一种采用竖向叠层橡胶的摩擦摆组合三维减隔震支座的制作方法

1.本发明涉及减隔震技术领域，特别涉及一种采用竖向叠层橡胶的摩擦摆组合三维减隔震支座。


背景技术：

2.地震灾害往往造成巨大的人员伤亡和经济损失，其中经济损失源于结构破坏、设备损坏等方面。发展结构抗震技术意义重大，可有效减少地震造成的损失，保障人民生命财产安全。抗震除了依靠结构自身的性能抵抗地震作用，还可以借助减隔震装置来减小地震造成的破坏，例如耗能支撑和隔震支座。
3.目前应用最广泛的隔震支座主要有叠层橡胶支座和摩擦摆支座两类，毫无疑问，实践证明这两类支座都具有良好的隔绝水平地震效果。但是限于支座的构造，叠层橡胶支座和摩擦摆支座并不能很好的隔绝竖向震动，从而在某些情况下以上两类支座无法满足结构或设备对竖向减隔震的要求，甚至会放大竖向的震动；采用组合支座的形式，可以实现三维减隔震，但应注意加强组合支座各部件之间的关联性，同时控制支座的高度，若只是简单的叠加组合，可能导致支座过高，各部件之间连接松散，无法达到较好的三维减隔震效果。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种采用竖向叠层橡胶的摩擦摆组合三维减隔震支座，将竖向叠层橡胶支座与摩擦摆支座合理组合，在实现了三维减隔震的同时，有效控制支座的高度，使支座具有良好的稳定性与抗拔能力，可以有效消耗和隔绝地震动能量，减小结构承受的地震作用，从而增强了结构或设备的抗震能力，降低了地震损失，可以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种采用竖向叠层橡胶的摩擦摆组合三维减隔震支座，包括底座、竖向叠层橡胶减隔震装置和水平摩擦摆隔震装置，所述底座通过螺栓连接固定在设备基础或结构基础上，所述底座上设置有竖向叠层橡胶减隔震装置和水平摩擦摆隔震装置。
7.进一步地，所述竖向叠层橡胶减隔震装置包括上座板、高阻尼橡胶层和竖向减隔震装置下座板，所述上座板下表面设置有上部接齿，所述竖向减隔震装置下座板上表面设置有下部接齿，所述上部接齿与下部接齿均为环状，所述上部接齿和下部接齿交错对向布置，所述上部接齿和下部接齿之间采用高阻尼橡胶层粘结填充。
8.进一步地，所述上部接齿和下部接齿的环数根据实际结构的需求来确定，所述上部接齿和下部接齿的侧壁倾斜角度均为90
°‑
120
°
。
9.进一步地，所述高阻尼橡胶层的厚度、重合高度以及层数根据实际结构的承载需求确定。
10.进一步地，所述水平摩擦摆隔震装置包括上座板、摩擦摆上滑动摩擦面、摩擦摆上滑动层、球冠体、摩擦摆下滑动摩擦面、摩擦摆下滑动层、摩擦摆下座板、摩擦摆下座板滑动
层和滑动摩擦面，所述上座板底部球面包覆有不锈钢板而形成摩擦摆上滑动摩擦面，所述摩擦摆上滑动层粘贴到球冠体上表面的凹槽中，且摩擦摆上滑动层紧贴于摩擦摆上滑动摩擦面，所述摩擦摆上滑动摩擦面与摩擦摆上滑动层组成摩擦摆上滑动摩擦副，所述球冠体下表面被不锈钢板包覆而形成摩擦摆下滑动摩擦面，所述摩擦摆下滑动层粘贴到摩擦摆下座板的上表面凹槽中，且摩擦摆下滑动层紧贴于摩擦摆下滑动摩擦面的下面，所述摩擦摆下滑动摩擦面与摩擦摆下滑动层组成摩擦摆下滑动摩擦副。
11.进一步地，所述竖向减隔震装置下座板的上表面被不锈钢板包覆而形成滑动摩擦面，所述摩擦摆下座板滑动层粘贴到摩擦摆下座板底部的凹槽中，且置于竖向减隔震装置下座板上，并紧贴滑动摩擦面，所述滑动摩擦面与摩擦摆下座板滑动层组成摩擦摆下座板滑动摩擦副。
12.进一步地，所述竖向减隔震装置下座板底面的凹槽中粘贴有竖向减隔震装置下座板滑动层，所述底座的上表面被不锈钢板包覆而形成底座滑动摩擦面，所述底座滑动摩擦面置于竖向减隔震装置下座板滑动层的下面，所述底座滑动摩擦面与竖向减隔震装置下座板滑动层紧贴而组成底座上滑动摩擦副，所述底座的中心突起部分依次穿过底座滑动摩擦面、竖向减隔震装置下座板滑动层、竖向减隔震装置下座板、滑动摩擦面及摩擦摆下座板滑动层，且底座的中心突起部分嵌入摩擦摆下座板，所述底座的中心突起部分与摩擦摆下座板通过紧定螺栓连接固定。
13.进一步地，所述底座滑动摩擦面、竖向减隔震装置下座板滑动层、竖向减隔震装置下座板、滑动摩擦面及摩擦摆下座板滑动层上均开有孔洞。
14.进一步地，所述摩擦摆下座板的方型底板的覆盖面积大于竖向减隔震装置下座板的孔洞的面积，所述摩擦摆下座板滑动层的外围面积大于竖向减隔震装置下座板的孔洞的面积。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
16.1、本发明通过在底座上设置竖向叠层橡胶减隔震装置和水平摩擦摆隔震装置，可以实现水平和竖向的双重减隔震，将摩擦摆置于竖向叠层橡胶减隔震装置中，利用竖向叠层橡胶为摩擦摆提供抗拔能力，受力合理、总高度较低、稳定性高，且各部件之间连接紧密，具有较好的抗拉拔能力，其竖向承载能力范围大，可根据承载需求调整高阻尼橡胶层的重合高度、厚度以及层数等。
17.2、本发明的竖向叠层橡胶减隔震装置包括上座板、高阻尼橡胶层和竖向减隔震装置下座板，上座板的下表面设置有上部接齿，竖向减隔震装置下座板的上表面设置有下部接齿，上部接齿与下部接齿均为环状，上部接齿和下部接齿交错对向布置，上部接齿和下部接齿之间采用高阻尼橡胶层粘结填充，当结构受到竖向地震作用时，上座板与竖向减隔震装置下座板发生竖向的相对运动，使上部接齿和下部接齿之间的高阻尼橡胶层发生剪切变形，从而达到消耗和隔绝竖向地震动能量的作用。
18.3、本发明的水平摩擦摆隔震装置包括上座板、摩擦摆上滑动摩擦面、摩擦摆上滑动层、球冠体、摩擦摆下滑动摩擦面、摩擦摆下滑动层、摩擦摆下座板、摩擦摆下座板滑动层和滑动摩擦面，当结构承受地震作用时，水平摩擦摆隔震装置的上座板、球冠体和摩擦摆下座板发生相对滑动，从而消耗和隔绝地震动能量。
19.4、本发明的水平摩擦摆隔震装置的球冠体由球冠体上齿板、球冠体中部橡胶层和
球冠体下齿板组合而成，球冠体上齿板的接齿与球冠体下齿板的接齿对向交错布置，接齿之间采用球冠体中部橡胶层粘贴填充，当结构承受地震作用时，水平摩擦摆隔震装置的各部件的相对滑动以及上座板的上下运动会使球冠体上齿板的接齿与球冠体下齿板的接齿发生错动，中部橡胶层也随之发生变形，从而消耗了地震动能量。
附图说明
20.图1为本发明的实施例一的摩擦摆组合三维减隔震支座的轴测图；
21.图2为本发明的实施例一的摩擦摆组合三维减隔震支座的正视图；
22.图3为本发明的实施例一的摩擦摆组合三维减隔震支座的爆炸图；
23.图4为本发明的图2中的a-a处剖面图；
24.图5为本发明的图2中的b-b处剖面图；
25.图6为本发明的实施例一的摩擦摆组合三维减隔震支座的侧视图；
26.图7为本发明的图6中的c-c处剖面图；
27.图8为本发明的实施例一的上座板的侧视图；
28.图9为本发明的实施例一的上座板的仰视图；
29.图10为本发明的图8中的d-d处剖面图；
30.图11为本发明的实施例一的竖向隔震装置下座板的侧视图；
31.图12为本发明的实施例一的竖向隔震装置下座板的俯视图；
32.图13为本发明的图11中的e-e处剖面图；
33.图14为本发明的实施例二的球冠体的正视图；
34.图15为本发明的图14中的f-f处剖面图；
35.图16为本发明的实施例二的摩擦摆组合三维减隔震支座的剖面图。
36.图中：1、底座；2、底座滑动摩擦面；3、竖向减隔震装置下座板；31、下部接齿；4、竖向减隔震装置下座板滑动层；5、滑动摩擦面；6、摩擦摆下座板；7、摩擦摆下座板滑动层；8、紧定螺栓；9、摩擦摆下滑动层；10、高阻尼橡胶层；11、球冠体；12、摩擦摆下滑动摩擦面；13、摩擦摆上滑动层；14、上座板；141、上部接齿；15、摩擦摆上滑动摩擦面；161、球冠体上齿板；162、球冠体中部橡胶层；163、球冠体下齿板。
具体实施方式
37.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
38.实施例一
39.参阅图1-图13，一种采用竖向叠层橡胶的摩擦摆组合三维减隔震支座，包括底座1、竖向叠层橡胶减隔震装置和水平摩擦摆隔震装置，底座1通过螺栓连接固定在设备基础或结构基础上，底座1上设置有竖向叠层橡胶减隔震装置和水平摩擦摆隔震装置。
40.可以实现水平和竖向的双重减隔震，将摩擦摆置于竖向叠层橡胶减隔震装置中，利用竖向叠层橡胶为摩擦摆提供抗拔能力，受力合理、总高度较低、稳定性高，且各部件之
间连接紧密，具有较好的抗拉拔能力，其竖向承载能力范围大，可根据承载需求调整高阻尼橡胶层的重合高度、厚度以及层数等。
41.竖向叠层橡胶减隔震装置包括上座板14、高阻尼橡胶层10和竖向减隔震装置下座板3，上座板14的下表面设置有上部接齿141，竖向减隔震装置下座板3的上表面设置有下部接齿31，上部接齿141与下部接齿31均为环状，上部接齿141和下部接齿31交错对向布置，上部接齿141和下部接齿31之间采用高阻尼橡胶层10粘结填充。
42.需要说明的是，当结构受到竖向地震作用时，上座板14与竖向减隔震装置下座板3发生竖向的相对运动，使上部接齿141和下部接齿31之间的高阻尼橡胶层10发生剪切变形，从而达到消耗和隔绝竖向地震动能量的作用。
43.上部接齿141和下部接齿31的环数根据实际结构的需求来确定，上部接齿141和下部接齿31的侧壁倾斜角度均为90
°‑
120
°
。
44.高阻尼橡胶层10的厚度、重合高度以及层数根据实际结构的承载需求确定。
45.水平摩擦摆隔震装置包括上座板14、摩擦摆上滑动摩擦面15、摩擦摆上滑动层13、球冠体11、摩擦摆下滑动摩擦面12、摩擦摆下滑动层9、摩擦摆下座板6、摩擦摆下座板滑动层7和滑动摩擦面5。
46.需要说明的是，水平摩擦摆隔震装置整体位于上座板14与竖向减隔震装置下座板3之间，竖向叠层橡胶减隔震装置为水平摩擦摆隔震装置提供了抗拔能力。
47.上座板14底部球面包覆有不锈钢板而形成摩擦摆上滑动摩擦面15，摩擦摆上滑动层13粘贴到球冠体11上表面的凹槽中，且摩擦摆上滑动层13紧贴于摩擦摆上滑动摩擦面15，摩擦摆上滑动摩擦面15与摩擦摆上滑动层13组成摩擦摆上滑动摩擦副，球冠体11下表面被不锈钢板包覆而形成摩擦摆下滑动摩擦面12，摩擦摆下滑动层9粘贴到摩擦摆下座板6的上表面凹槽中，且摩擦摆下滑动层9紧贴于摩擦摆下滑动摩擦面12的下面，摩擦摆下滑动摩擦面12与摩擦摆下滑动层9组成摩擦摆下滑动摩擦副。
48.竖向减隔震装置下座板3的上表面被不锈钢板包覆而形成滑动摩擦面5，摩擦摆下座板滑动层7粘贴到摩擦摆下座板6底部的凹槽中，且置于竖向减隔震装置下座板3上，并紧贴滑动摩擦面5，滑动摩擦面5与摩擦摆下座板滑动层7组成摩擦摆下座板滑动摩擦副，使得摩擦摆下座板6可以在竖向减隔震装置下座板3上滑动，故整个水平摩擦摆隔震装置在竖向叠层橡胶减隔震装置内部仍然可以正常使用。
49.竖向减隔震装置下座板3底面的凹槽中粘贴有竖向减隔震装置下座板滑动层4，底座1的上表面被不锈钢板包覆而形成底座滑动摩擦面2，底座滑动摩擦面2置于竖向减隔震装置下座板滑动层4的下面，底座滑动摩擦面2与竖向减隔震装置下座板滑动层4紧贴而组成底座上滑动摩擦副，底座1的中心突起部分依次穿过底座滑动摩擦面2、竖向减隔震装置下座板滑动层4、竖向减隔震装置下座板3、滑动摩擦面5及摩擦摆下座板滑动层7，且底座1的中心突起部分嵌入摩擦摆下座板6，底座1的中心突起部分与摩擦摆下座板6通过紧定螺栓8连接固定。
50.采用四个紧定螺栓8将底座1的中心突起部分与摩擦摆下座板6连接固定，从而可以将水平摩擦摆隔震装置和竖向叠层橡胶减隔震装置固定在底座1上。
51.底座滑动摩擦面2、竖向减隔震装置下座板滑动层4、竖向减隔震装置下座板3、滑动摩擦面5及摩擦摆下座板滑动层7上均开有孔洞，从而使底座1的中心突起部分可以穿过
孔洞与摩擦摆下座板6固定，且孔洞大小应根据结构的位移需求进行考虑。
52.需要说明的是，为了不影响摩擦摆下座板6与竖向减隔震装置下座板3的相对滑动，在竖向减隔震装置下座板3的下表面镶嵌竖向减隔震装置下座板滑动层4，在底座1的上表面包覆不锈钢板而形成底座滑动摩擦面2，使竖向减隔震装置下座板滑动层4与底座滑动摩擦面2组成底座上滑动摩擦副，从而使底座1与摩擦摆下座板6可以共同相对于竖向减隔震装置下座板3发生滑动。
53.摩擦摆下座板6的方型底板的覆盖面积大于竖向减隔震装置下座板3的孔洞的面积，摩擦摆下座板滑动层7的外围面积大于竖向减隔震装置下座板3的孔洞的面积，从而可以将竖向减隔震装置下座板3的水平滑动限制在摩擦摆下座板6下表面与底座1上表面之间。
54.当结构承受地震作用时，上座板14的上部接齿141与竖向减隔震装置下座板3的下部接齿31发生错动，上部接齿141和下部接齿31之间的高阻尼橡胶层10随之发生变形，水平摩擦摆隔震装置的上座板14、球冠体11和摩擦摆下座板6发生相对滑动，从而消耗和隔绝地震动能量。
55.实施例二
56.与实施例一的区别在于：
57.参阅图14-图16，水平摩擦摆隔震装置的球冠体11由球冠体上齿板161、球冠体中部橡胶层162和球冠体下齿板163组合而成，球冠体上齿板161的接齿与球冠体下齿板163的接齿对向交错布置，接齿之间采用球冠体中部橡胶层162粘贴填充。
58.球冠体上齿板161的接齿侧壁的倾斜角度为90
°-120
°
；球冠体下齿板163的接齿侧壁的倾斜角度为90
°-120
°
。
59.球冠体中部橡胶层162每一环的厚度、重合高度以及橡胶层的数量可根据实际结构的承载需求确定。
60.当结构承受地震作用时，水平摩擦摆隔震装置的各部件的相对滑动以及上座板14的上下运动会使球冠体上齿板161的接齿与球冠体下齿板163的接齿发生错动，中部橡胶层也随之发生变形，从而消耗了地震动能量。
61.综上，本发明的采用竖向叠层橡胶的摩擦摆组合三维减隔震支座，在竖向利用叠层橡胶的剪切变形进行减隔震，在水平向采用摩擦摆进行减隔震，将竖向叠层橡胶支座与摩擦摆支座合理组合，在实现了三维减隔震的同时，有效控制支座的高度，使支座具有良好的稳定性与抗拔能力，通过高阻尼橡胶层10的变形与滑动摩擦副的摩擦，可以有效消耗和隔绝地震动能量，减小结构承受的地震作用，从而增强了结构或设备的抗震能力，降低了地震损失，达到保护结构、设备的目的。
62.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种采用竖向叠层橡胶的摩擦摆组合三维减隔震支座，包括底座(1)、竖向叠层橡胶减隔震装置和水平摩擦摆隔震装置，其特征在于，所述底座(1)通过螺栓连接固定在设备基础或结构基础上，所述底座(1)上设置有竖向叠层橡胶减隔震装置和水平摩擦摆隔震装置。2.如权利要求1所述的一种采用竖向叠层橡胶的摩擦摆组合三维减隔震支座，其特征在于，所述竖向叠层橡胶减隔震装置包括上座板(14)、高阻尼橡胶层(10)和竖向减隔震装置下座板(3)，所述上座板(14)下表面设置有上部接齿(141)，所述竖向减隔震装置下座板(3)上表面设置有下部接齿(31)，所述上部接齿(141)与下部接齿(31)均为环状，所述上部接齿(141)和下部接齿(31)交错对向布置，所述上部接齿(141)和下部接齿(31)之间采用高阻尼橡胶层(10)粘结填充。3.如权利要求2所述的一种采用竖向叠层橡胶的摩擦摆组合三维减隔震支座，其特征在于，所述上部接齿(141)和下部接齿(31)的环数根据实际结构的需求来确定，所述上部接齿(141)和下部接齿(31)的侧壁倾斜角度均为90
°‑
120
°
。4.如权利要求3所述的一种采用竖向叠层橡胶的摩擦摆组合三维减隔震支座，其特征在于，所述高阻尼橡胶层(10)的厚度、重合高度以及层数根据实际结构的承载需求确定。5.如权利要求4所述的一种采用竖向叠层橡胶的摩擦摆组合三维减隔震支座，其特征在于，所述水平摩擦摆隔震装置包括上座板(14)、摩擦摆上滑动摩擦面(15)、摩擦摆上滑动层(13)、球冠体(11)、摩擦摆下滑动摩擦面(12)、摩擦摆下滑动层(9)、摩擦摆下座板(6)、摩擦摆下座板滑动层(7)和滑动摩擦面(5)，所述上座板(14)底部球面包覆有不锈钢板而形成摩擦摆上滑动摩擦面(15)，所述摩擦摆上滑动层(13)粘贴到球冠体(11)上表面的凹槽中，且摩擦摆上滑动层(13)紧贴于摩擦摆上滑动摩擦面(15)，所述摩擦摆上滑动摩擦面(15)与摩擦摆上滑动层(13)组成摩擦摆上滑动摩擦副，所述球冠体(11)下表面被不锈钢板包覆而形成摩擦摆下滑动摩擦面(12)，所述摩擦摆下滑动层(9)粘贴到摩擦摆下座板(6)的上表面凹槽中，且摩擦摆下滑动层(9)紧贴于摩擦摆下滑动摩擦面(12)的下面，所述摩擦摆下滑动摩擦面(12)与摩擦摆下滑动层(9)组成摩擦摆下滑动摩擦副。6.如权利要求5所述的一种采用竖向叠层橡胶的摩擦摆组合三维减隔震支座，其特征在于，所述竖向减隔震装置下座板(3)的上表面被不锈钢板包覆而形成滑动摩擦面(5)，所述摩擦摆下座板滑动层(7)粘贴到摩擦摆下座板(6)底部的凹槽中，且置于竖向减隔震装置下座板(3)上，并紧贴滑动摩擦面(5)，所述滑动摩擦面(5)与摩擦摆下座板滑动层(7)组成摩擦摆下座板滑动摩擦副。7.如权利要求6所述的一种采用竖向叠层橡胶的摩擦摆组合三维减隔震支座，其特征在于，所述竖向减隔震装置下座板(3)底面的凹槽中粘贴有竖向减隔震装置下座板滑动层(4)，所述底座(1)的上表面被不锈钢板包覆而形成底座滑动摩擦面(2)，所述底座滑动摩擦面(2)置于竖向减隔震装置下座板滑动层(4)的下面，所述底座滑动摩擦面(2)与竖向减隔震装置下座板滑动层(4)紧贴而组成底座上滑动摩擦副，所述底座(1)的中心突起部分依次穿过底座滑动摩擦面(2)、竖向减隔震装置下座板滑动层(4)、竖向减隔震装置下座板(3)、滑动摩擦面(5)及摩擦摆下座板滑动层(7)，且底座(1)的中心突起部分嵌入摩擦摆下座板(6)，所述底座(1)的中心突起部分与摩擦摆下座板(6)通过紧定螺栓(8)连接固定。8.如权利要求7所述的一种采用竖向叠层橡胶的摩擦摆组合三维减隔震支座，其特征在于，所述底座滑动摩擦面(2)、竖向减隔震装置下座板滑动层(4)、竖向减隔震装置下座板
(3)、滑动摩擦面(5)及摩擦摆下座板滑动层(7)上均开有孔洞。9.如权利要求8所述的一种采用竖向叠层橡胶的摩擦摆组合三维减隔震支座，其特征在于，所述摩擦摆下座板(6)的方型底板的覆盖面积大于竖向减隔震装置下座板(3)的孔洞的面积，所述摩擦摆下座板滑动层(7)的外围面积大于竖向减隔震装置下座板(3)的孔洞的面积。

技术总结
本发明公开了一种采用竖向叠层橡胶的摩擦摆组合三维减隔震支座，属于减隔震技术领域。本发明包括底座、竖向叠层橡胶减隔震装置和水平摩擦摆隔震装置。本发明解决了现有组合支座只是简单的叠加组合，可能导致支座过高，各部件之间连接松散，无法达到较好的三维减隔震效果的问题，本发明将竖向叠层橡胶支座与摩擦摆支座合理组合，在实现了三维减隔震的同时，有效控制支座的高度，使支座具有良好的稳定性与抗拔能力，可以有效消耗和隔绝地震动能量，减小结构承受的地震作用，从而增强了结构或设备的抗震能力，降低了地震损失。降低了地震损失。降低了地震损失。


技术研发人员：聂桂波 王志詠 柏文 王薇 谢志南 钟杰 姬志田 樊钦鑫 马会环 于志伟 李辉
受保护的技术使用者：中国地震局工程力学研究所
技术研发日：2023.06.07
技术公布日：2023/8/23