明的一个较佳实施例，这种垂直-2-水平载荷定量在一个锥形表面上保持根本的恒定。这种恒定转变为主要的恒定的恢复作用。根据本发明的另一个实施例，通过采用一个或两个其斜角处都非直线的相对承载板中的锥形表面可实现非直线的恢复规律。事实上，可以通过将锥形的、球形和棱柱形的片段结合起来而获得任何实际的转动表面。

根据本发明再一个方面，一橡胶、泡沫塑料或其它密封层(衬垫)可用在相邻的承载板的周边的周围以防止污染锥形空腔。

根据本发明又一个方面，主体支承的恢复和减震力基本上恒定的，并且因此基本上不受横向位移的影响。

附图的简述

以下将结合附图对本发明进行描述，其中相同的标号指相同的构件，且：

图1是本发明的球一锥形区式的隔震支承的一个典型的较佳实施例的立体分解图；

图2是本发明的双隔震支承的横截面图；

图3是本发明的典型隔震支承的多个锥形区阵列；

图4是一个锥形片段的局部横截面图，有一基本上为直线的倾斜；