專利名稱：疊層橡膠支座變剛度保護裝置的制作方法
技術領域：
一種隔震用疊層橡膠支座變剛度保護裝置，屬于結構隔震控制與振動控制技術領域。主要用于房屋及橋梁等建筑物基礎隔震裝置的保護，特別是適用于使用疊層橡膠支座作為介質的隔震技術方面。
背景技術：
在橋梁、建筑工程結構的設計施工中，必須考慮到地震、振動等對工程結構造成的影響。支座是工程建設中大量應用的一種結構隔震裝置，其不但要把建筑結構的上部結構的重量傳遞給下部結構，而且還要具有減隔震的作用。
疊層橡膠支座隔震是一種較為成熟的工程隔震技術，通過隔震裝置，把建筑物上部結構和地基基礎“隔離”，改變上部結構的動力特性，可以極大地減輕地震對上部結構的動力作用，從而達到“以柔克剛”的減震效果。目前主要應用的形式有天然橡膠疊層橡膠支座、高阻尼疊層橡膠支座、鉛芯疊層橡膠支座、內包阻尼體疊層橡膠支座等。現有技術中，疊層橡膠支座的阻尼和剛度參數一旦選定后，在工作過程中這些參數就無法再進行調節，從而限制了疊層橡膠隔震支座的隔震性能，所以其僅適用于短周期的中低層建筑和剛性結構，而對高層和超高層建筑不太適用。現有疊層橡膠支座固定的參數限制了疊層橡膠支座應用范圍，也使疊層橡膠支座的發展空間受到限制。
中低層的砌體房屋采用疊層橡膠支座進行基礎隔震，可以較大地提高抗震能力，但也存在一些不足。疊層橡膠支座隔震的基本原理是將剛性房屋的基本周期延長，一般設計取1.5秒～2.0秒，這樣可以大大降低結構對能量集中在高頻部分的地震波的響應，但對地震波中的低頻部分仍存在發生類共振的可能性。當地震較強時，由于低頻部分含有的能量也相應增加，結構反應將會明顯增大，特別當地震動能量集中在低頻段時，結構反應會更大。由于隔震層的剛度比上部結構層間剛度小100倍，甚至更小，變形將集中發生在隔震層。出于經濟方面的考慮，疊層橡膠支座直徑不可能用得太大，其水平位移就有可能會超過其變形極限，導致失穩現象發生。
發明內容
為了提高疊層橡膠支座適用范圍，防止疊層橡膠支座變形失穩，本發明提出了一種疊層橡膠支座變剛度保護裝置。
本發明的一種疊層橡膠支座變剛度保護裝置按照圖1-圖6所示的技術方案實施。該裝置主要由固定箱體1、疊層橡膠支座9、彈簧2、插頭3、插槽4、滾動支架5和螺桿6組成。在疊層橡膠支座9的上、下表面分別是疊層橡膠支座9的上連接板7和下連接板17，上連接板7上設置有與上部結構12連接的固定螺栓18。下連接板17通過固定螺栓18與固定箱體1的箱底板連接。
在上連接板7的四個側面幾何中心處均設置有通過螺栓11連接的插頭3。在固定箱體1的四個側壁上均開有螺桿孔16，將螺桿6穿過此孔。在固定箱體1內側壁的螺桿6段上套裝彈簧2，在固定箱體1外側壁的螺桿6段上也套裝彈簧2，并在螺桿6的端部設置固定彈簧2的擋板和螺母8構成串聯彈簧組。固定箱體1內側壁的螺桿6的端部連接插槽4。在插槽4與固定箱體1的箱底板之間設置有滾動支架5。滾動支架5的上端支撐插槽4，滾動支架5的下端滾動坐落在固定箱體1的箱底板上。插頭3、插槽4和螺桿6的中心位于同一水平線。
所述的一種疊層橡膠支座變剛度保護裝置，所述插槽4由銷子13、軟彈簧14、小螺栓15和插槽4本體組成。其結構形式為在扁正方體的插槽4本體的一面開圓形槽。槽的四壁均設置穿過槽壁的帶空腔的小螺栓15。在小螺栓15的空腔內放置一端與銷子13連接的軟彈簧14。在扁正方體的插槽4本體的另一面中心位置開一與螺桿6連接的螺紋孔。
所述的一種疊層橡膠支座變剛度保護裝置，所述固定箱體1的四個側壁上均開有2個以上的螺桿孔16。可以將2組以上的由彈簧2、螺桿6、螺母8和擋板10組成的串聯彈簧組并聯，然后與插槽4連接。
本發明的一種疊層橡膠支座變剛度保護裝置的工作原理和各部件作用如下所述。該裝置利用了彈簧剛度的可調節性。當受動力荷載時，若疊層橡膠剪切變形過大即水平位移過大，超過插頭3和插槽4預留距離d(d值為疊層橡膠支座9直徑的30％-50％)后，插頭3便插入插槽4內，使得插頭3、插槽4和彈簧2連為一體不再分開(如圖2所示)，并隨同疊層橡膠支座9一起運動，從而改變疊層橡膠支座9的水平剛度，使其遠離結構的共振狀態，從而達到減小疊層橡膠支座9過大變形的目的。等振動結束后，可通過插槽4上的小螺栓15人為將插頭3、插槽4進行分離。
該裝置可以更換不同剛度的彈簧2來適應不同剛度的需要。也可通過在固定箱體1側壁上的螺桿孔16，將彈簧2、螺桿6、螺母8和擋板10組成的串聯彈簧組并聯，滿足疊層橡膠支座9不同剛度的需要。
該裝置所采用的疊層橡膠支座9可以是天然橡膠疊層橡膠支座、高阻尼疊層橡膠支座、鉛芯疊層橡膠支座、內包阻尼體疊層橡膠支座等本發明的一種疊層橡膠支座變剛度保護裝置具有響應速度快；能夠適應不同剛度需要被動的對橡膠支座水平剛度進行調節；具有主動變剛度控制裝置能動地避開地震動頻率的特性，所以其減震及抗震能力強，并大大提高了適用范圍。該裝置還具有設備簡單、體積小、重量輕、構件無磨損、拆裝方便、可靠性好，無能耗和防止疊層橡膠支座失穩破壞的優點。
圖1是本發明的疊層橡膠支座變剛度保護裝置的結構剖視圖。
圖2是疊層橡膠支座水平位移過大，超過預留距離時本發明的疊層橡膠支座變剛度保護裝置的工作狀態圖。
圖3是本發明的疊層橡膠支座變剛度保護裝置的俯視圖；圖4是本發明的疊層橡膠支座變剛度保護裝置插槽結構剖視圖和左視剖面圖；
圖5是本發明的疊層橡膠支座變剛度保護裝置的插頭結構示意圖；圖6是本發明的疊層橡膠支座變剛度保護裝置的插槽中銷子結構示意圖。
圖中1、固定箱體，2、彈簧，3、插頭，4、插槽，5、滾動支架，6、螺桿，7、上連結板，8、螺母，9、疊層橡膠支座，10、擋板，11、螺栓，12、上部結構，13、銷子，14、軟彈簧，15、小螺栓，16、螺桿孔，17、下連接板，18、固定螺栓。
具體實施例方式
按照圖1～圖6所示的本發明的疊層橡膠支座變剛度保護裝置的技術方案將市售和設計加工的部件組裝為一體，實現該裝置。該裝置中，各部件之間均采用常規螺栓、螺紋連接方式。
權利要求
1.一種疊層橡膠支座變剛度保護裝置，其特征在于該裝置主要由固定箱體(1)、疊層橡膠支座(9)、彈簧(2)、插頭(3)、插槽(4)、滾動支架(5)和螺桿(6)組成；在疊層橡膠支座(9)的上、下表面分別是疊層橡膠支座(9)的上連接板(7)和下連接板(17)，上連接板(7)上設置有與上部結構(12)連接的螺栓(18)、下連接板(17)通過固定螺栓(18)與固定箱體(1)的箱底板連接，在上連接板(7)的四個側面幾何中心處均設置有通過螺栓(11)連接的插頭(3)；在固定箱體(1)的四個側壁上均開有螺桿孔(16)，將螺桿(6)穿過此孔；在固定箱體(1)內側壁的螺桿(6)段上套裝彈簧(2)、在固定箱體1外側壁的螺桿(6)段上也套裝彈簧(2)、并在螺桿(6)的端部設置固定彈簧(2)的檔板(10)和螺母(8)構成串聯彈簧組；固定箱體(1)內側壁的螺桿(6)的端部連接插槽(4)；在插槽(4)與固定箱體(1)的箱底板之間設置有滾動支架(5)，滾動支架(5)的上端支撐插槽(4)，滾動支架(5)的下端滾動坐落在固定箱體(1)的箱底板上；插頭(3)、插槽(4)和螺桿(6)的中心位于同一水平線。
2.根據權利要求1所述的一種疊層橡膠支座變剛度保護裝置，其特征在于插槽(4)由銷子(13)、軟彈簧(14)、小螺栓(15)和插槽(4)本體組成；其結構形式為在扁正方體的插槽(4)本體的一面開有槽，槽的四壁均設置穿過槽壁的帶空腔的小螺栓(15)，在小螺栓(15)的空腔內放置一端與銷子(13)連接的軟彈簧(14)；在扁正方體的插槽(4)本體的另一面中心位置開一與螺桿(6)連接的螺紋孔。
3.根據權利要求1所述的一種疊層橡膠支座變剛度保護裝置，其特征在于固定箱體(1)的四個側壁上均開有2個以上的螺桿孔(16)；將2組以上的由彈簧(2)、螺桿(6)、螺母(8)和檔板(10)構成的串聯彈簧組并聯，然后與插槽(4)連接。
全文摘要
一種疊層橡膠支座變剛度保護裝置，屬于結構震動隔離與振動控制技術領域。該裝置主要包括有固定箱體、疊層橡膠支座、彈簧、插頭、插槽、滾動支架和螺桿。插頭與疊層橡膠支座連接為一體，插槽與串聯彈簧組連接，串聯彈簧組固定在固定箱體側壁上。當疊層橡膠水平位移過大，超過插頭3和插槽4預留距離后，插頭3便插入插槽4內，使得插頭3、插槽4和彈簧2連為一體不再分開，并隨同疊層橡膠支座一起運動，從而改變疊層橡膠支座9的水平剛度，達到減小疊層橡膠支座過大變形的目的。該裝置具有響應速度快；能夠適應不同剛度需要被動的對橡膠支座水平剛度進行調節；具有主動變剛度控制裝置能動地避開地震動頻率的特性。其還具有設備簡單、體積小、無能耗的優點。
文檔編號E04B1/98GK1664403SQ20051006446
公開日2005年9月7日 申請日期2005年4月18日 優先權日2005年4月18日
發明者楊林, 周錫元, 蘇幼坡, 崔畔起 申請人:北京工業大學