三维变波建筑减震装置.pdf

一种三维变波建筑减震装置，由与基础相连接的底座和与建筑物相连接的上盖组成。在底座和上盖之间弹性塑胶圈、环，碟状弹簧，液压油，钢球，压板圆锥凹坑等多种介质和机构，充分利用弹性吸收衰减，介质吸收衰减，不平整界面波散射衰减及球面扩散的减震缓冲原理，同时起到吸震缓冲作用。并可将破坏性巨大的横波能，部分分解转化为纵波能，予以吸收衰减，有效减弱地震弹性波能量对建筑物输入，减轻地震灾害。

1、  一种三维变波建筑减震装置，由与建筑物连接的上盖[1]和与基础连接的底座[11]组成，其特征是：碟簧座[2]、碟状弹簧[3]与上盖相连接，钢球支板[14]、钢球[15]、保持架[17]压板[18]、小弹簧[5]、阻油环[4]、塑胶环[6]、塑胶圈[7]、由下至上由里至外依次安装在底座[11]上。

2、  根据权利要求1所述的三维变波建筑减震装置，其特征是：压板[18]下面有辐射均布的1环层以上的圆锥凹坑[16]，圆锥凹坑的个数与保持架[17]上钢球[15]个数相同、中心对应。

3、  根据权利要求1所述的三维变波建筑减震装置，其特征是：压板[18]上面中心的花瓣状阀片[19]由小螺丝[21]压紧，回油孔[20]中心与阀片瓣中心对应，压板[18]上有2个以上“L”形溢流孔[13]，溢流孔出口处有溢流微孔螺丝[12]。

4、  根据权利要求1所述的三维变波建筑减震装置，其特征是：底座[11]内腔上端的阻油环[4]下面均布有3个以上定位孔，与底座[11]腔内凸起环上的同数定位孔对应，定位孔内装小弹簧[5]。

5、  根据权利要求1所述的三维变波建筑减震装置，其特征是：底座[11]上端面有塑胶环[6]、外圆安装塑胶圈[7]，上盖[1]外圆下端面有压紧圈[8]、螺丝[9]、防尘圈[10]。

三维变波建筑减震装置
所属技术领域：
本发明属于建筑减震技术领域，尤其涉及一种有效减弱三维地震弹性波向建筑物进行能量输入的减震装置。
背景技术：
有关建筑防震装置国内外已有不少报道，如以弹性垫原理的减震装置，钢球盘原理的减震装置，摩擦阻尼减震装置、滑块减震装置及国内专利00245718.0报导的油浸式三维力建筑减震器等。它们均不同程度地减弱了地震对建筑物的破坏，但尚存不足之处。
公知的地震破坏力，是由震源处地震能量以弹性波的形式向外传递，波及的建筑物受到能量巨大的弹性波冲击产生震动而破坏。
地震波在地球内以三维状态传递的为体波，方向关系上分纵波(p波)，横波(s波)，公认的最大破坏力为横波。在地面传递的称面波(L波)多表现为横向水平波动，且波长大，振幅强，是造成地表建筑物破坏的主要原因。
发明内容：
根据地震破坏的力学特性，本发明提供一种三维变波建筑减震装置。该装置除有效吸收衰减纵波能量外，还可将波长大、振幅强、破坏力巨大的横波能部分转换分解为破坏力较小的纵波能。并使其在能量转换分解过程中缓冲吸收衰减。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：由与建筑物连接的上盖和与基础连接的底座共同构成本装置。在底座和上盖之间，自下而上依次安装有钢球支板、钢球、保持架、压板、碟状弹簧、碟簧座。底座腔内上部安装阻油环，阻油环下面有3个以上均布的小弹簧定位孔与底座内壁凸起环上的同数定位孔相对应。小弹簧安装其内。压板中部有回油孔和阀片，阀片呈花瓣形。其上有三个以上均布的“L”形溢流孔，孔出口均布于压板外圆水平中线处，出口处有带小孔的溢流微孔螺丝。压板下面有辐射均布的一环层以上的圆锥凹坑，保持架中的钢球数量及位置与圆锥凹坑中心相对应。底座外圆及上端面装弹性抗老化塑胶环和塑胶圈。上盖外圆下端面装压紧环和防尘圈。
当地震波为纵波时，底座以n个g的动加速挤压碟状弹簧，通过碟簧座传入上盖及与上盖连接的建筑物。此时的能量由碟状弹簧、碟簧腔内的液油以及底座圆上端面的塑胶环吸收衰减。液压油作为缓冲吸震的机理是：整个装置安装完毕后，底座腔内油液以淹没碟簧以上5-10mm，不满部分为空气。由于压板、碟状弹簧、碟簧座、上盖内腔底面的隔断，压板上碟状弹簧内下部形成一个与外部液压油、空气层完全分开的空间。当碟状弹簧受压时，阀片被压紧关闭下面回油孔，受压的油液只能通过“L”形溢流孔经溢流微孔螺丝上的小孔挤出。随着外部油液增加，将压力传至腔内空气层中。此时因油压缓冲，微孔缓释，空气压缩三个作功而起到减震功效。反之碟状弹簧内形成负压，阀片开起，外部油液通过压板中部的回油孔补进。
当地震波为横波时，基础带动底座，底座带动保持架及钢球，全部向波及水平方向移动，即同时朝所对应压板下面的圆锥凹坑边沿移动，形成了如纵波相同的对碟状弹簧的挤压力，使一部分横波能转化分解为纵波能。上述机构同样起到减震缓冲作用。当钢球位移达到一定量时，即接近振幅最大值时，底座外圆上的弹性塑胶圈与上盖内圆相挤压而缓冲，底座圆上端面的塑胶环与上盖内腔底面摩擦阻尼而缓冲，带有圆锥凹坑的压板为不平整界面，起到波散射衰减作用。无外力输入时，钢球复位于圆锥凹坑底部，自动复位定位。压紧圈、螺丝、防尘圈，便于安装和长期防尘。
本发明的有益效果是：充分运用弹性吸收衰减，介质吸收衰减，不平整界面波散射衰减及球面扩散的减震缓冲原理，削弱各种地震波引发的动加速峰值，有效减少地震破坏。
附图说明：
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1是本发明结构剖视图。
图2是减震装置K向阀片示意图。
图3是减震装置压板上的圆锥凹坑与钢球关系示意图。
图4是减震装置压板上的溢流孔与溢流微孔螺丝示意图。
图5是塑胶圈与上盖挤压缓冲示意图。
图6是钢球与圆锥凹坑运动示意图。
图中1.上盖，2.碟簧座，3.碟状弹簧，4.阻油环，5.小弹簧，6.塑胶环，7.塑胶圈，8.压紧环，9.螺丝，10.防尘圈，11.底座，12.溢流微孔螺丝，13.溢流孔，14.钢球支板，15.钢球，16.圆锥凹坑，17.保持架，18.压板，19.阀片，20.回油孔，21.小螺丝。
a.腔内空气部分，b液压油碟簧外部分，c.液压油碟簧内部分。
具体实施方法：
在图1中，上盖(1)与建筑物连接。碟簧座(2)、碟状弹簧(3)自上而下依次安装于上盖(1)中部的圆柱凸台外沿。上盖(1)外圆下端面上的压紧环(8)由螺丝(9)固定压牢。防尘圈(10)安装于压紧环下面。底座(11)与基础相连接。阻油环(4)安装于底座(11)内腔上端，小弹簧装于阻油环下面的3个以上均布的定位孔内并与底座(11)腔内的凸起环上的3个以上均布的定位孔对应。底座(11)外圆上端面安装有塑胶环(6)，外圆安装塑胶圈(7)。底座(11)内自下而上依次安装钢球支板(14)、钢球(15)、保持架(17)、压板(18)。压板有2个以上“L”形溢流孔(13)，压板外圆溢流孔出口处装有溢流微孔螺丝(12)，溢流微孔螺丝中心的小孔与溢流孔出口中心对应。压板(17)的下面有辐射均布的二环层以上圆锥凹坑(16)，圆锥凹坑个数与保持架上钢球相同并中心对应。压板中部面上有均布的3个以上回油孔(20)，阀片(19)呈花瓣状由小螺丝(21)压紧。
当地震纵波发生时，底座(11)上升，碟状弹簧(3)受压，c腔缩小，阀片(19)压紧呈封闭状态，c腔油液由溢流孔(13)经溢流微流螺丝(12)上小孔挤出。b腔油液增加并压缩a腔空气。同时底座(11)的外圆上端面的塑胶环(6)受压，即碟状弹簧，液压油，空气，塑胶环多种吸震缓冲介质同时产生作用。反之，碟状弹簧复位，c腔形成负压，阀片因压差而开启，a部空气压迫b腔油液由回油孔补充进c腔，完成周期平衡。
当地震横波发生时，底座(11)带动保持架，由保持架限制，所有钢球由圆锥凹坑中心向边沿位移，压板整体升高，压迫碟状弹簧，将一部分横波能分解转换成纵波能，这部分纵波能亦如上述地震纵波能一样被吸收衰减。同时由于钢球的整体移位，底座与上盖中线发生错位，使底座外圆上的塑胶圈与上盖的圆柱腔内壁产生挤压，底座外圆上端面上的塑胶环与上盖内腔平面产生位移摩擦，起到了挤压缓冲和摩擦阻尼缓冲两重功效，缓解减弱了横波能量对建筑物的破坏。
图中：L为运动距离示意，→为运动方向示意。