專利名稱：一種復(fù)合抗拉疊層橡膠隔震支座的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于抗震(或振)的建筑構(gòu)件，具體涉及一種疊層橡膠隔震支座。
背景技術(shù)：
疊層橡膠隔震支座是防震動工程中常用的二維隔震構(gòu)件，該構(gòu)件主要是在上下連
接板間模壓硫化一橡膠與鋼板交替疊合層構(gòu)成。這種疊層橡膠隔震支座不僅可承載建筑物
等恒定載荷，而且具有良好的水平變形能力和阻尼耗能能力，因此可有效地把建筑物與地
震的水平作用隔開。但是，現(xiàn)有的疊層橡膠隔震支座的抗拉能力相對較差，很難滿足高層建
筑的隔震的要求，因為地震本身具有多維特性，尤其是位于地震的高烈度區(qū)很容易造成高
層建筑搖擺甚至傾覆，要求隔震支座能承受巨大的拉力。拉伸應(yīng)力在某一數(shù)值前支座表現(xiàn)
為彈性，超過這一數(shù)值，則表現(xiàn)為屈服，過屈服點后，雖外觀未見損傷，但內(nèi)部由于受拉伸變
形作用會產(chǎn)生許多空孔，嚴(yán)重時會出現(xiàn)橡膠層斷裂或橡膠/鋼板界面粘合破壞。 國知局2007年8月29日授權(quán)公告了 "一種具有抗拉作用的疊層橡膠隔震支
座"(授權(quán)公告號為CN200940296)的實用新型專利，該專利方案的特征是在橡膠墊體內(nèi)繞
對稱中心線環(huán)形均布至少三只柔性抗拉構(gòu)件，該柔性抗拉構(gòu)件的中部彎曲置于橡膠墊的中
心孔內(nèi)，兩頭固定在橡膠墊的上下兩端面上，并要求柔性抗拉構(gòu)件的伸展長度不大于橡膠
墊的拉伸彈性變形量。上述實用新型方案雖然既可提高高層建筑物的抗搖擺甚至傾覆的
能力，還可可有效地保護橡膠墊和隔震支座的整體結(jié)構(gòu)不被破壞，但是由于所述的柔性抗
拉構(gòu)件為鋼絲繩，因此明顯存在下述不足1、鋼絲繩的拉伸彈性變形量極小，當(dāng)?shù)卣饘⒔ㄖ?br> 物拋起或使之搖擺時無法產(chǎn)生阻尼耗能作用；2、鋼絲繩是一種非彈性構(gòu)件，其張緊程度很
難控制，緊了影響橡膠墊的剪切變形，松了會失去對橡膠墊受拉時的保護作用；3、由于受拉
的初期鋼絲繩可自由伸展長度，整個支座的早期剛度是由疊層橡膠的材料的物理特性所決
定，因此無法根據(jù)實際需要對支座的早剛度進(jìn)行預(yù)設(shè)調(diào)整，顯然無法控制建筑物的風(fēng)載反
應(yīng)和抵抗微震動；4、當(dāng)建筑物的位移量不在鋼絲繩的拉伸彈性變形范圍內(nèi)時，無法給建筑
物的復(fù)位提供附加拉力，因此當(dāng)建筑物質(zhì)量較大時僅靠橡膠墊自身的剛度往往很難使建筑
物完全復(fù)位；5、鋼絲繩設(shè)置在橡膠墊的中心孔內(nèi)，當(dāng)支座單邊受拉時(如建筑物傾覆時)，
對受拉側(cè)的疊層橡膠起不到保護作用，支座受拉側(cè)的疊層橡膠仍有被撕裂的危險。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)有技術(shù)存在上述不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是進(jìn)一步改善疊層橡膠
隔震支座的壓縮和剪切阻尼耗能效果以及抗拉伸破壞能力。 本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)解決方案是 —種復(fù)合抗拉疊層橡膠隔震支座，該支座包括上連接板、下連接板和夾持在上下兩連接板之間的疊層橡膠彈性體，其特征是， 疊層橡膠彈性體的體內(nèi)繞其垂直中心線均布有若干個與所述中心線平行的圓柱孔，每一圓柱孔兩頭的疊層橡膠彈性體的上封板和下封板上分別設(shè)有一通孔；每一
圓柱孔內(nèi)設(shè)有一圓柱螺旋彈簧并注有彈性膠泥，其中，繞制圓柱螺旋彈簧的螺旋體的鋼絲分別向兩頭延伸，穿出所述通孔后分別與上連接板和下連接板固定連接，所述的彈性膠泥為甲基硅橡膠或甲基乙烯基苯基硅橡膠；每一 所述的通孔內(nèi)分別設(shè)有與繞制圓柱螺旋彈簧的螺旋體的鋼絲相匹配的密封圈。
本發(fā)明所述的隔震支座，其中，上連接板和下連接板上與所述通孔相對處分別設(shè)有階梯孔，繞制圓柱螺旋彈簧的螺旋體的鋼絲的兩頭分別延伸至階梯孔內(nèi)，端頭分別設(shè)一徑向擴張的T形頭，該T形頭與所述階梯孔的內(nèi)壁分別焊接成一體。上述繞制圓柱螺旋彈簧的螺旋體的鋼絲與上連接板和下連接板固定連接結(jié)構(gòu)可顯著提高二者連接的可靠性。
本發(fā)明所述的隔震支座，其中，位于下連接板上的梯孔內(nèi)的T形頭是由繞制圓柱螺旋彈簧的螺旋體的鋼絲頭徑向擴展形成，位于上連接板上的梯孔內(nèi)的T形頭是在繞制圓柱螺旋彈簧的鋼絲頭上螺紋連接并固定一沉頭圓螺母構(gòu)成。上述改進(jìn)方案不僅便于圓柱螺旋彈簧的安裝，而且可通過沉頭圓螺母調(diào)整圓柱螺旋彈簧預(yù)拉長度，進(jìn)而使調(diào)整整個支座早期抗拉剛度變得更加便利。 為了提高早期剛度，以控制建筑物風(fēng)載反應(yīng)和抵抗地基的微震動，本發(fā)明所述復(fù)合抗拉疊層橡膠隔震支座的疊層橡膠彈性體內(nèi)還可增設(shè)若干根鉛棒，該鉛棒豎向橫穿所述的疊層橡膠彈性體并繞疊層橡膠彈性體的垂直中心線均勻分布。當(dāng)所述的鉛棒為一根時，便將其設(shè)置在疊層橡膠彈性體的中心。 根據(jù)彈性膠泥的化學(xué)和物理特性可知，它的阻尼耗能效果除了與其粘彈性和可壓縮性有關(guān)外，其流動速度也是一個重要因素。因此，本發(fā)明所述的圓柱孔的內(nèi)徑與圓柱螺旋彈簧的外徑之差控制在3 5mm為宜。 本發(fā)明所述的復(fù)合抗拉疊層橡膠隔震支座可以是圓形的，也可以是矩形的，即當(dāng)疊層橡膠彈性體是圓柱形時，上下連接板可以是圓形的鋼板，也可以是方形的鋼板；當(dāng)疊層橡膠彈性體是方形時，上下連接板則是方形的鋼板。 由于本發(fā)明所述復(fù)合抗拉疊層橡膠隔震支座在常見疊層橡膠隔震支座基礎(chǔ)上于疊層橡膠彈性體體內(nèi)增設(shè)圓柱螺旋彈簧并注有彈性膠泥構(gòu)成的，因此當(dāng)?shù)卣鹗垢粽鹬ё芗艋?和受壓變形時，所述圓柱孔內(nèi)的圓柱螺旋彈簧必然隨之伸長或縮短而吸收能量，同時圓柱孔內(nèi)彈性膠泥也跟隨產(chǎn)生相應(yīng)的形狀變化和體積變化而吸收外力所產(chǎn)生的能量。此外，在上述過程中，圓柱螺旋彈簧的螺旋體迫使彈性膠泥在疊層橡膠彈性體體內(nèi)的圓柱孔中高速流動，將一部分外力轉(zhuǎn)化為熱能而消散。由上述分析可見，本發(fā)明所述的隔震支座在圓柱螺旋彈簧和彈性膠泥的聯(lián)合作用下，不僅改善了阻尼耗能效果，而且顯著提高了剪切拉伸強度，尤其地震中建筑物發(fā)生水平或/和沉降位移時，圓柱螺旋彈簧的剛彈性為建筑物復(fù)位的提供了附加拉力。此外本發(fā)明較現(xiàn)有技術(shù)還具有以下突出的優(yōu)點和顯著的效果1、圓柱螺旋彈簧的彈性變形量遠(yuǎn)大于疊層橡膠彈性體的彈性變形量，且其張力與變形量呈線性變化，不存在其它不確定的因素，因此設(shè)計計算方便且容易使理論計算與實際效果一致；2、可通過調(diào)整圓柱螺旋彈簧預(yù)拉伸程度來調(diào)整其預(yù)設(shè)拉應(yīng)力，從而達(dá)到預(yù)設(shè)整個支座早期抗拉剛度的目的；3、圓柱螺旋彈簧具有較好的剛彈性，當(dāng)支座遭到破壞性的拉伸時，圓柱螺旋彈簧便進(jìn)入拉伸工作狀態(tài)，為支座提供附加的抗拉力，可有效保護中部的疊層橡膠彈性體。


圖1 4為本發(fā)明所述復(fù)合抗拉疊層橡膠隔震支座的一個具體實施例的結(jié)構(gòu)示意 圖，其中，圖1為主視圖(圖2的A-A剖視)，圖2為俯視圖，圖3為圖1的B-B剖面圖，圖4 為圖1中圓柱螺旋彈簧與上連接板或下連接板的連接結(jié)構(gòu)的放大圖。 圖5和圖6為本發(fā)明所述復(fù)合抗拉疊層橡膠隔震支座的另一具體實施例的結(jié)構(gòu)示 意圖，其中，圖5為主視圖，圖6為圖5的C-C剖面圖。 圖7 9為本發(fā)明所述復(fù)合抗拉疊層橡膠隔震支座的再一具體實施例的結(jié)構(gòu)示意 圖，其中，圖7為主視圖，圖8為俯視圖，圖9為圖7的D-D剖面圖。 圖10為本發(fā)明所述復(fù)合抗拉疊層橡膠隔震支座的又一具體實施例的橫截面結(jié)構(gòu) 示意圖。 圖11a llc為本發(fā)明所述復(fù)合抗拉疊層橡膠隔震支座在各種受力狀態(tài)下圓柱孔 及其內(nèi)的圓柱螺旋彈簧和彈性膠泥的工作狀態(tài)，其中，圖lla為剪切狀態(tài)，圖lib為壓縮狀 態(tài)，圖llc為拉伸狀態(tài)。
具體實施例方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)描述，以便公眾更好地掌握本發(fā)明的實施 手段，充分理解本發(fā)明所具有的有益效果，但本發(fā)明不受所述實施例限制。
參見圖1 3，疊層橡膠彈性1由一層橡膠1-1與一鋼板1-2交替疊合后模壓硫 化構(gòu)成，在模壓硫化的過程中其周邊自然形成橡膠保護層1-3 ;所述的疊層橡膠彈性1上下 兩頭的上封板1-4和下封板1-5較中間的鋼板1-2厚，利用其上所設(shè)的螺孔采用螺釘7將 整個疊層橡膠彈性1固定在上連接板2和下連接板3中間。所述疊層橡膠彈性1的中心設(shè) 有中心孔5，環(huán)繞中心孔5的軸線均勻分布有橫截面為圓的圓柱孔10，每一圓柱孔10兩頭 的疊層橡膠彈性體1的上封板1-4和下封板1-5上分別設(shè)有一通孔，與之相對處的上連接 板2和下連接板3上分別設(shè)有階梯孔6。所述的每一圓柱孔10內(nèi)設(shè)有一圓柱螺旋彈簧4， 并注有材料為甲基乙烯基苯基硅橡膠的彈性膠泥12。上封板1-4和下封板1-5上所設(shè)的 每一通孔內(nèi)設(shè)有一 0型密封圈ll，繞制圓柱螺旋彈簧4的螺旋體4-1兩頭的鋼絲分別向兩 頭延伸，穿出0型密封圈11的中心孔后分別延伸至階梯孔6內(nèi)，端頭分別設(shè)一徑向擴張的 T形頭4-2，該T形頭4-2與所述階梯孔6的內(nèi)壁分別焊接成一體，將圓柱螺旋彈簧4的螺 旋體4-1固定于上連接板2和下連接板3之間。 參見圖4，本例中每一圓柱螺旋彈簧4兩頭的T形頭4-2的具體構(gòu)成如下所述位 于下連接板3上的梯孔內(nèi)6的T形頭4-2是由繞制圓柱螺旋彈簧4的螺旋體4-1的鋼絲頭 徑向擴展形成，位于上連接板2上的梯孔內(nèi)6的T形頭4-2是在繞制圓柱螺旋彈簧4的鋼 絲頭上螺紋連接并焊接固定一沉頭圓螺母9構(gòu)成。 參見圖l，本例中圓柱孔10的內(nèi)徑D與圓柱螺旋彈簧4的外徑d之差為3mm。
參見圖5和圖6，本例是在圖1 4所示實施例的基礎(chǔ)增設(shè)鉛棒8獲得。具體改進(jìn) 方法是，圓柱孔IO內(nèi)所注入的彈性膠泥12為甲基硅橡膠，將圖1 4所示實施例中的中心 孔5的孔徑擴展并壓入鉛棒8，圓柱孔10的內(nèi)徑D與圓柱螺旋彈簧4的外徑d之差為4mm， 其它結(jié)構(gòu)與圖1 4所示實施例相同。 參見圖7 9，本例為一種矩形結(jié)構(gòu)的支座，該支座是圖5和6所示實施例的一種變形產(chǎn)品，它與圖5和6所示實施例不同之處在于，上連接板2和下連接板3均為矩形鋼板，疊層橡膠彈性1為一種橫截面為矩形的六面體，該六面體的體內(nèi)除中心孔5外，還設(shè)有八個橫截面為圓的圓柱孔10，八個圓柱孔10繞中心孔5的軸線均勻分布并與中心孔5共同形成一 3X3的點陣，每一圓柱孔10內(nèi)設(shè)有一圓柱螺旋彈簧4并注有材料為甲基乙烯基苯基硅橡膠的彈性膠泥12 ;圓柱孔10的內(nèi)徑D與圓柱螺旋彈簧4的外徑d之差為5mm。
參見圖10，本例是在圖7 9所示實施例的基礎(chǔ)上作下述變化形成的，將鉛棒8由一根增加至四根，并繞橫截面為矩形的疊層橡膠彈性1的垂直中心線對角分布。
圓柱螺旋彈簧4和彈性膠泥12是完成本發(fā)明任務(wù)的核心構(gòu)件，以下結(jié)合圖lla llc和圖4簡要介紹其工作原理，以便公眾更好地理解本發(fā)明所能達(dá)到的技術(shù)效果。
參見圖lla和圖4，裝配時擰動上連接板3的階梯孔6內(nèi)的沉頭圓螺母9，將圓柱螺旋彈簧4的拉應(yīng)力調(diào)整到設(shè)計值，然后將沉頭圓螺母9與繞制圓柱螺旋彈簧4的鋼絲頭和階梯孔6的內(nèi)壁焊死。此時，在分布于疊層橡膠彈性1體內(nèi)的圓柱螺旋彈簧4和彈性膠泥12的共同作用下，整個隔震支座便獲得所需要的早期拉伸剛度。參見圖lla，當(dāng)?shù)卣鹚a(chǎn)生的強大剪力傳遞到上連接板2和下連接板3時，圓柱螺旋彈簧4便隨上連接板2和下連接板3的相對位移而傾斜并拉長，一旦外力撤消，圓柱螺旋彈簧4的內(nèi)張力便作用在上連接板2和下連接板3上，為建筑物復(fù)位提供拉力；另一方面，盡管疊層橡膠彈性體1在剪切變形過程中圓柱孔10的體積不變，但孔的形狀會反復(fù)變化，同時圓柱螺旋彈簧4的螺旋體4-l也被反復(fù)拉伸，因此，彈性膠泥12必然在圓柱孔10內(nèi)高速流動，使彈性膠泥12的分子鏈段和整個分子鏈的運動發(fā)生位移，產(chǎn)生極強的粘稠摩擦力，吸收外力所產(chǎn)生的能量，并將部分能量轉(zhuǎn)化為熱能消散，從而產(chǎn)生阻尼作用實現(xiàn)減振和緩沖。參見圖llb和圖llc，當(dāng)?shù)卣鹗菇ㄖ锷舷抡饎訒r，整個隔震支座必然交替受拉、受壓。如果受壓，除疊層橡膠彈性1被壓縮而產(chǎn)生阻尼外，柱螺旋彈簧4和彈性膠泥12也同時被壓縮(見圖lib) ，二者體積壓縮過程中要接收部分能量并轉(zhuǎn)化為彈性勢能貯存，同時產(chǎn)生彈性，一旦外力撤消，二者在壓縮彈性作用下會自行復(fù)原；此外，在上述過程中，隨著柱螺旋彈簧4的一張一弛，彈性膠泥12同樣也在圓柱孔10內(nèi)高速流動而產(chǎn)生阻尼作用。受拉，如果力量較小，由于圓柱孔IO會產(chǎn)生真空整個支座的剛度相對較高，減振和緩沖作用有限，但當(dāng)破壞性的拉力作用在支座上時，一旦疊層橡膠彈性1產(chǎn)生較大的拉伸變形，圓柱螺旋彈簧4便立即進(jìn)入工作狀態(tài)，分擔(dān)由上連接板2和下連接板3傳遞而來的拉力(見圖llc)，顯著提高整個支座的抗破壞能力。
權(quán)利要求
一種復(fù)合抗拉疊層橡膠隔震支座，該支座包括上連接板(2)、下連接板(3)和夾持在上下兩連接板之間的疊層橡膠彈性體(1)，其特征是，疊層橡膠彈性體(1)的體內(nèi)繞其垂直中心線均布有若干個與所述中心線平行的圓柱孔(10)，每一圓柱孔(10)兩頭的疊層橡膠彈性體(1)的上封板(1-4)和下封板(1-5)上分別設(shè)有一通孔；每一圓柱孔(10)內(nèi)設(shè)有一圓柱螺旋彈簧(4)并注有彈性膠泥(12)，其中，繞制圓柱螺旋彈簧(4)的螺旋體(4-1)的鋼絲分別向兩頭延伸，穿出所述通孔后分別與上連接板(2)和下連接板(3)固定連接，所述的彈性膠泥(12)為甲基硅橡膠或甲基乙烯基苯基硅橡膠；每一所述的通孔內(nèi)分別設(shè)有與繞制圓柱螺旋彈簧(4)的螺旋體(4-1)的鋼絲相匹配的密封圈(11)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種復(fù)合抗拉疊層橡膠隔震支座，其特征是，上連接板(2)和 下連接板(3)上與所述通孔相對處分別設(shè)有階梯孔(6)，繞制圓柱螺旋彈簧(4)的螺旋體 (4-1)的鋼絲的兩頭分別延伸至階梯孔(6)內(nèi)，端頭分別設(shè)一徑向擴張的T形頭(4-2)，該 T形頭(4-2)與所述階梯孔(6)的內(nèi)壁分別焊接成一體。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種復(fù)合抗拉疊層橡膠隔震支座，其特征是，位于下連接板(3) 上的梯孔(6)內(nèi)的T形頭(4-2)是由繞制圓柱螺旋彈簧(4)的螺旋體(4-1)的鋼絲頭 徑向擴展形成，位于上連接板(2)上的梯孔(6)內(nèi)的T形頭(4-2)是在繞制圓柱螺旋彈簧(4) 的鋼絲頭上螺紋連接并固定一沉頭圓螺母(9)構(gòu)成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1 3之一所述的一種復(fù)合抗拉疊層橡膠隔震支座，其特征是所述的 圓柱孔(10)的內(nèi)徑與圓柱螺旋彈簧(4)的外徑之差為3 5mm。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1 3之一所述的一種復(fù)合抗拉疊層橡膠隔震支座，其特征是，還包括 若干根鉛棒(8)，該鉛棒(8)豎向橫穿疊層橡膠彈性體(l)，且繞疊層橡膠彈性體(1)的垂 直中心線均勻分布。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種復(fù)合抗拉疊層橡膠隔震支座，其特征是，還包括若干根 鉛棒(8)，該鉛棒(8)豎向橫穿疊層橡膠彈性體(l)，且繞疊層橡膠彈性體(1)的垂直中心 線均勻分布。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種復(fù)合抗拉疊層橡膠隔震支座，該支座包括上連接板(2)、下連接板(3)和夾持在上下兩連接板之間的疊層橡膠彈性體(1)，其特征是，疊層橡膠彈性體(1)的體內(nèi)繞其垂直中心線均布有若干個與所述中心線平行的圓柱孔(10)，每一圓柱孔(10)兩頭的疊層橡膠彈性體(1)的上封板(1-4)和下封板(1-5)上分別設(shè)有一通孔；每一圓柱孔(10)內(nèi)設(shè)有一圓柱螺旋彈簧(4)并注有彈性膠泥(12)，繞制圓柱螺旋彈簧(4)的螺旋體(4-1)的鋼絲分別向兩頭延伸，穿出所述通孔后分別與上連接板(2)和下連接板(3)固定連接；每一所述的通孔內(nèi)分別設(shè)有與繞制圓柱螺旋彈簧(4)的螺旋體(4-1)的鋼絲相匹配的密封圈(11)；所述的彈性膠泥(12)為甲基硅橡膠或甲基乙烯基苯基硅橡膠。
文檔編號E04B1/36GK101709594SQ200910224890
公開日2010年5月19日 申請日期2009年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月26日
發(fā)明者吳從曉, 周云, 鄧雪松, 鄒征敏 申請人:廣州大學(xué)