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原文传递变刚度三维隔震方法和装置

专利名称：	变刚度三维隔震方法和装置
摘要：	本发明属于土木工程以及机械工程领域和隔震技术领域，为提出一种具有足够竖向承载力与竖向变刚度控制能力，同时水平向也具有适宜刚度的新型变刚度三维隔震装置及方法，保证三维隔震装置的整体稳定性和工作安全性。为此，本发明采取的技术方案是，变刚度三维隔震方法和装置，包括上部的竖向隔震系统、下部的叠层橡胶支座及连接部件；竖向隔震系统包括竖向隔震器顶部连接板、滚珠、四周侧板、纵向加劲肋、上部限位块、一层主弹簧、中间层连接板、中间层弹簧、下层连接板、下层钢块、底部限位块、底层弹簧、中部限位块、高强螺栓、竖向隔震器底部连接板。本发明主要应用于机械工程隔振设计场合。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	天津;12
申请人：	天津大学
发明人：	石运东;董文青;王旋;刘宏睿
专利状态：	有效
申请日期：	2019-08-27T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-19T00:00:00+0800
申请号：	CN201910797714.2
公开号：	CN110468695A
代理机构：	天津市北洋有限责任专利代理事务所
代理人：	刘国威
分类号：	E01D19/04(2006.01);E;E01;E01D;E01D19
申请人地址：	300072 天津市南开区卫津路92号
主权项：	1.一种变刚度三维隔震装置，其特征是，包括上部的竖向隔震系统、下部的叠层橡胶支座及连接部件；竖向隔震系统包括竖向隔震器顶部连接板、滚珠、四周侧板、纵向加劲肋、上部限位块、一层主弹簧、中间层连接板、中间层弹簧、下层连接板、下层钢块、底部限位块、底层弹簧、中部限位块、高强螺栓、竖向隔震器底部连接板；叠层橡胶支座包括叠层橡胶支座上连接板、钢板层、橡胶层、叠层橡胶支座下连接板；竖向隔震器底部连接板与叠层橡胶支座上连接板连接；竖向隔震器顶部连接板四周开设圆槽，滚珠嵌在圆槽中，并且滚珠可以上下滚动；滚珠和四周侧板相互接触但不连接；四周侧板和纵向加劲肋连接；一层主弹簧上部和竖向隔震器顶部连接板连接，一层主弹簧下部和中间层连接板连接；上部限位块和四周侧板连接；中间层弹簧上部和中间层连接板连接，中间层弹簧下部和下层连接板连接；中间层连接板和下层连接板接触但不连接；下层钢块和下层连接板连接；中部限位块和四周侧板连接，和下层连接板接触但不连接；底层弹簧上部与下层连接板连接，底层弹簧下部与竖向隔震器底部连接板连接；竖向隔震器底部连接板与四周侧板连接；竖向隔震器底部连接板与纵向加劲肋连接；钢板层和橡胶层形成叠层橡胶层、上部与叠层橡胶支座上连接板连接、下部与叠层橡胶支座下连接板连接。 2.如权利要求1所述的变刚度三维隔震装置，其特征是，所述装置的竖向隔震器底部连接板和叠层橡胶支座的上连接板贴合连接采用高强螺栓或焊接方式连接；或者直接加工成一块连接板；所述装置的四周侧板和纵向加劲肋通过焊接直接连接；四周侧板和竖向隔震器底部连接板通过焊接直接连接；纵向加劲肋和竖向隔震器底部连接板通过焊接直接连接；所述装置的弹簧的固定方式为焊接或者螺纹连接；或不固定压簧，仅让压簧与连接板之间在弹簧内力作用下紧密接触连接；所述装置的上部限位块和四周侧板通过焊接直接连接；中部限位块和四周侧板通过焊接直接连接；底部限位块和竖向隔震器底部连接板通过焊接直接连接；所有限位块的制作均为外部包裹一层橡胶的钢板；所述装置的下层连接板和下层钢块通过焊接直接连接。 3.一种变刚度三维隔震方法，其特征是，设置三维隔震装置在竖向只承受恒载和活载，只有一层主弹簧参与工作；下层连接板在底层弹簧的预压力作用下被顶在中部限位块上，保持静止，不参与工作，底层弹簧也不参与工作；中间层连接板在中间层弹簧的预压力作用和一层主弹簧的压力作用下保持静止，中间层弹簧不参与工作；在上部结构受到向下的地震作用时，三维隔震装置受到向下的力增大，当受到向下的力突破底层弹簧的预压力时，下层连接板向下运动，底层弹簧和一层主弹簧形成串联，同时工作，从而起到变刚度的作用；当下层钢块与底部限位块接触时，底层弹簧的运动到达极限位置，此时底层弹簧退出工作，一层主弹簧继续工作，从而起到变刚度作用，限制装置的竖向位移；在上部结构受到向上的地震作用时，三维隔震装置受到向上的力，当中间层弹簧的预压力和向上的地震力之和大于三维隔震装置所承受的竖向恒载时，中间层连接板和下层连接板脱开，中间层弹簧和一层主弹簧形成串联，同时工作，从而起到变刚度的作用；当中间层连接板与上部限位块接触时，中间层弹簧的运动到达极限位置，此时中间层弹簧退出工作，一层主弹簧继续工作，从而起到变刚度作用，限制装置的竖向位移；四周侧板用于限制竖向隔震器的水平运动。 4.如权利要求3所述的变刚度三维隔震方法，其特征是，所述方法是利用不同弹簧的组合从而改变竖向隔震器的竖向刚度，达到变刚度控制效果；在正常使用阶段，只有一层主弹簧参与工作，支座的竖向刚度通过下式进行计算； K1＝n k1 式中，K1表示只有一层主弹簧工作时的支座的竖向刚度，k1表示一层主弹簧的刚度，n表示一层主弹簧的总数；随着地震作用的变化，底层弹簧/中间层弹簧参与工作，支座的竖向刚度也发生改变，此时根据下式计算支座的竖向刚度：式中，K2表示底层弹簧/中间层弹簧参与工作时支座的竖向刚度，k1表示一层主弹簧的刚度，n表示一层主弹簧的总数，k2表示底层弹簧/中间层弹簧的刚度，m表示底层弹簧/中间层弹簧的总数。
所属类别：	发明专利