【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种带竖向阻尼的抗拉型三维隔振装置，属于土木工程振动控制。
技术介绍
1、三维隔振技术可实现建筑结构三维振动的有效隔离，主要应用于重大工程结构的防震(振)保护。现有三维隔振技术，多以橡胶支座作为水平隔震(振)构件，竖向隔震多采用厚肉橡胶，少量采用碟形弹簧作为竖向隔震(振)元件，通过水平隔震构件与竖向隔振构件的组合获得三维隔震效果。
2、现有三维隔振装置受限于橡胶材料抗拉性能低、碟形弹簧无抗拉能力，应用于高烈度地震下的工程结构时，存在受拉不可靠、结构倾覆风险大的问题，同时现有三维隔振不能同时解决工业振动及地震两种振动问题，严重制约了现有三维隔振技术的工程推广应用。如cn111288119a公开的一种惯容和摩擦摆支座组合的三维隔振装置、cn112780093a公开的一种简凑型三维摩擦摆隔震支座、cn113502934a公开的一种基于摩擦摆的三维隔震支座以及cn216921581u公开的一种带惯容和摩擦摆式三维多级隔振装置等等均存在上述不能同时解决工业振动及地震两种振动的问题。
3、因此，需要新的技术方法，以至少部分解决现有技术中存在的不足。
技术实现思路
1、为了克服现有三维隔振技术抗拉不可靠、高烈度地震区倾覆风险大、不能协调解决工业振动与地震的工程现实问题，本专利技术提出了一种带竖向阻尼的抗拉型三维隔振装置，用于解决建筑工程三维隔振下的抗拉可靠性与结构稳定性问题，真正实现建筑工程基于三维隔振的振震双控。
2、为了实现上述目的，本专利技
3、一种带竖向阻尼的抗拉型三维隔振装置，包括竖向刚度元件、辅助竖向刚度元件、密封式孔隙粘滞阻尼筒、上盖板、单面凹形上板、单面凹形底板、双面凹形中间板以及凸状滑动体；其中，竖向刚度元件、辅助竖向刚度元件、密封式孔隙粘滞阻尼筒的上、下端分别与上盖板、单面凹形上板连接；所述上盖板、单面凹形上板、双面凹形中间板、单面凹形底板由上至下依次设置；两个凸状滑动体分别位于单面凹形板的下凹面与双面凹形板的上凹面之间、双面凹形板的下凹面与单面凹形底板的上凹面之间；
4、所述三维隔振装置还包括上剪切件、带中间横板的下筒、形状记忆合金丝、带摩擦材料的上外伸板以及带摩擦材料的下外伸板，所述双面凹形中间板两端设置有挑板，从而使得端部呈现为“山”型；
5、所述上剪切件、带中间横板的下筒、形状记忆合金丝构成剪切阻尼装置，所述带摩擦材料的上外伸板、带摩擦材料的下外伸板以及双面凹形中间板两端的挑板构成摩擦限位抗拉装置；
6、所述上剪切件固定于上盖板的下表面中心，带中间横板的下筒固定于单面凹形上板的上表面中心，形状记忆合金丝的两端固定在带中间横板的下筒的外壁，上剪切件与带中间横板的下筒中心对齐并进入下筒内部，上剪切件的两块外壁板的下端及下筒的中间横板的上端分别与形状记忆合金丝中间部分接触，装置装配到位后的初始状态时，立面上形状记忆合金丝呈“w”型；
7、带摩擦材料的上外伸板、带摩擦材料的下外伸板分别固定于单面凹形上板、单面凹形底板的端部；所述双面凹形中间板两端的挑板紧扣在带摩擦材料的上外伸板、带摩擦材料的下外伸板的外侧，并与之发生摩擦变形，从而起到摩擦耗能、限制三维隔振装置水平变形幅度以及抗拔抗拉的作用。
8、进一步地，所述竖向刚度元件沿上盖板周边对称呈矩形布置，辅助竖向刚度元件置于竖向刚度元件内部并中心对齐。
9、进一步地，所述三维隔振装置上还设置有螺杆，螺杆下端固定于单面凹形板的上表面，穿过上盖板及四个角部位置的竖向刚度元件，并通过抗振螺母拧紧固定。
10、进一步地，四个角部位置的竖向刚度元件内不设置辅助竖向刚度元件。
11、进一步地，多个密封式孔隙粘滞阻尼筒沿带中间横板的下筒周边呈圆形对称布置，并设置在上盖板周边多个竖向刚度元件的内侧。
12、进一步地，所述凸状滑动体的曲面的曲率与单面凹形上板、双面凹形板及单面凹形底板的曲率相匹配，接触的曲面之间设置有摩擦滑移材料。
13、进一步地，带摩擦材料的上外伸板、带摩擦材料的下外伸板分别沿单面凹形上板、单面凹形底板的四周布设。
14、进一步地，所述上盖板顶部还设置有上端板，上端板与上盖板之间设置有井字形的加劲板。
15、进一步地，所述密封式孔隙粘滞阻尼筒的筒体固定在单面凹形上板上，密封式孔隙粘滞阻尼筒的活塞固定在上盖板上；或者，所述密封式孔隙粘滞阻尼筒的筒体固定在上盖板上，密封式孔隙粘滞阻尼筒的活塞固定在单面凹形上板上。
16、实际工作中，上部荷载作用通过上端板传递至三维隔振装置；正常使用工况下，三维隔振装置受压时竖向刚度元件、辅助竖向刚度元件产生竖向变形，上剪切件及带中间横板的下筒之间的形状记忆合金丝受力绷直产生拉伸变形，提供竖向阻尼；地震发生时竖向受压变形进一步加大，形状记忆合金丝提供刚度及更大的阻尼耗能，同时密封式孔隙粘滞阻尼筒产生粘滞阻尼耗能，装置竖向变形得到有效控制；由螺杆、抗振螺栓及带摩擦材料的上外伸板、带摩擦材料的下外伸板将上盖板、单面凹形上板、单面凹形底板连接，形成竖向抗拉结构避免装置竖向受拉脱开，带摩擦材料的上外伸板、带摩擦材料的下外伸板分别与单面凹形上板、单面凹形底板端部固定，并与双面凹形板端部的挑板之间摩擦变形，同时单面凹形上板、单面凹形底板与双面凹形板的接触面均设有摩擦滑移材料，水平地震下产生摩擦变形，形成水平隔振的同时提供阻尼耗能，有效减小水平地震作用。
17、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
18、1、利用抗拉螺栓、大刚度弹性件及柔性抗拉件将上盖板、单面凹形上板、单面凹形底板连接成整体，在保证水平变形及竖向变形不受影响的前提下，形成有效的竖向抗拉结构，保证了三维隔振装置的抗拉可靠性
19、2、通过竖向刚度元件、辅助竖向刚度元件提供竖向低频大承载能力，形状记忆合金丝、密封式孔隙粘滞阻尼筒，提供了振动下的竖向阻尼，有效减小了竖向振动及地震；通过双面凹形板、单面凹形板及凸状滑动体之间的滑动变形及摩擦，有效延长体系的水平自振周期的同时提供阻尼耗能，有效减小水平地震作用；通过上述竖向元件与水平元件的有效组合，实现了稳定可靠的三维隔振。
20、附图说明
21、图1为本专利技术带竖向阻尼的抗拉型三维隔振装置的装配平面示意图；
22、图2为图1的a-a剖面示意图；
23、图3为图1的b-b剖面示意图。
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1.一种带竖向阻尼的抗拉型三维隔振装置，包括竖向刚度元件(1)、辅助竖向刚度元件(2)、密封式孔隙粘滞阻尼筒(5)、上盖板(6)、单面凹形上板(7)、单面凹形底板(8)、双面凹形中间板(9)以及凸状滑动体(10)；其中，竖向刚度元件(1)、辅助竖向刚度元件(2)、密封式孔隙粘滞阻尼筒(5)的上、下端分别与上盖板(6)、单面凹形上板(7)连接；所述上盖板(6)、单面凹形上板(7)、双面凹形中间板(9)、单面凹形底板(8)由上至下依次设置；两个凸状滑动体(10)分别位于单面凹形板(7)的下凹面与双面凹形板(9)的上凹面之间、双面凹形板(9)的下凹面与单面凹形底板(8)的上凹面之间，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种带竖向阻尼的抗拉型三维隔振装置，其特征在于：所述竖向刚度元件(1)沿上盖板(6)周边对称呈矩形布置，辅助竖向刚度元件(2)置于竖向刚度元件(1)内部并中心对齐。
3.根据权利要求1所述的一种带竖向阻尼的抗拉型三维隔振装置，其特征在于：所述三维隔振装置上还设置有螺杆(11)，螺杆(11)下端固定于单面凹形板(7)的上表面，穿过上盖板(6)及四个
4.根据权利要求3所述的一种带竖向阻尼的抗拉型三维隔振装置，其特征在于：四个角部位置的竖向刚度元件(1)内不设置辅助竖向刚度元件(2)。
5.根据权利要求4所述的一种带竖向阻尼的抗拉型三维隔振装置，其特征在于：多个密封式孔隙粘滞阻尼筒(5)沿带中间横板的下筒(32)周边呈圆形对称布置，并设置在上盖板(6)周边多个竖向刚度元件(1)的内侧。
6.根据权利要求1所述的一种带竖向阻尼的抗拉型三维隔振装置，其特征在于：所述凸状滑动体(10)的曲面的曲率与单面凹形上板(7)、双面凹形板(9)及单面凹形底板(8)的曲率相匹配，接触的曲面之间设置有摩擦滑移材料。
7.根据权利要求1所述的一种带竖向阻尼的抗拉型三维隔振装置，其特征在于：带摩擦材料的上外伸板(15)、带摩擦材料的下外伸板(16)分别沿单面凹形上板(7)、单面凹形底板(8)的四周布设。
8.根据权利要求1所述的一种带竖向阻尼的抗拉型三维隔振装置，其特征在于：所述上盖板(6)顶部还设置有上端板(14)，上端板(14)与上盖板(6)之间设置有井字形的加劲板(13)。
9.根据权利要求1所述的一种带竖向阻尼的抗拉型三维隔振装置，其特征在于：所述密封式孔隙粘滞阻尼筒(5)的筒体固定在单面凹形上板(7)上，密封式孔隙粘滞阻尼筒(5)的活塞固定在上盖板(6)上；或者，所述密封式孔隙粘滞阻尼筒(5)的筒体固定在上盖板(6)上，密封式孔隙粘滞阻尼筒(5)的活塞固定在单面凹形上板(7)上。
10.根据权利要求1-9任一项所述的一种带竖向阻尼的抗拉型三维隔振装置，其特征在于：实际工作中，上部荷载作用通过上端板(14)传递至三维隔振装置；正常使用工况下，三维隔振装置受压时竖向刚度元件(1)、辅助竖向刚度元件(2)产生竖向变形，上剪切件(31)及带中间横板的下筒(32)之间的形状记忆合金丝(4)受力绷直产生拉伸变形，提供竖向阻尼；地震发生时竖向受压变形进一步加大，形状记忆合金丝(4)提供刚度及更大的阻尼耗能，同时密封式孔隙粘滞阻尼筒(5)产生粘滞阻尼耗能，装置竖向变形得到有效控制；由螺杆(11)、抗振螺栓(12)及带摩擦材料的上外伸板(15)、带摩擦材料的下外伸板(16)将上盖板(6)、单面凹形上板(7)、单面凹形底板(8)连接，形成竖向抗拉结构避免装置竖向受拉脱开，带摩擦材料的上外伸板(15)、带摩擦材料的下外伸板(16)分别与单面凹形上板(7)、单面凹形底板(8)端部固定，并与双面凹形板(9)端部的挑板之间摩擦变形，同时单面凹形上板(7)、单面凹形底板(8)与双面凹形板(9)的接触面均设有摩擦滑移材料，水平地震下产生摩擦变形，形成水平隔振的同时提供阻尼耗能，有效减小水平地震作用。
...【技术特征摘要】
1.一种带竖向阻尼的抗拉型三维隔振装置，包括竖向刚度元件(1)、辅助竖向刚度元件(2)、密封式孔隙粘滞阻尼筒(5)、上盖板(6)、单面凹形上板(7)、单面凹形底板(8)、双面凹形中间板(9)以及凸状滑动体(10)；其中，竖向刚度元件(1)、辅助竖向刚度元件(2)、密封式孔隙粘滞阻尼筒(5)的上、下端分别与上盖板(6)、单面凹形上板(7)连接；所述上盖板(6)、单面凹形上板(7)、双面凹形中间板(9)、单面凹形底板(8)由上至下依次设置；两个凸状滑动体(10)分别位于单面凹形板(7)的下凹面与双面凹形板(9)的上凹面之间、双面凹形板(9)的下凹面与单面凹形底板(8)的上凹面之间，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种带竖向阻尼的抗拉型三维隔振装置，其特征在于：所述竖向刚度元件(1)沿上盖板(6)周边对称呈矩形布置，辅助竖向刚度元件(2)置于竖向刚度元件(1)内部并中心对齐。
3.根据权利要求1所述的一种带竖向阻尼的抗拉型三维隔振装置，其特征在于：所述三维隔振装置上还设置有螺杆(11)，螺杆(11)下端固定于单面凹形板(7)的上表面，穿过上盖板(6)及四个角部位置的竖向刚度元件(1)，并通过抗振螺母(12)拧紧固定。
4.根据权利要求3所述的一种带竖向阻尼的抗拉型三维隔振装置，其特征在于：四个角部位置的竖向刚度元件(1)内不设置辅助竖向刚度元件(2)。
5.根据权利要求4所述的一种带竖向阻尼的抗拉型三维隔振装置，其特征在于：多个密封式孔隙粘滞阻尼筒(5)沿带中间横板的下筒(32)周边呈圆形对称布置，并设置在上盖板(6)周边多个竖向刚度元件(1)的内侧。
6.根据权利要求1所述的一种带竖向阻尼的抗拉型三维隔振装置，其特征在于：所述凸状滑动体(10)的曲面的曲率与单面凹形上板(7)、双面凹形板(9)及单面凹形底板(8)的曲率相匹配，接触的曲面之间设置有摩擦滑移材料。
7.根据权利要求1所述的一种带竖...
【专利技术属性】
技术研发人员：付仰强，唐贞云，邱灿星，杜修力，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：
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