三维隔震系统 【技术领域】
本发明涉及一种隔震系统。
背景技术
建筑基础隔震就是建筑物和基础之间设置一层具有足够可靠性的柔性隔震层，控制地震波向上部结构传递。理论与试验研究和工程实践表明，基础隔震技术是一种建筑物抵御地震灾害的最有效方法之一。目前，水平地震分量的隔震研究在世界各国已取得了喜人的成果，并已广泛应用于工程实践中。但是，由于地震时的地面运动是空间运动，除了水平地震波外，竖向地震波具有同样的破坏性。特别对一些高烈度区和震中附近的区域，竖向地震分量非常明显，达到水平地震分量的2/3以上。然而，目前国内外研制成功的基础隔震系统，(以叠层橡胶隔震支座为主)均为水平地震隔震系统，对于竖向地震波却不起任何作用。迄今为止，国内外能同时进行水平地震波和竖向地震波的三维隔震系统的研究尚无实质性进展。因此，急需开发一种同时隔离水平地震波和竖向地震波的三维隔震系统，用以较大幅度地提高结构在全方位抵御地震灾害的能力。
另外，机械振动也严重影响结构的安全、设备操作人员的身体健康和扰乱居民的正常生活。目前，虽然有较多的减振隔振器，但几乎都是单方向隔振器，并且承载力较小，缺少大承载力的三维振动隔振器。
【发明内容】
本发明的目的在于克服上述现有技术不能同时隔离和抑制水平地震波和竖向地震波向上部建筑物传递的不足之处，提供一种三维隔震系统，该系统能同时隔离和抑制水平地震波和竖向地震波向上部建筑物传递。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：在下连接板上交替堆叠橡胶片、钢片和橡胶片、在其顶层橡胶片上置有中连接板，在中连接板上固定导向件，在导向件内装有凸轴，凸轴与导向件之间置有阻尼材料，在阻尼材料上装有盖板，盖板与导向件相固定，凸轴的上端伸出导向件外，其下端与导向件之间动配合，而下端面与导向件之间留有间隙，在碟形弹簧叠合件上置有上连接板，上连接板与凸轴相固定，与导向件的外侧面之间动配合，而与导向件的上端面之间留有间隙，碟形弹簧叠合件地对合个数至少为二个，套在导向件外侧面上，与导向件之间动配合。
可以用纤维布替代上述钢片。
在上述两个碟形弹簧之间可置有胶片。
本发明的优点在于：
1.该系统同时具有三向适宜刚度和阻尼性能，单个支座的承载力大(可达几百吨)，并且承载力、刚度和阻尼特别容易调整。
2.该系统构造简单，使用寿命长，性能稳定，所用材料取材广泛，加工制造容易，因此成本低廉。
3.该系统具有多用途，具有重大的直接经济效益和社会效益。
该系统既可以用于工程结构的三维基础隔震，能稳固支承上部结构和有效地防止建筑倾覆转动，减轻地震能量向上部结构转递，有效减轻甚至避免地震对工程结构和人民财产带来的损失；同时还可以用于机械设备的振动隔离，减轻机械振动对结构、环境、人员的危害。
【附图说明】
图1为本发明一种实施例的结构简图。
图2为图1的A-A剖视图。
图3为本发明另一种实施例的结构简图。
【具体实施方式】
在本发明中，碟形弹簧8叠合件的对合个数一般可为2～16之间的偶数。碟形弹簧8叠合件可含有1～6个碟形弹簧8，而含有2～4个碟形弹簧8为最好，在两个碟形弹簧8之间可置有胶片7。
由图1和图2所示，本发明包括钢片1、橡胶片2、下连接板3、橡胶防护层4、中连接板5、阻尼材料6、胶片7、碟形弹簧8、导向件9、钢制防护层10、上连接板11、凸轴12、阻尼材料13、盖板14。
在下连接板3上交替堆叠橡胶片2、钢片1和橡胶片2、在其顶层橡胶片2上置有中连接板5，在下连接板3至中连接板5的中心孔内置有阻尼材料6，它们之间紧密接触，在交替堆叠的橡胶片2、钢片1和橡胶片2外侧面有橡胶防护层4。在中连接板5上固定导向件9，在导向件9内装有凸轴12，凸轴12与导向件9之间置有阻尼材料13，阻尼材料13为铅或粘滞材料。在阻尼材料13上装有盖板14，盖板14与导向件9相固定。凸轴12的上端伸出导向件9外，其下端与导向件9之间动配合，而下端面与导向件9之间留有间隙。在碟形弹簧8叠合件上置有上连接板11，上连接板11与凸轴12相固定，与导向件9的外侧面之间动配合，而与其上端面之间留有间隙。碟形弹簧8叠合件由三个碟形弹簧8及夹在二个碟形弹簧8之间的胶片7构成，胶片7可为橡胶片或粘弹片，置有胶片7可增加阻尼，且防锈蚀。这样的叠合件共有四个相对合，套在导向件9外侧面上，与导向件9之间动配合，在其外侧可装有钢制防护层10。
上述凸轴12的下端面与导向件9之间的间隙可以和上连接板11与导向件9上端面之间的间隙相等，且大于或等于碟形弹簧8叠合件之间的距离之和2h。
下连接板3，下连接板3上交替堆叠的橡胶片2、钢片1和橡胶片2，中连接板5，阻尼材料6构成水平隔震支座，它具有较柔的水平刚度和较高的阻尼，竖向刚度很大，地震时主要发生水平剪切变形，用于隔离水平地震波。四个相对合的碟形弹簧8叠合件、胶片7、导向件9、上连接板11、凸轴12、阻尼材料13及盖板14构成竖向隔震支座，它具有适宜的竖向刚度和阻尼性能，水平刚度很大，地震时几乎只发生竖向位移，用于隔离竖向地震波。
当发生地震时，三维隔震系统中上连接板11和下连接板3之间将产生较大的水平位移和竖向位移，使结构水平振动和竖向振动的自振周期远离场地卓越周期，从而使结构振动远离共振峰。另外，阻尼材料6和13也将吸收部分地震能量而降低结构振动。这样，由于大部分地震能量被三维隔震系统消耗吸收，小部分地震能量传到上部结构，从而使结构产生较小振动，达到隔震的目的。
由图3所示，与图1不同的是：碟形弹簧8叠合件由二个碟形弹簧8及夹在其间的胶片7构成，这样的叠合件共有六个相对合。在下连接板3至中连接板5的中心孔内没有设置阻尼材料6，凸轴12的下端面与导向件9之间的间隙可大于或等于碟形弹簧8叠合件之间的距离之和3h。
可用纤维布替代钢片1，纤维布为碳纤维布或芳伦纤维布等，采用纤维布增加了水平隔震支座的阻尼，且加工更容易，成本更低。