[发明专利]一种预应力变刚度三维隔震支座

说明书

一种预应力变刚度三维隔震支座，属于结构工程减隔震领域。通过在普通橡胶隔震支座基础上通过竖缝增强其自身受拉变形能力后，并通过螺帽施加预应力，使得橡胶层受拉同时弹簧受压从而形成一种预应力变刚度三维隔震支座。本发明通过在普通橡胶隔震支座基础上通过竖缝增强其自身受拉变形能力后，施加自平衡的预拉预压变形，隔震支座的竖向刚度主要由弹簧来控制，当隔震后的竖向变形大于预拉变形时，竖向刚度则由橡胶层的竖向压缩刚度以及弹簧刚度之和来控制，从而实现变刚度特性。同时竖向隔震不影响橡胶层的水平向隔震效果，从而实现三向隔震效果。本发明不增加材料成本，构造简单，力学性能参数明确，并且实施方便，可广泛应用于结构的三维隔震分析与设计。

技术领域

本发明涉及一种结构三维隔震支座，属于结构工程减隔震领域。

背景技术

随着经济的发展，出现了很多平面、空间不规则的复杂结构，需要采用三维隔震技术来降低其抗震需求，从而提高其抗震安全性能。为了实现复杂结构的三向隔震，目前的已有的三维隔震支座一般比较复杂，力学性能不够清晰，或者构造太复杂难以实现，影响结构的三向隔震效果。本专利在改造橡胶层抗拉性能基础上，通过引入预应力来实现变刚度的思路，来提出预应力变刚度三维隔震支座，从而简单有效的实现结构的三维隔震效果，这对工程结构三维隔震技术的发展具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种预应力变刚度三维隔震支座，要实现复杂结构的三向隔震问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种预应力变刚度三维隔震支座，包括钢板层、橡胶层、竖隙、耗能部件、封板、弹簧、连接板、螺杆和螺帽，所述钢板层(1)与橡胶层(2)沿竖直方向交替间隔层叠分布并且钢板层(1)与橡胶层(2)形成一体化作为中间隔震支座，中间隔震支座中心设有耗能部件(4)，每一层橡胶层(2)中设有竖缝(3)；中间隔震支座下端面与下连接板(10) 的上表面平行固定在一起或一体化，中间隔震支座上端面与封板(5)的下表面平行固定在一起或一体化；封板(5)的上表面固定设有多个向上凸起的螺杆(8)；在中间隔震支座四周均匀设有多个弹簧，弹簧轴向与螺杆(8)轴向相同，弹簧下端与下连接板(10) 上表面固定在一起，弹簧上端与上连接板(7)的下表面固定在一起，上连接板(7)位于封板(5)的上方，且上连接板(7)上设有螺纹孔，螺杆(8)穿过螺纹孔通过螺帽(9) 固定；在自然状态下，弹簧为预压状态，中间隔震支座橡胶层为预拉状态。

弹簧的预压变形与中间隔震支座橡胶层的预拉变形通过螺帽(9)转动施加组装(图2 所示)，弹簧的预压力和中间隔震支座橡胶层的预拉力相等(等于F0图2所示)，从而形成自平衡预应力。

而且由于弹簧的刚度K2和橡胶的受拉刚度K1有明显的不同，弹簧的预压变形d1与中间隔震支座橡胶层的预拉变形d2不相同(图2所示)，两者变形之和等于初始预留间距 d0(d0＝d1+d2)。

在中小震时，隔震支座的竖向刚度为K2(因为K1很小可以忽略不计)实现竖向隔震；而大震区域，隔震支座的竖向刚度为K2+K3刚度变大，保护支座和结构不倒塌，从而形成变刚度特性。

封板(5)和上连接板(7)紧密接触，不仅使得橡胶层受拉同时弹簧(6)受压。并且可以通过设置不同的初始预留间距d0来满足不同的需求。隔震设计时初始预留间距d0 和弹簧刚度K2可以根据结构的特性来确定，另外竖向隔震不影响橡胶层的水平向隔震效果，从而实现变刚度三维隔震效果。

另外所述每个橡胶层都设置竖向缝隙,将同层橡胶竖向断开，钢板层不断开。中间隔震支座的水平截面为长方形、圆形等。

与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：