大噸位豎向隔震減震裝置的製作方法

2023-12-01 05:14:26 2

專利名稱：大噸位豎向隔震減震裝置的製作方法
技術領域：
本發明是一種用於土木工程和機械工程結構的豎向隔震和減震裝置，尤其是針對大噸位 的豎向承重結構。
背景技術：
地震豎向作用在設計時經常是需要考慮的，許多的地震震害現象表明，在高烈度地震區， 地震動豎向加速度分量對建築破壞狀態和破壞程度的影響是明顯的。根據國內外已經取得的 大量的強震記錄，在地震時，豎向加速度峰值很可能達到甚至超過水平加速度峰值。因此，《抗 震規範》規定，8度和9度時的大跨結構、長懸臂結構、煙囪和類似的高聳結構，9度時的高 層建築，應考慮豎向地震作用。此外，許多震害現象還表明，大型機械設備在地震中都發生 了上跳移位現象；對於機械設備除了地震作用會出現上跳移位現象外，由於許多的機械設備 工作時本身就是振動的，也會產生強烈的豎向振動。所以，對於土木結構和機械設備的豎向 實施抗振(震)保護措施是必要的。結構的隔減震控制是一種新型的抗振(震)保護方式， 即利用隔震或減振裝置隔離或消耗外部激勵能量，以達到減輕外部激勵對主結構的破壞。普 通的減震裝置在豎向能夠實現耗能，但是缺乏足夠的豎向承載力。普通的隔震裝置是橡膠支 座，橡膠支座造價低廉，但缺乏耗能能力，而且橡膠支座不能應用到高溫環境下，在特殊環 境下橡膠支座易老化，失去功效。研究一個在豎向具有良好耗能能力和較大的豎向承載力的 既隔震又減震的裝置是一個前沿性的課題。本發明專利正是針對普通減震裝置和普通隔震裝 置的各自缺點開發研究的，它是一種新型性能優良、價格低廉、具有高耗能大噸位特性的豎 向隔減震裝置。

發明內容
技術問題本發明的目的是提供一種性能優良、價格低廉、製作方便的高耗能大噸位豎 向隔減震裝置。
技術方案本發明的大噸位豎向隔減震裝置由鉛擠壓阻尼器(也可以為粘彈性阻尼器、 粘滯流體阻尼器或金屬阻尼器)和鋼板彈簧相結合而構成，中間是鋼板彈簧，四周對稱布置 多個鉛擠壓阻尼器。各阻尼器的上部與上鋼板相連接，各阻尼器的下部與下鋼板相連接，使 所有阻尼器連接成一個整體；鋼板彈簧與上鋼板採用滾輪連接，下部與鋼塊通過螺栓連接， 鋼塊與下鋼板整體澆鑄在一起。
其中，所述的鉛擠壓阻尼器由外鋼筒和位於其內部的鋼棒組成，端部鋼板位於外鋼筒中 並與外鋼筒固定連接，將外鋼筒分成上腔體和下腔體兩部分，位於外鋼筒內的鋼棒上設有一 鋼棒突起，在上腔體122內灌注有鉛，下腔體是空腔，保證了鋼棒的運動空間，外鋼筒的下 部與下鋼板連接，鋼棒的上部與上鋼板連接。鉛擠壓阻尼器具有高耗能的特性，在豎向起到 很好的減震作用。所述的鋼板彈簧由幾束(由實際中的需求而定)向上屈曲的鋼板(鋼板的形狀見圖l-大噸位豎向隔減震裝置俯視圖)和一塊水平的厚鋼板組合而成。幾束向上屈曲的鋼板通過鋼 箍簡易的連接在一起。上面與上鋼板通過滾輪連接，下部與鋼塊通過螺栓連接，鋼塊與下鋼 板整體澆鑄在一起。在上鋼板上開了一圓洞，在鋼板彈簧的最下面設置了水平的鋼板和在下 部設置了鋼塊，當豎向的激勵過大時，保證了在上部的鋼板彈簧變形到水平時，鋼板彈簧開 始向下屈曲，水平的厚鋼板能夠提供足夠的剛度來阻止進一步的大變形，以此來保證鋼板彈 簧的極限工作能力。鋼板彈簧在豎向具有很好的承載力，解決了豎向隔減震承載力不足的缺 點，同時鋼板彈簧在豎向同主體結構相比是剛度軟弱處，起到隔震的效果。
將大噸位豎向隔減震裝置加設於柱腳與基礎之間或者大型機械設備與基礎之間。當結構 或機械設備因振動而發生變形時，鋼板彈簧向上下彎曲振動，帶動鉛擠壓阻尼器工作，對於 鉛擠壓阻尼器，結構振動導致鉛阻尼器的擠壓軸往復運動，套筒內的鉛發生塑性流動變形，提 供較大的阻尼力，同時吸收、消耗外部輸入的能量。其次由於使用了受溫度影響很小的鉛擠 壓阻尼器和鋼板彈簧，大大削弱了溫度對該裝置的影響程度，裝置可以應用到高溫環境。同 時，裝置由鉛擠壓阻尼器和鋼板彈簧組成，不會老化失效。
由此可以看出，大噸位豎向隔減震裝置具有豎向承載力大、豎向隔振和高耗能能力、溫 度影響小、不會老化失效且製作簡單的優點。
有益效果本發明的大噸位豎向隔減震裝置具有以下優點
(一) 鉛擠壓阻尼器和鋼板彈簧同時提供了較大的豎向承載力，解決了其它豎向減震裝 置噸位小的問題；同時鋼板彈簧在結構與基礎之間形成剛度軟弱層，達到豎向隔振的目的。
(二) 結構振動導致鉛阻尼器的擠壓軸往復運動，套筒內的鉛發生塑性流動變形，提供 較大的阻尼力，同時吸收、消耗外部輸入的能量；充分利用了鉛的剪切擠壓滯回變形耗散能 量，具有很好的滯回性能和阻尼特性；同時鋼板彈簧具有很好的恢復特性，改善了整個裝置 的恢復特性。
(三) 鉛擠壓阻尼器和鋼板彈簧均不受環境溫度的影響，故該裝置可應用於高溫環境。
(四) 鉛擠壓阻尼器和鋼板彈簧均為金屬材料，不會老化失效，使用年限長。
(五) 試件製作簡單方便、造價低廉。該隔減震裝置可廣泛地用於橋梁結構和大型機械 設備等土木機械結構的豎向隔減震控制中。


圖l:大噸位豎向隔減震裝置俯視圖， 圖2:大噸位豎向隔減震裝置剖面圖。
具體實施例方式
本發明的大噸位豎向隔減震裝置由鉛擠壓阻尼器1 (也可以為粘彈性阻尼器、粘滯流體阻 尼器或金屬阻尼器)和特製的鋼板彈簧2相結合而構成。在總體結構上，中間是鋼板彈簧2， 四周對稱布置多個鉛擠壓阻尼器1。各阻尼器1的上部與上鋼板3相連接，各阻尼器1的下部 與下鋼板4相連接，使所有阻尼器1連接成一個整體；中間的鋼板彈簧2其上部與上鋼板3 通過滾珠5相連，下部與鋼塊9採用螺栓6連接，鋼塊9與下鋼板4整體澆鑄在一起。鉛擠 壓阻尼器1由外鋼筒12和位於其內部的鋼棒11組成，端部鋼板13位於外鋼筒12中並與外鋼筒12固定連接，將外鋼筒12分成上腔體122和下腔體123兩部分，位於外鋼筒12內的鋼 棒11上設有一鋼棒突起111，在上腔體122內灌注有鉛121，下腔體123是空腔，保證了鋼 棒的運動空間，外鋼筒12的下部與下鋼板4連接，鋼棒11的上部與上鋼板3連接。鋼板彈 簧2由幾束(根據實際需求而定)向上屈曲的鋼板21 (鋼板的形狀見圖1:大噸位豎向隔減 震裝置俯視圖)和一塊水平的厚鋼板22組合而成。幾束向上屈曲的鋼板21通過鋼箍7連接 在一起。上面與上鋼板3通過滾輪5連接，下部與鋼塊9通過螺栓6連接。鋼塊9與下鋼板4 整體澆鑄在一起。在上鋼板上開了一圓洞8，在鋼板彈簧2的最下面設置了水平的鋼板22和 在下部設置了鋼塊9，當豎向的激勵過大時，保證了在上部的鋼板彈簧2變形到水平時，鋼板 彈簧2開始向下屈曲，水平的厚鋼板22能夠提供足夠的剛度來阻止進一步的大變形，以此來 保證鋼板彈簧2的極限工作能力。
當結構振動時，鋼板彈簧2通過滾輪5沿著上鋼板3上的軌道上下彎曲振動，帶動鉛擠 壓阻尼器1工作,對於鉛擠壓阻尼器l，結構振動導致鉛阻尼器的擠壓軸鋼棒11往復運動，外 鋼筒22內的鉛發生塑性流動變形，提供較大的阻尼力，同時吸收、消耗外部輸入的能量。其 次由於使用了受溫度影響很小的鉛擠壓阻尼器和鋼板彈簧，大大削弱了溫度對該裝置的影響 程度，裝置可以應用到高溫環境。同時，裝置由鉛擠壓阻尼器和鋼板彈簧組成，不會老化失 效。當裝置安裝到結構中，鋼板彈簧2和鉛擠壓阻尼器1在豎向上形成了彈簧粘壺並聯的隔 震系統，能對結構產生豎向隔震效應。該裝置結合了鉛擠壓阻尼器1和鋼板彈簧2大噸位高 耗能受環境溫度影響小的的優點，具有良好的應用前景。
權利要求
1、一種大噸位豎向隔震減震裝置，其特徵在於該裝置包括鉛擠壓阻尼器(1)和鋼板彈簧(2)、上鋼板(3)、下鋼板(4)；在總體結構上，中間是鋼板彈簧(2)，四周對稱布置多個鉛擠壓阻尼器(1)，各阻尼器(1)的上部分別與上鋼板(3)相連接，各阻尼器(1)的下部與下鋼板(4)相連接，使所有阻尼器(1)連接成一個整體；中間的鋼板彈簧(2)其上部通過滾珠(5)與上鋼板(3)相連，鋼板彈簧(2)的下部與鋼塊(9)採用螺栓(6)連接，鋼塊(9)與下鋼板(4)連接。
2. 根據權利要求1所述的大噸位豎向隔震減震裝置，其特徵在於所述的鉛擠壓阻尼器(l) 包括外鋼筒(12)和位於其內部的鋼棒(11)，端部鋼板(13)位於外鋼筒(12)中並與外鋼 筒(12)固定連接，將外鋼筒(12)分成上腔體(122)和下腔體(123)兩部分，位於外鋼 筒(12)內的鋼棒(11)上設有一鋼棒突起(111),在上腔體(122)內灌注有鉛(121),下 腔體(123)是空腔，保證了鋼棒的運動空間，外鋼筒(12〉的下部與下鋼板(4)連接，鋼 棒(11)的上部與上鋼板(3)連接。
3. 根據權利要求1所述的大噸位豎向隔震減震裝置，其特徵在於所述的鋼板彈簧(2)由 幾束向上屈曲的鋼板(21)和一塊水平的厚鋼板(22)疊放而成，幾束向上屈曲的鋼板(21) 通過鋼箍(7)連接在一起，上面與上鋼板(3)通過滾輪(5)連接；鋼板彈簧(2)下部與 鋼塊(9)通過螺栓(6)連接。
4、 根據權利要求1所述的大噸位豎向隔震減震裝置，其特徵在於所述的鉛擠壓阻尼器(l) 為粘彈性阻尼器、粘滯流體阻尼器或金屬阻尼器。
全文摘要
大噸位豎向隔震減震裝置是一種用於土木工程結構和機械工程豎向抗振(震)的隔減震裝置，該裝置包括鉛擠壓阻尼器(1)和鋼板彈簧(2)、上鋼板(3)、下鋼板(4)；在總體結構上，中間是鋼板彈簧(2)，四周對稱布置多個鉛擠壓阻尼器(1)，各阻尼器(1)的上部分別與上鋼板(3)相連接，各阻尼器(1)的下部與下鋼板(4)相連接，使所有阻尼器(1)連接成一個整體；中間的鋼板彈簧(2)其上部通過滾珠(5)與上鋼板(3)相連，鋼板彈簧(2)的下部與鋼塊(9)採用螺栓(6)連接，鋼塊(9)與下鋼板(4)連接。本發明結合鉛擠壓阻尼器(1)與鋼板彈簧(2)的優點形成了大噸位豎向隔減震裝置。該裝置具有良好的豎向隔震和減震能力，且價格低廉、製作方便。
文檔編號E02D31/00GK101413297SQ20081023547
公開日2009年4月22日 申請日期2008年12月3日 優先權日2008年12月3日
發明者徐趙東, 郭一峰, 郭迎慶 申請人:東南大學