自锁压剪式叠层橡胶钢板杆式轴向减隔震装置

摘要

本发明公开了一种自锁压剪式叠层橡胶钢板杆式轴向减隔震装置，包括耳板、轴向钢棒、钢套筒、抗拉叠层橡胶钢板和抗压叠层橡胶钢板，钢套筒的两端各设有一个轴向钢棒，每个轴向钢棒外端与耳板固定连接，内棒体上套设有结构相同的抗拉、抗压叠层橡胶钢板，抗拉、抗压叠层橡胶钢板由管状钢板层和管状胶板层交替粘接而成；轴向钢棒设有变直径部，管状钢板层、管状胶板层中的各个管体为与变直径部配合的变直径管体。本发明解决了建筑、文物和设备轴向减隔震的问题，达到了对必须实现轴向减隔震的结构、设备或馆藏文物提供减隔震以保障其在振动荷载或地震荷载作用下安全的目的。

权利要求

1.一种自锁压剪式叠层橡胶钢板杆式轴向减隔震装置，其特征在于：包括耳板、轴向钢棒、钢套筒、抗拉叠层橡胶钢板和抗压叠层橡胶钢板，所述钢套筒的两端各设有一个轴向钢棒，每个所述轴向钢棒位于钢套筒外的端部与所述耳板固定连接，位于钢套筒内的棒体上套设有抗拉叠层橡胶钢板和抗压叠层橡胶钢板，所述抗拉叠层橡胶钢板和抗压叠层橡胶钢板结构相同，均由管状钢板层和管状胶板层交替粘接而成，所述抗拉叠层橡胶钢板靠近钢套筒的筒口设置；

所述轴向钢棒位于钢套筒内的棒体上设有变直径部，所述变直径部的直径由中部向两侧逐渐减小，所述管状钢板层、管状胶板层中的各个管体为与变直径部配合的变直径管体。

2.根据权利要求1所述的自锁压剪式叠层橡胶钢板杆式轴向减隔震装置，其特征在于：所述钢套筒内侧设有抗拉卡槽、抗压卡槽，所述抗拉卡槽的轴向长度大于抗拉叠层橡胶钢板的轴向长度，所述抗压卡槽的槽轴向长度大于抗压叠层橡胶钢板的轴向长度。

3.根据权利要求2所述的自锁压剪式叠层橡胶钢板杆式轴向减隔震装置，其特征在于：所述抗拉卡槽、抗压卡槽的轴向长度相等。

4.根据权利要求1所述的自锁压剪式叠层橡胶钢板杆式轴向减隔震装置，其特征在于：所述管状钢板层中每层钢板厚度相等。

5.根据权利要求1-4任一项所述的自锁压剪式叠层橡胶钢板杆式轴向减隔震装置，其特征在于：所述管状胶板层中每层胶板厚度相等。

6.根据权利要求1-4任一项所述的自锁压剪式叠层橡胶钢板杆式轴向减隔震装置，其特征在于：所述管状胶板层中每层胶板厚度由内往外逐渐增大。

说明书

自锁压剪式叠层橡胶钢板杆式轴向减隔震装置

技术领域

[0001] 本发明涉及减隔震设备领域，具体涉及一种自锁压剪式叠层橡胶钢板杆式轴向减隔震装置。

背景技术

[0002] 中国地处两条主要的地震带-欧亚地震带和环太平洋地震带之间，是世界上遭受到地震危害最为严重的国家之一。城市内结构、设备(如馆藏文物储放装置)破坏而引起的经济损失和人员伤亡将对国家安全和社会稳定造成巨大的冲击。地震是由于地壳岩层处于复杂的应力状态中，随着地壳的不断变化，地应力的作用超过某处岩层的极限强度时，岩层就会发生突然的断裂和错动，从而引起震动，并以弹性波的形式传到地表，引起地表附近的具有一定质量的物体产生惯性力，当物体本身具有的抵抗这种惯性作用的抗震能力不足时，物体发生破坏。而当地震动的卓越周期和物体的自振周期比较接近时，物体的破坏就将更加严重。而通过对物体设置一定的隔震装置可以显著改变物体的自振周期，从而避开地震的卓越周期，从而显著的降低作用于物体的惯性力，减小物体在地震作用下的破坏，增加物体在地震下的安全。

[0003] 传统的减隔震技术一般分为两大类：一类是通过隔震装置的设置来延长结构的自振周期，降低上部结构的地震反应；另一类是通过在结构与基础的连接处设置耗能的装置，消耗地震对结构的能量输入，从而减小输入到结构中的地震能量，降低地震作用的破坏。目前这两种减隔震技术均取得了较好的应用，但上述两种减隔振方式所采取的隔震措施都是以减小水平地震作用为目标，以此为减隔振目标所设计的支座也仅能够满足水平隔振的需要。但实际震害表明，轴向(竖向)地震对物体的影响是不可忽视的，在某些情况下，其作用会超过水平地震作用。传统隔震台座一般都是针对水平方向进行隔震，这使得传统隔震台座一方面不满足轴向隔震的要求，另一方面，在某些情况下，还会对轴向地震作用产生放大作用。

[0004] 公开号为CN104315079A、CN104315080A、CN104294954A、CN104295660A和CN104358822A的五个发明专利中公开了一种新型三维隔震支座，但是这种支座中弹簧阻尼导杆系统的性能限制了其应用，需要更加适宜的轴向隔震系统元件，本发明可以作为新型三维隔震支座很好的轴向隔震系统元件。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述问题，提供一种自锁压剪式叠层橡胶钢板杆式轴向减隔震装置，能够替代传统弹簧阻尼导杆系统，作为新型三维隔震支座的轴向隔震系统元件。

[0006] 为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现：

[0007] 一种自锁压剪式叠层橡胶钢板杆式轴向减隔震装置，包括耳板、轴向钢棒、钢套筒、抗拉叠层橡胶钢板和抗压叠层橡胶钢板，所述钢套筒的两端各设有一个轴向钢棒，每个所述轴向钢棒位于钢套筒外的端部与所述耳板固定连接，位于钢套筒内的棒体上套设有抗拉叠层橡胶钢板和抗压叠层橡胶钢板，所述抗拉叠层橡胶钢板和抗压叠层橡胶钢板结构相同，均由管状钢板层和管状胶板层交替粘接而成，所述抗拉叠层橡胶钢板靠近钢套筒的筒口设置；

[0008] 所述轴向钢棒位于钢套筒内的棒体上设有变直径部，所述变直径部的直径由中部向两侧逐渐减小，所述管状钢板层、管状胶板层中的各个管体为与变直径部配合的变直径管体。

[0009] 进一步地，所述钢套筒内侧设有抗拉卡槽、抗压卡槽，所述抗拉卡槽、抗压卡槽轴向长度分别大于抗拉叠层橡胶钢板、抗压叠层橡胶钢板的轴向长度。

[0010] 进一步地，所述抗拉卡槽、抗压卡槽的轴向长度相等。

[0011] 进一步地，所述管状钢板层中每层钢板厚度相等。

[0012] 本发明的一个优选方案为，所述管状胶板层中每层胶板厚度相等。

[0013] 本发明的另一个优选方案为，所述管状胶板层中每层胶板厚度由内往外逐渐增大。

[0014] 本发明的有益效果是：

[0015] 1、本发明解决了轴向减隔震的问题，为馆藏文物储放装置等待减隔震设备提供减隔震保护，最大限度地“切断”或削弱地震作用的传递，通过抗拉、抗压叠层橡胶钢板的设置延长待减隔震设备的自振周期，避开地震作用的卓越周期，轴向产生的幅值不断变化的振动也能通过抗拉、抗压叠层橡胶钢板的剪切变形削弱，实现了减隔震的作用。本发明装置能够替代传统弹簧阻尼导杆系统，作为新型三维隔震支座的轴向隔震系统元件。

[0016] 2、根据待减隔震设备的轴向自振周期，选择不同厚度的橡胶层及钢板层并交替粘结，延长待减隔震设备的轴向自振周期。

[0017] 当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

[0018] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0019] 图1为本发明减隔震装置的立体结构示意图；

[0020] 图2为本发明减隔震装置的俯视结构示意图；

[0021] 图3为本发明减隔震装置的主视结构示意图；

[0022] 图4为本发明减隔震装置的半剖结构示意图；

[0023] 图5为本发明省略钢套筒后的立体结构示意图；

[0024] 图6为图5结构的俯视结构示意图；

[0025] 图7为图5结构的主视结构示意图；

[0026] 图8为本发明中钢套筒的立体结构示意图；

[0027] 图9为本发明中钢套筒的侧视结构示意图；

[0028] 图10为本发明中耳板及轴向钢棒连接后的立体结构示意图；

[0029] 图11为图10结构的俯视结构示意图；

[0030] 图12为本发明中抗拉或抗压叠层橡胶钢板的立体结构示意图；

[0031] 图13为本发明中抗拉或抗压叠层橡胶钢板的侧视结构示意图；

[0032] 附图中，各标号所代表的部件列表如下：

[0033] 1-耳板，2-轴向钢棒，3-钢套筒，4-抗拉叠层橡胶钢板，5-抗压叠层橡胶钢板，6-管状钢板层，7-管状胶板层，8-抗拉卡槽，9-抗压卡槽。

具体实施方式

[0034] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

[0035] 实施例一

[0036] 请参阅图1-13所示，本实施例为一种自锁压剪式叠层橡胶钢板杆式轴向减隔震装置，包括耳板1、轴向钢棒2、钢套筒3、抗拉叠层橡胶钢板4和抗压叠层橡胶钢板5，钢套筒3的两端各设有一个轴向钢棒2，每个轴向钢棒2位于钢套筒3外的端部与耳板1固定连接，位于钢套筒3内的棒体上套设有抗拉叠层橡胶钢板4和抗压叠层橡胶钢板5，抗拉叠层橡胶钢板4和抗压叠层橡胶钢板5结构相同，均由管状钢板层6和管状胶板层7交替粘接而成，抗拉叠层橡胶钢板4靠近钢套筒3的筒口设置。

[0037] 轴向钢棒2位于钢套筒3内的棒体上设有变直径部，变直径部的直径由中部向两侧逐渐减小，管状钢板层6、管状胶板层7中的各个管体为与变直径部配合的变直径管体。抗拉叠层橡胶钢板4、抗压叠层橡胶钢板5分别与轴向钢棒2的变直径部连接各组成一个轴向承压体系。每个轴向承压体系中，轴向的压力使轴向钢棒2的变直径部产生沿钢棒轴线方向的力和垂直钢棒轴线的力，垂直钢棒轴线的力向外挤压橡胶层，使得橡胶层和钢板层形成一个受力的复合体，共同承担轴向压力，工作时，橡胶处于压力和剪力共同作用状态。

[0038] 钢套筒3内侧设有抗拉卡槽8、抗压卡槽9，抗拉卡槽8、抗压卡槽9轴向长度分别大于抗拉叠层橡胶钢板4、抗压叠层橡胶钢板5的轴向长度。抗拉卡槽8、抗压卡槽9的轴向长度相等。

[0039] 管状钢板层6中每层钢板厚度相等，管状胶板层7中胶板厚度相等。管状钢板层6共有四层，管状胶板层7共有五层。

[0040] 本实施例的一个具体应用为：轴向压力荷载通过抗压叠层橡胶钢板承担，轴向拉力荷载通过抗拉叠层橡胶钢板4承担；当压力作用于本装置时，抗压卡槽9阻碍抗压叠层橡胶钢板5变形，而抗拉叠层橡胶钢板4发生滑移，仅抗压叠层橡胶钢板5受力；当拉力作用于本装置时，抗拉卡槽8阻碍抗压叠层橡胶钢板4变形，而抗压叠层橡胶钢板5发生滑移，仅抗拉叠层橡胶钢板4受力。因此在整个变形过程中工作中的橡胶均处于自锁压剪状态，避免了橡胶的拉剪破坏，大大提高了本装置的工作性能。

[0041] 当存在动力荷载作用时，轴向产生的幅值不断变化的拉力和压力以及振动通过抗拉叠层橡胶钢板4和抗压叠层橡胶钢板5中多层橡胶钢板的剪切变形削弱，耗散动力荷载的输入能量；并且抗拉叠层橡胶钢板4和抗压叠层橡胶钢板5的设置延长了其承载的结构、设备或馆藏文物的轴向自振周期，使其远离动力荷载的周期，从而大幅度减小动力荷载作用；动力荷载或者振动发生后，结构重新达到受力平衡。

[0042] 实施例二

[0043] 本实施例与实施例一的结构及应用基本相同，其不同之处在于，管状胶板层7中每层胶板厚度由内往外逐渐增大。

[0044] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

[0045] 以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。