一种用于高层建筑的橡胶减震隔震体系的制作方法

[0001]
本发明属于建筑隔震技术领域，尤其涉及一种用于高层建筑的橡胶减震隔震体系。


背景技术：

[0002]
隔震技术是近年来新发展起来的抗震技术，其核心装置就是建筑隔震橡胶支座，主要目的是为了延长建筑结构的使用周期。在地震发生时，由隔震橡胶支座承担建筑主体结构的变形，降低能量向上传递率，使上部结构的地震加速度响应降低到非隔震时的1/4-1/8，使建筑结构接近于整体水平移动，从而对地震起到“隔离”的作用；根据建筑隔震橡胶支座的基本结构，针对我国当前建筑隔震技术的发展现状，结合国家颁布实施的法律法规、技术标准，以及对建筑隔震经营方式进行规范，从而有利于建筑隔震结构优化和产业升级，进一步拓宽了建筑隔震市场的发展空间，为建筑隔震赢得更多的可持续发展机遇。
[0003]
目前采用的普通的隔震橡胶支座只能隔水平振幅作用,对竖向振幅作用的隔震微乎其微,不同的地震波和场地，其相应的卓越周期也不相同，因此，隔震结构一定要根据地震波和不同的地形合理设计刚度和结构，使隔震后结构的竖向自振周期避开地震波和地形的卓越周期，提高隔震效果。
[0004]
中国专利申请号201620351265.0公开了一种模块化的地埋式压电发电装置，包括箱体、传动装置和等应力压电发电模块，箱体由基体和安装在基体上的箱体上盖板、支撑限位条、传动杆支撑座、弹簧和连接件构成；传动装置由踏板和联接在踏板上的传动杆构成；等应力压电发电模块由基板和安装在基板上的上压板、限位连接件和压电发电单元构成。
[0005]
中国专利申请号201720899236.2开了一种楔形装置与隔震支座的连接装置，包括楔形装置和隔震支座，楔形装置固接于隔震支座的顶部，楔形装置为由一端到另外一端逐渐增高的斜楔装置，楔形装置的上表面与楔形装置的下表面之间的夹角为a，0＜a＜30度，楔形装置的上表面还设有用于与上部建筑连接的上连接螺栓，隔震支座包括间隔设置的若干个夹层橡胶和夹层钢板，隔震支座的顶部设有支座上连接板，用于与楔形装置连接，隔震支座的底部还设有用于与基础连接的基础连接板，基础连接板设有用于与下部建筑连接的基础螺栓。
[0006]
上述技术方案设计的隔震装置，通过楔形设计，可以抵消振动过程中部分转动力，但是对于竖向振幅的作用力而言，起不到隔震的作用，由于楔形的设置，还会在震动的过程中加剧滑落的额问题。


技术实现要素：

[0007]
针对现有技术不足，本发明的目的在于提供了一种用于高层建筑的橡胶减震隔震体系，通过设置主减震体，设置弯曲叠合的橡胶层和钢板层，在受到横向或者纵向的变形时，橡胶片形变发生剪切，提供一定的阻尼和刚度；增加纵向隔震的效果；通过设置副隔震体，通过压力传感器接收压力信号并将信号传递给控制单元改变磁场强弱，使电磁液的阻
尼随着磁场强弱变化而变化；更好的起到减震作用。
[0008]
本发明提供如下技术方案：一种用于高层建筑的橡胶减震隔震体系；包括，主减震体、上连接板、下连接板；所述主减震体的内部设有橡胶层和钢板层，所述橡胶层和钢板层相互依次叠合设置；所述橡胶层和钢板层中间位置贯穿设有铅芯；所述主减震体的顶部和底部均连接有密封板，铅芯的顶部和底部均与密封板连接；主减震体的外围包裹有保护层，所述保护层为橡胶材质；所述减震主体内部设有多个加强筋，多个所述加强筋贯穿橡胶层和钢板层；所述主减震体的顶部连接有上连接板，主减震体的底部连接有下连接板；所述减震主体的外周侧均匀设有多个副减震体；所述副减震体包括套体，筒体内部支柱，支柱连接有伸缩缸，支柱通过伸缩缸在筒体滑动连接。
[0009]
优选的，所述上连接板的上方连接有上预埋板，所述上预埋板的上方设有多个预埋筋；所述下连接板的下方连接有下预埋板，所述下预埋板的底部设有多个预埋筋。
[0010]
优选的，所述主减震体的外围至少设有四个副减震体，四个副减震体均匀分布在主减震体的外围；所述副减震体的筒体底部与所述下连接板连接，所述筒体的另一端设有支柱，所述支柱与筒体滑动连接；所述筒体呈密封结构；所述支柱在筒体内部的一端连接有伸缩缸；所述筒体内部有电磁液；所述伸缩缸与筒体内壁构成滑动连接。
[0011]
优选的，所述伸缩缸内部对称设有两组电磁线圈，所述电磁线圈连接有导线进行通电；通电之后在电磁线圈周围形成磁场线。
[0012]
优选的，所述电磁线圈连接有控制器，所述控制器连接有压力传感器，所述压力传感器设在支柱的顶部。
[0013]
优选的，所述主减震体呈柱状或者长方体结构；所述橡胶层和钢板层呈波浪形结构相互叠合设置。
[0014]
优选的，所述主减震体的外侧设有多组索绳，所述索绳设置在上连接板和下连接板之间。
[0015]
优选的，所述索绳为形状记忆合金索；所述上连接板和下连接板四个角对应设有u型箍，所述形状记忆合金索通过u型箍在主减震体的外围形成环形结构，并通过形状记忆合金索将上连接板和下连接板进行加固连接。
[0016]
优选的，所述上连接板和下连接板的周侧设有多个球铰，所述形状记忆合金索通过连接球铰组成“x”型结构，通过“x”型结构的形状记忆合金索对上连接板和下连接板加固；所述形状记忆合金索通过连接球铰组成弧形型结构，弧形结构的形状记忆合金索设置在主减震体的周侧，且通过球铰与上连接板和下连接板连接。
[0017]
优选的，所述球铰包括上顶板和下定板，上顶板和下定板之间活动连接，上顶板和下定板内部均开设有腔体，腔体内设有球头，球头在腔体内构成转动连接；球头上方连接有球杆，所述球杆与形状记忆合金索连接。
[0018]
优选的，所述u型箍包括u型扣，u型扣匹配设有垫板，u型扣插入垫板中，通过螺帽进行连接。
[0019]
优选的，环形结构的形状记忆合金索在进行连接时，u型箍穿过u型垫板，之后穿过上连接板和下连接板，在通过螺帽将其固定连接；环形结构的形状记忆合金索穿过u型箍之后，其端头固定在形状记忆合金索内套筒后，通过形状记忆合金索外套筒环形连接；“x”型
结构和弧形结构通过形状记忆合金索穿过两盒球铰上顶板，两个球铰上顶板分别通过螺栓和求教下底板固定；依次同样设置其它形状记忆合金索。
[0020]
形状记忆合金索由若干股较小直径的形状记忆合金丝构成，较大直径的合金丝造价高，不易合成；为了提高形状记忆合金索的极限应变，在较大的变形提供足够的恢复力；所述形状记忆合金索的股数为n,合金丝的直径为d，形状记忆合金索的半径为r，则形状记忆合金索的弹力f满足关系。f＝k
·
(nr/d)；k为弹性系数，n的取值范围为3-22；f单位n/m；r、d的单位cm；当n大于22时，形状记忆合金索的极限应变逐渐减小。
[0021]
优选的，所述橡胶层采用天然橡胶，并进行硫化处理形成高阻尼橡胶；该高阻尼橡胶的邵氏硬度y为25-95，回弹率η为15-75％；进一步的，橡胶层的邵氏硬度y和回弹率η之间满足η＝δ
·
y 2/3，其中δ为回弹率系数，取值范围为0.06-0.24。
[0022]
在振动的过程中，所述主减震体和副减震体、形状记忆合金索共同作用，构成减震体系，通过三者之间的相互协同作用作用，根据地震波和不同的地形合理设计刚度和结构，使隔震后结构的竖向自振周期避开地震波和地形的卓越周期；共同起到良好的隔震效果，对横向和纵向的振动力进行缓冲，防止横向或者纵向收到的剪切力过大而发生的断裂；所述形状记忆合金索的弹力f与橡胶层的邵氏硬度y和回弹率η之间满足以下关系：f
·
y＝φ(n+r)/dη；φ为关系系数，取值范围为4.36-26.3。
[0023]
副减震体内部的压力传感器，感受到不同的压力时，当电磁线圈不通电时，磁性粒子不发生变化，此时由主减震体器主要作用；当压力传感器受到压力之后，压力信号传输至控制器，控制器控制电流接通后，原来处于分散状态的磁性粒子便会重新排列，使筒体内部的液体形态发生变化，从而改变筒体内的阻尼；减震器的阻尼随着磁场强弱变化。
[0024]
本技术方案在使用时，将预制好的主减震体通过预埋筋和预埋板连接，并且预制在混凝土结构内，通过形状记忆合金索进行固定，在出现横向或者纵向的拉力时，形状记忆合金索产生变形，使上连接板与下连接板不会出现断裂或者脱离的，能够承受较大的拉力；在较大压力的情况下，通过主减震体和副减震体形成抗压体系，具有较大的竖向承载力，同时形状记忆合金索和副减震体对支座提供水平位置的刚性限位功能，限制支座的倾倒或者坍塌；当形状记忆合金索在极限应变值之内，通过设置副减震体和主减震体的设置，并且在主减震体内通过铅芯对弯折型多层橡胶层和钢板层构成的复合结构对支座进行刚性约束，使其仅在竖直方向提供拉压作用；并且通过形状记忆合金索的多结构设置对支座进行柔性约束；在产生剧烈的震动时允许支座发生小幅度的变形，能够有效减小来自横向或者纵向的剪切力，大大提高了支座的承载力和极限应力值；提升减震效果。
[0025]
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：(1)本发明一种用于高层建筑的橡胶减震隔震体系，通过设置主减震体，设置弯曲叠合的橡胶层和钢板层，在受到横向或者纵向的变形时，橡胶片形变发生剪切，提供一定的阻尼和刚度，增加纵向隔震的效果。
[0026]
(2)本发明一种用于高层建筑的橡胶减震隔震体系，通过设置副隔震体，通过压力传感器接收压力信号并将信号传递给控制单元改变磁场强弱，使电磁液的阻尼随着磁场强弱变化而变化；更好的起到减震作用。
[0027]
(3)本发明一种用于高层建筑的橡胶减震隔震体系，通过形状记忆合金索进行固定，在出现横向或者纵向的拉力时，形状记忆合金索产生变形，使上连接板与下连接板不会
出现断裂或者脱离的，能够承受较大的拉力；在较大压力的情况下，通过主减震体和副减震体形成抗压体系，具有较大的竖向承载力，同时形状记忆合金索和副减震体对支座提供水平位置的刚性限位功能，限制支座的倾倒或者坍塌。
[0028]
(4)本发明一种用于高层建筑的橡胶减震隔震体系，通过设置副减震体和主减震体的设置，并且在主减震体内通过铅芯对弯折型多层橡胶层和钢板层构成的复合结构对支座进行刚性约束，使其仅在竖直方向提供拉压作用；并且通过形状记忆合金索的多结构设置对支座进行柔性约束；在产生剧烈的震动时允许支座发生小幅度的变形，能够有效减小来自横向或者纵向的剪切力，大大提高了支座的承载力和极限应力值；提升减震效果。
[0029]
(5)本发明一种用于高层建筑的橡胶减震隔震体系，通过限制状记忆合金索的股数为,合金丝的直径为，形状记忆合金索的半径为，则形状记忆合金索的弹力之间的关系，提升了形状记忆合金索的极限应变，在较大的变形提供足够的恢复力。
[0030]
(6)本发明一种用于高层建筑的橡胶减震隔震体系，通过限定橡胶层的邵氏硬度和回弹率之间的关系，使其达到最优的使用条件，进一步提升橡胶层的减震作用，增加支座的竖向承载力。
[0031]
(7)本发明一种用于高层建筑的橡胶减震隔震体系，通过限定形状记忆合金索的弹力与橡胶层的邵氏硬度和回弹率之间的关系，使其相互促进协同作用，共同起到良好的隔震效果，对横向和纵向的振动力进行缓冲，防止横向或者纵向收到的剪切力过大而发生的断裂。
附图说明
[0032]
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0033]
图1是本发明的主减震体结构示意图。
[0034]
图2是本发明的实施整体结构示意图。
[0035]
图3是本发明的橡胶层结构示意图。
[0036]
图4是本发明的副减震体结构示意图。
[0037]
图5是本发明的伸缩缸电磁圈通电示意图。
[0038]
图6是本发明的伸缩缸电磁圈未通电示意图。
[0039]
图7是本发明的形状记忆合金索结构示意图。
[0040]
图8是本发明的u型箍结构示意图。
[0041]
图9是本发明的球铰结构示意图。
[0042]
图中：1、壳体；2、压板；3、固定块；4、连接杆；5、连接件；6、齿条；7、螺纹杆；8、齿轮；9、移动块；10、轴承；11、支撑杆；12、法兰；13、连接块；14、套管；15、伸缩杆；16、弹簧；101、电能收集器；102、压电板；103、基座；1031、基板；1032、压电晶体；1033、导线孔；141、整流器；142、储能器；143、壳体；131、压板；132、固定块；133、连接杆；134、连接件。
具体实施方式
[0043]
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
[0044]
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
[0045]
实施例一：如图1-3所示，一种用于高层建筑的橡胶减震隔震体系；包括，主减震体1、上连接板2、下连接板3；所述主减震体1的内部设有橡胶层15和钢板层11，所述橡胶层15和钢板层11相互依次叠合设置；所述橡胶层15和钢板层11中间位置贯穿设有铅芯7；所述主减震体1的顶部和底部均连接有密封板8，铅芯7的顶部和底部均与密封板8连接；主减震体1的外围包裹有保护层16，所述保护层16为橡胶材质；所述减震主体内部设有多个加强筋9，多个所述加强筋9贯穿橡胶层15和钢板层11；所述主减震体1的顶部连接有上连接板2，主减震体1的底部连接有下连接板3；所述减震主体的外周侧均匀设有多个副减震体10；所述副减震体10包括套体，筒体101内部支柱102，支柱102连接有伸缩缸103，支柱102通过伸缩缸103在筒体101滑动连接。
[0046]
所述上连接板2的上方连接有上预埋板4，所述上预埋板4的上方设有多个预埋筋6；所述下连接板3的下方连接有下预埋板5，所述下预埋板5的底部设有多个预埋筋6。
[0047]
实施例二：在实施例一的基础上，如图4-6所示，所述主减震体1的外围至少设有四个副减震体10，四个副减震体10均匀分布在主减震体1的外围；所述副减震体10的筒体101底部与所述下连接板3连接，所述筒体101的另一端设有支柱102，所述支柱102与筒体101滑动连接；所述筒体101呈密封结构；所述支柱102在筒体101内部的一端连接有伸缩缸103；所述筒体101内部有电磁液1032；所述伸缩缸103与筒体101内壁构成滑动连接。
[0048]
所述伸缩缸103内部对称设有两组电磁线圈1031，所述电磁线圈1031连接有导线进行通电；通电之后在电磁线圈1031周围形成磁场线1033；所述电磁线圈1031连接有控制器，所述控制器连接有压力传感器，所述压力传感器设在支柱102的顶部。
[0049]
副减震体10内部的压力传感器，感受到不同的压力时，当电磁线圈1031不通电时，磁性粒子不发生变化，此时由主减震体1器主要作用；当压力传感器受到压力之后，压力信号传输至控制器，控制器控制电流接通后，原来处于分散状态的磁性粒子便会重新排列，使筒体101内部的液体形态发生变化，从而改变筒体101内的阻尼；减震器的阻尼随着磁场强弱变化。
[0050]
所述橡胶层15采用天然橡胶，并进行硫化处理形成高阻尼橡胶；该高阻尼橡胶的邵氏硬度y为25-95，回弹率η为15-75％；进一步的，橡胶层15的邵氏硬度y和回弹率η之间满足η＝δ
·
y 2/3，其中δ为回弹率系数，取值范围为0.06-0.24。
[0051]
在振动的过程中，所述主减震体1和副减震体10、形状记忆合金索共同作用，构成减震体系，通过三者之间的相互协同作用作用，根据地震波和不同的地形合理设计刚度和结构，使隔震后结构的竖向自振周期避开地震波和地形的卓越周期；共同起到良好的隔震效果，对横向和纵向的振动力进行缓冲，防止横向或者纵向收到的剪切力过大而发生的断裂；所述形状记忆合金索的弹力f与橡胶层15的邵氏硬度y和回弹率η之间满足以下关系：f
·
y＝φ(n+r)/dη；φ为关系系数，取值范围为4.36-26.3。
[0052]
实施例三：如图7-9所示，在实施例一的基础上，所述主减震体1呈柱状或者长方体结构；所述橡胶层15和钢板层11呈波浪形结构相互叠合设置。
[0053]
所述主减震体1的外侧设有多组索绳12，所述索绳12设置在上连接板2和下连接板3之间；所述索绳12为形状记忆合金索；所述上连接板2和下连接板3四个角对应设有u型箍14，所述形状记忆合金索通过u型箍14在主减震体1的外围形成环形结构，并通过形状记忆合金索将上连接板2和下连接板3进行加固连接。
[0054]
所述上连接板2和下连接板3的周侧设有多个球铰13，所述形状记忆合金索通过连接球铰13组成“x”型结构，通过“x”型结构的形状记忆合金索对上连接板2和下连接板3加固；所述形状记忆合金索通过连接球铰13组成弧形型结构，弧形结构的形状记忆合金索设置在主减震体1的周侧，且通过球铰13与上连接板2和下连接板3连接。
[0055]
所述球铰13包括上顶板133和下定板134，上顶板133和下定板134之间活动连接，上顶板133和下定板134内部均开设有腔体，腔体内设有球头132，球头132在腔体内构成转动连接；球头132上方连接有球杆131，所述球杆131与形状记忆合金索连接；所述u型箍14包括u型扣141，u型扣141匹配设有垫板142，u型扣141插入垫板142中，通过螺帽143进行连接。
[0056]
环形结构的形状记忆合金索在进行连接时，u型箍14穿过u型垫板142，之后穿过上连接板2和下连接板3，在通过螺帽143将其固定连接；环形结构的形状记忆合金索穿过u型箍14之后，其端头固定在形状记忆合金索内套筒后，通过形状记忆合金索外套筒环形连接；“x”型结构和弧形结构通过形状记忆合金索穿过两盒球铰13上顶板133，两个球铰13上顶板133分别通过螺栓和求教下底板固定；依次同样设置其它形状记忆合金索。
[0057]
形状记忆合金索由若干股较小直径的形状记忆合金丝构成，较大直径的合金丝造价高，不易合成；为了提高形状记忆合金索的极限应变，在较大的变形提供足够的恢复力；所述形状记忆合金索的股数为n,合金丝的直径为d，形状记忆合金索的半径为r，则形状记忆合金索的弹力f满足关系。f＝k
·
(nr/d)；k为弹性系数，n的取值范围为3-22；f单位n/m；r、d的单位cm；当n大于22时，形状记忆合金索的极限应变逐渐减小。
[0058]
实施例四在实施例一的基础上，本技术方案在使用时，将预制好的主减震体1通过预埋筋6和预埋板连接，并且预制在混凝土结构内，通过形状记忆合金索进行固定，在出现横向或者纵向的拉力时，形状记忆合金索产生变形，使上连接板2与下连接板3不会出现断裂或者脱离的，能够承受较大的拉力；在较大压力的情况下，通过主减震体1和副减震体10形成抗压体系，具有较大的竖向承载力，同时形状记忆合金索和副减震体10对支座提供水平位置的刚性限位功能，限制支座的倾倒或者坍塌；当形状记忆合金索在极限应变值之内，通过设置副减震体10和主减震体1的设置，并且在主减震体1内通过铅芯7对弯折型多层橡胶层15和钢板层
11构成的复合结构对支座进行刚性约束，使其仅在竖直方向提供拉压作用；并且通过形状记忆合金索的多结构设置对支座进行柔性约束；在产生剧烈的震动时允许支座发生小幅度的变形，能够有效减小来自横向或者纵向的剪切力，大大提高了支座的承载力和极限应力值；提升减震效果。
[0059]
通过上述技术方案得到的装置是一种用于高层建筑的橡胶减震隔震体系，通过设置主减震体1，设置弯曲叠合的橡胶层15和钢板层11，在受到横向或者纵向的变形时，橡胶片形变发生剪切，提供一定的阻尼和刚度，增加纵向隔震的效果；通过设置副隔震体，通过压力传感器接收压力信号并将信号传递给控制单元改变磁场强弱，使电磁液1032的阻尼随着磁场强弱变化而变化；更好的起到减震作用；通过形状记忆合金索进行固定，在出现横向或者纵向的拉力时，形状记忆合金索产生变形，使上连接板2与下连接板3不会出现断裂或者脱离的，能够承受较大的拉力；在较大压力的情况下，通过主减震体1和副减震体10形成抗压体系，具有较大的竖向承载力，同时形状记忆合金索和副减震体10对支座提供水平位置的刚性限位功能，限制支座的倾倒或者坍塌；通过设置副减震体10和主减震体1的设置，并且在主减震体1内通过铅芯7对弯折型多层橡胶层15和钢板层11构成的复合结构对支座进行刚性约束，使其仅在竖直方向提供拉压作用；并且通过形状记忆合金索的多结构设置对支座进行柔性约束；在产生剧烈的震动时允许支座发生小幅度的变形，能够有效减小来自横向或者纵向的剪切力，大大提高了支座的承载力和极限应力值；提升减震效果；通过限制状记忆合金索的股数为,合金丝的直径为，形状记忆合金索的半径为，则形状记忆合金索的弹力之间的关系，提升了形状记忆合金索的极限应变，在较大的变形提供足够的恢复力；通过限定橡胶层15的邵氏硬度和回弹率之间的关系，使其达到最优的使用条件，进一步提升橡胶层15的减震作用，增加支座的竖向承载力；通过限定形状记忆合金索的弹力与橡胶层15的邵氏硬度和回弹率之间的关系，使其相互促进协同作用，共同起到良好的隔震效果，对横向和纵向的振动力进行缓冲，防止横向或者纵向收到的剪切力过大而发生的断裂。
[0060]
本发明中未详细阐述的其它技术方案均为本领域的现有技术，在此不再赘述。
[0061]
以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化；凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。