一种三维隔震减振装置及其隔震减振方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种三维隔震减振装置及其隔震减振方法。本发明专利技术的三维隔震减振装置通过下部的橡胶支座来隔离水平向地震动，通过上部的竖向隔振装置隔离竖向轨道交通的竖向振动；橡胶支座水平刚度小，在地震作用下，减小地震作用向上部建筑结构的传递，从而隔离水平向震动；竖向隔振装置采用碟形弹簧组，竖向刚度小，在地铁运行引起的地面竖向振动波作用下，阻止竖向振动向上部建筑结构的传递；同时通过碟形弹簧组的变形和恢复过程，减小结构受到的竖向振动，摩擦阻力又消耗一部分振动能量，使得结构的受力更加合理，保护结构的安全，从而隔离竖向轨道交通的竖向振动；本发明专利技术具有结构简单、隔震减振性能稳定、可靠、耐久等特点。

Three dimensional vibration isolation device and isolation vibration reduction method thereof

The invention discloses a three-dimensional isolated vibration damping device and a vibration isolation and vibration damping method thereof. Three dimensional isolation device of the invention through the lower part of the rubber bearing isolation to horizontal vibration, vertical vibration through the upper part of the vertical vibration isolation device of vertical rail; small stiffness level of rubber bearing, in the earthquake, the earthquake is reduced to the upper structure of the transfer, thereby isolating the horizontal vertical vibration; the vibration isolation device adopts a disc spring group, the vertical stiffness is small in the vertical ground vibration wave induced by subway, prevent the vertical vibration transmitted to the upper building structure; at the same time through disc deformation and recovery of the spring group complex process, reduce the vertical vibration of structures subjected to friction, and a part of vibration energy consumption that makes the structure more reasonable stress, protect the safety of the structure, the vertical vibration to isolate vertical rail traffic; the invention has the advantages of simple structure, isolation The damping performance is stable, reliable, durable and so on.

【技术实现步骤摘要】
一种三维隔震减振装置及其隔震减振方法
本专利技术涉及土木工程中的建筑结构领域，具体涉及一种三维隔震减振装置及其隔震减振方法。
技术介绍
目前，在建筑结构隔震领域，研究及成果较多的是水平向隔离地震作用的隔震支座，包括橡胶支座、摩擦摆支座等。对于轨道交通引起的以竖向为主的结构振动，有一些学者提出了隔振措施及方法，但真正在实际工程中应用的实例还未出现。现有的三维复合隔震装置多基于隔离三向地震动，例如摩擦—弹簧三维复合隔震支座，铅芯橡胶支座—螺旋弹簧系统，铅芯橡胶支座—液压油缸串联系统，厚橡胶层三维隔震抗倾覆支座等。其中，竖向隔震元件多采用橡胶元件或弹簧元件。然而，随着地铁运输系统的迅猛发展，轨道交通在负担城市运输任务的同时，也对沿线周围建筑物、居民产生影响。对于既能隔离水平向地震作用，又能够减小竖向轨道交通振动的装置或技术还有待开发、研究。
技术实现思路
针对以上现有技术中隔震装置无法隔离竖向轨道交通振动的问题，本专利技术采用橡胶支座与碟形弹簧组串联的方式，提供了一种三维隔震减振装置，从而解决现有的隔震装置无法隔离竖向轨道交通振动的问题。本专利技术的一个目的在于提供一种三维隔震减振装置。本专利技术的三维隔震减振装置包括：竖向隔振装置、中间连接板和橡胶支座；其中，中间连接板设置在橡胶支座上，竖向隔振装置安装在中间连接板上；竖向隔振装置包括上支座板、约束钢管、碟形弹簧组、抗倾覆导向套筒、限位块、限位孔、中心导向组件、衬板和预留孔；抗倾覆导向套筒固定在中间连接板上，衬板位于抗倾覆导向套筒内固定在中间连接板上，中心导向组件的底端固定在衬板的中心上，抗倾覆导向套筒、衬板和中心导向组件共轴；碟形弹簧组通过中心空腔套在中心导向组件上，并且位置限定；约束钢管固定在上支座板的下表面，二者连接为一个整体，放置在碟形弹簧组上，碟形弹簧组支撑起作为整体的上支座板和约束钢管，约束钢管的管壁位于抗倾覆导向套筒与衬板之间，约束钢管的内壁与碟形弹簧组的外径之间有空隙，并且中心导向组件的外壁与碟形弹簧组的内径之间有空隙，保证蝶形弹簧组在竖向载荷作用下能够自由变形；约束钢管的内壁不小于衬板的直径，外径不大于抗倾覆导向套筒的内径；碟形弹簧组的高度大于中心导向组件的高度，从而上支座板的下表面与中心导向组件的顶端之间有距离，此距离为极限滑动距离，提供竖向变形的空间；约束钢管的底端与中间连接板的上表面之间有距离，从而在约束钢管的底端与中间连接板之间形成一圈预留孔，预留孔的高度等于极限滑动距离；抗倾覆导向套筒中开设有限位孔，在约束钢管的外壁上与限位孔相对应的位置设置有限位块，限位块伸入至抗倾覆导向套筒中相应的限位孔；限位孔的高度等于极限滑动距离；上部建筑结构连接在上支座板上，三维隔震减振装置与上部建筑结构一起构成隔震体系；橡胶支座的水平刚度小，在地震作用下，隔震体系的周期被延长，避开地震动的卓越频率，从而减小地震作用向上部建筑结构的传递，从而隔离水平向震动；竖向隔振装置采用碟形弹簧组，竖向刚度小，在地铁运行引起的地面竖向振动波作用下，降低隔震体系的竖向基频，避开地铁振动波的卓越频率，从而减小竖向振动向建筑结构的传递；同时通过碟形弹簧组的变形和恢复过程，实现弹性支承，从而将地铁振动波产生的动能转换为势能，减小结构受到的竖向振动；在变形过程中，摩擦阻力又消耗一部分振动能量，从而隔离竖向轨道交通的竖向振动。碟形弹簧组采用多个蝶形弹簧组合在一起，蝶形弹簧采用金属弹簧材料，如钢带、钢板或锻造坯料，加工成截锥形，中间形成中心空腔，中心空腔的直径即为碟形弹簧组的内径；其材料可采用60Si2MnA或50CrVA弹簧钢，具有承受的垂直静荷载大、不易老化、维护工作量少、对环境的适应性好等特点。按组合方式划分，碟形弹簧组分为叠合组合、对合组合和复合组合三种组合方式；叠合组合承受力大变形小；对合组合承受力小变形大；复合组合承受力大变形大。衬板的厚度大于极限滑动距离，即约束钢管的底端与中间连接板的上表面之间的距离；衬板的外侧面涂覆有润滑油，从而竖向振动发生时约束钢管的内壁沿着衬板的外侧面竖直滑动。抗倾覆导向套筒限定约束钢管沿竖直方向运动，而不会发生倾覆。进一步，在抗倾覆导向套上设置有多个呈中心对称的限位孔，设置在约束钢管外壁上的限位块伸入至限位孔中，从而在竖向振动发生时防止上支座板在拉力作用下滑脱，限制其竖向位移，保证装置的稳定性。抗倾覆导向套筒的内表面涂覆有润滑油，从而减小摩擦，当竖向振动发生时使约束钢管在竖直方向上能够自由滑动。中心导向组件包括导向杆和上封帽；其中，导向杆的底端固定在衬板上，导向杆的顶端设置上封帽，导向杆的直径小于碟形弹簧组的内径，上封帽的直径大于碟形弹簧组的内径，从而导向杆引导碟形弹簧组在一定高度范围内发生竖向变形，并且上封帽防止碟形弹簧组在竖向变形过程中滑脱。上支座板上设置有多个螺栓孔，通过螺栓与上部建筑结构连接。中间连接板包括上层钢板和下层钢板，两层钢板之间通过螺栓连接；上层钢板承接上部的竖向隔振装置，下层钢板连接下部的橡胶支座。橡胶支座包括橡胶片、薄钢板片、铅芯和下支座板；其中，多片橡胶片和多片薄钢板片相互叠合放置，中心开一圆孔，铅芯从圆孔穿过组合在一起，固定在下支座板上。下支座板设置有多个螺栓孔，通过螺栓固定在预埋板上，与下部结构连接。本专利技术的另一个目的在于提供一种三维隔震减振方法。本专利技术的三维隔震减振方法，包括以下步骤：1)根据实际场地条件及结构形式确定橡胶支座的水平刚度和碟形弹簧组的竖向刚度，通过计算、分析确定橡胶支座以及碟形弹簧组的尺寸和组合方式，并验算装置的水平变形和竖向位移是否满足规范和相关标准的要求；2)按照规范进行加工、制作、装配、运输和现场安装，在工程场地，三维隔震减振装置通过预埋板与下部结构连接，上支座板与上部建筑结构连接，三维隔震减振装置与上部建筑结构一起构成隔震体系；3)在地震作用下，橡胶支座能够发生水平变形，上部的建筑结构仅发生整体平动，一方面，隔震体系的周期被延长，避开地震动的卓越频率，从而减小地震作用向上部建筑结构的传递；另一方面，通过橡胶支座的往复运动，耗散地震能量，保护结构的安全，从而隔离水平向震动；4)当地铁运行时，会产生振动波向周围的土层传播，传递到建筑结构底部后，通过碟形弹簧组实现弹性支承，降低隔震体系的竖向基频，避开地铁振动波的卓越频率，从而减小竖向振动向上部建筑结构的传递；同时，在碟形弹簧变形过程中，地铁振动波产生的动能转换为势能，摩擦阻力又消耗一部分振动能量，从而隔离竖向轨道交通的竖向振动。本专利技术的优点：本专利技术的三维隔震减振装置通过下部的橡胶支座来隔离水平向地震动，通过上部的竖向隔振装置隔离竖向轨道交通的竖向振动；橡胶支座水平刚度小，在地震作用下，隔震体系的周期被延长，避开地震动的卓越频率，从而减小地震作用向上部建筑结构的传递，从而隔离水平向震动；竖向隔振装置采用碟形弹簧组，竖向刚度小，在地铁运行引起的地面竖向振动波作用下，降低隔震体系的竖向基频，避开地铁振动波的卓越频率，从而阻止竖向振动向上部建筑结构的传递；同时通过碟形弹簧组的变形和恢复过程，实现了弹性支承，从而将地铁振动波产生的动能转换为势能，减小结构受到的竖向振动；在变形过程中，摩擦阻力又消耗一部分振动能量，使得结构的受力更加合理，保护结构的安全，从而隔本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三维隔震减振装置，其特征在于，所述三维隔震减振装置包括：竖向隔振装置、中间连接板和橡胶支座；其中，所述中间连接板设置在橡胶支座上，所述竖向隔振装置安装在中间连接板上；所述竖向隔振装置包括上支座板、约束钢管、碟形弹簧组、抗倾覆导向套筒、限位块、限位孔、中心导向组件、衬板和预留孔；所述抗倾覆导向套筒固定在中间连接板上，衬板位于抗倾覆导向套筒内固定在中间连接板上，中心导向组件的底端固定在衬板的中心上，抗倾覆导向套筒、衬板和中心导向组件共轴；所述碟形弹簧组通过中心空腔套在中心导向组件上，并且位置限定；所述约束钢管固定在上支座板的下表面，二者连接为一个整体，放置在碟形弹簧组上，碟形弹簧组支撑起作为整体的上支座板和约束钢管，约束钢管的管壁位于抗倾覆导向套筒与衬板之间，约束钢管的内壁与碟形弹簧组的外径之间有空隙，并且中心导向组件的外壁与碟形弹簧组的内径之间有空隙，保证蝶形弹簧组在竖向载荷作用下能够自由变形；所述约束钢管的内壁不小于衬板的直径，外径不大于抗倾覆导向套筒的内径；碟形弹簧组的高度大于中心导向组件的高度，从而上支座板的下表面与中心导向组件的顶端之间有距离，此距离为极限滑动距离，提供竖向变形的空间；所述约束钢管的底端与中间连接板的上表面之间有距离，从而在约束钢管的底端与中间连接板之间形成一圈预留孔，预留孔的高度等于极限滑动距离；所述抗倾覆导向套筒中开设有限位孔，在约束钢管的外壁上与限位孔相对应的位置设置有限位块，限位块伸入至抗倾覆导向套筒中相应的限位孔；所述限位孔的高度等于极限滑动距离；上部建筑结构连接在上支座板上，三维隔震减振装置与上部建筑结构一起构成隔震体系；所述橡胶支座的水平刚度小，在地震作用下，隔震体系的周期被延长，避开地震动的卓越频率，从而减小地震作用向上部建筑结构的传递，从而隔离水平向震动；所述竖向隔振装置采用碟形弹簧组，竖向刚度小，在地铁运行引起的地面竖向振动波作用下，降低隔震体系的竖向基频，避开地铁振动波的卓越频率，从而减小竖向振动向建筑结构的传递；同时通过碟形弹簧组的变形和恢复过程，实现弹性支承，从而将地铁振动波产生的动能转换为势能，减小结构受到的竖向振动；在变形过程中，摩擦阻力又消耗一部分振动能量，从而隔离竖向轨道交通的竖向振动。...

【技术特征摘要】
1.一种三维隔震减振装置，其特征在于，所述三维隔震减振装置包括：竖向隔振装置、中间连接板和橡胶支座；其中，所述中间连接板设置在橡胶支座上，所述竖向隔振装置安装在中间连接板上；所述竖向隔振装置包括上支座板、约束钢管、碟形弹簧组、抗倾覆导向套筒、限位块、限位孔、中心导向组件、衬板和预留孔；所述抗倾覆导向套筒固定在中间连接板上，衬板位于抗倾覆导向套筒内固定在中间连接板上，中心导向组件的底端固定在衬板的中心上，抗倾覆导向套筒、衬板和中心导向组件共轴；所述碟形弹簧组通过中心空腔套在中心导向组件上，并且位置限定；所述约束钢管固定在上支座板的下表面，二者连接为一个整体，放置在碟形弹簧组上，碟形弹簧组支撑起作为整体的上支座板和约束钢管，约束钢管的管壁位于抗倾覆导向套筒与衬板之间，约束钢管的内壁与碟形弹簧组的外径之间有空隙，并且中心导向组件的外壁与碟形弹簧组的内径之间有空隙，保证蝶形弹簧组在竖向载荷作用下能够自由变形；所述约束钢管的内壁不小于衬板的直径，外径不大于抗倾覆导向套筒的内径；碟形弹簧组的高度大于中心导向组件的高度，从而上支座板的下表面与中心导向组件的顶端之间有距离，此距离为极限滑动距离，提供竖向变形的空间；所述约束钢管的底端与中间连接板的上表面之间有距离，从而在约束钢管的底端与中间连接板之间形成一圈预留孔，预留孔的高度等于极限滑动距离；所述抗倾覆导向套筒中开设有限位孔，在约束钢管的外壁上与限位孔相对应的位置设置有限位块，限位块伸入至抗倾覆导向套筒中相应的限位孔；所述限位孔的高度等于极限滑动距离；上部建筑结构连接在上支座板上，三维隔震减振装置与上部建筑结构一起构成隔震体系；所述橡胶支座的水平刚度小，在地震作用下，隔震体系的周期被延长，避开地震动的卓越频率，从而减小地震作用向上部建筑结构的传递，从而隔离水平向震动；所述竖向隔振装置采用碟形弹簧组，竖向刚度小，在地铁运行引起的地面竖向振动波作用下，降低隔震体系的竖向基频，避开地铁振动波的卓越频率，从而减小竖向振动向建筑结构的传递；同时通过碟形弹簧组的变形和恢复过程，实现弹性支承，从而将地铁振动波产生的动能转换为势能，减小结构受到的竖向振动；在变形过程中，摩擦阻力又消耗一部分振动能量，从而隔离竖向轨道交通的竖向振动。2.如权利要求1所述的三维隔震减振装置，其特征在于，所述碟形弹簧组采用多个蝶形弹簧组合在一起，蝶形弹簧采用金属弹簧材料，加工成截锥形；按组合方式划分，碟形弹簧组分为叠合组合、对合组合和复合组合三种组合方式。3.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨维国，安鹏，
申请(专利权)人：杨维国，
类型：发明
国别省市：北京,11