一种带有稳定功能的自复位建筑隔震耗能支座

一种带有稳定功能的自复位建筑隔震耗能支座
1.技术领域：
2.本实用新型涉及一种带有稳定功能的自复位建筑隔震耗能支座。
3.

背景技术：

4.房屋等建筑为人们生产生活提供了重要空间是保护人们生命安全的重要场所，而地震造成人员伤亡与财产损失的直接原因是地表建筑物、构筑物的倒塌，因此，提升建筑物的抗震性能十分具有现实意义。传统的隔震支座大多采用橡胶外壁，在长期使用过程中易发生橡胶老化问题，此外，传统隔震支座还存在难以更换维护、大变形下容易引起柱子弯曲等问题。因此，亟需一种维护方便、增强结构稳定性、震后可自动复位的新型隔震支座。
5.

技术实现要素：

6.本实用新型针对上述现有技术存在的问题做出改进，即本实用新型所要解决的技术问题是提供一种带有稳定功能的自复位建筑隔震耗能支座，设计合理，具有后期维护方便、耐久性好、可以增强地震作用下柱子稳定性、在使用中可进行组合增大耗能能力等优点。
7.为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种带有稳定功能的自复位建筑隔震耗能支座，包括上柱体和下柱体，所述上柱体的外侧套设有一对上、下分布的转动飞轮，每对转动飞轮的上、下两侧均设有磁性组件，每对转动飞轮均包括上、下平行设置的上转动飞轮和下转动飞轮，每对转动飞轮的左、右两侧均设有一竖向转轴，所述竖向转轴的上、下两端分别连接有单向传动机构和发条机构，所述单向传动机构与上转动飞轮传动连接，以带动上转动飞轮旋转，所述上转动飞轮通过齿轮机构带动下转动飞轮朝相反方向旋转；所述下柱体的外侧套设有两条上、下分布的阻拦索，两条阻拦索均呈u型状且分别朝向左、右两侧，每条阻拦索的两端分别与位于同侧的两个发条机构相连接。
8.进一步的，每对转动飞轮还包括固定套设在上柱体外侧的飞轮支撑套，所述飞轮支撑套的中部外侧设有环形状的齿板支撑座；所述上转动飞轮和下转动飞轮均包括套设在飞轮支撑套外侧的连接环，所述连接环靠近齿板支撑座的一端外侧固定套设有环形齿板，所述上转动飞轮的环形齿板和下转动飞轮的环形齿板分别与齿板支撑座的上、下端面相接触。
9.进一步的，所述连接环远离齿板支撑座的一端外侧固定套设有环形状的钢质配重块；每对转动飞轮的上、下两侧均设有固定套设在上柱体外侧的环形状上盖板和下盖板；所述磁性组件包括一对绕上柱体的轴线对称分布的永磁体磁铁，所述永磁体磁铁与钢质配重块的位置相对应，位于转动飞轮上侧的磁性组件的永磁体磁条固定在上盖板顶面；位于转动飞轮下侧的磁性组件的永磁体磁条固定在下盖板底面。
10.进一步的，所述上盖板的底面和下盖板的顶面均设有环形滑槽；所述上转动飞轮的连接环顶面和下转动飞轮的连接环底面均设有环形滑动凸缘，所述环形滑动凸缘与环形滑槽滑动配合。
11.进一步的，所述连接环由多个呈圆周均布的弧形板拼接组成，每个弧形板的一端外壁设有向外凸出的插接口；所述钢质配重块由多个呈圆周均布的弧形配重块组成，多个
弧形配重块与多个弧形板的位置相对应，所述弧形配重块的内侧中部设有向内凸出的插接部，所述插接部插设在插接口内，插接部与插接口通过配重块固定铆钉相连接；所述环形齿板由多个呈圆周均布的弧形齿板拼接组成，多个弧形齿板与多个弧形板的位置相对应，所述弧形齿板通过齿板连接铆钉固定在弧形板的外侧。
12.进一步的，所述单向传动机构包括圆环形的内接棘轮，所述内接棘轮的外环沿圆周方向设置有多个传动齿，所述传动齿与上转动飞轮的环形齿板之间通过环形传动链条相连接；所述内接棘轮的内环沿圆周方向设置有多个棘轮齿，内接棘轮的内侧中部设有甩块固定板，所述甩块固定板的中部与竖向转轴的上端固定连接，甩块固定板的两端对称设有向内凹陷的梯形状凹口，每个凹口内均设有用于与棘轮齿相啮合的甩块，所述甩块的内侧端与凹口的底部之间、甩块的一端与凹口的侧壁之间均通过甩块弹簧相连接。
13.进一步的，所述单向传动机构还包括水平设置的并用于支撑内接棘轮的齿轮托盘，所述齿轮托盘的下方平行设有固定在上柱体的转轴支撑座，所述转轴支撑座的顶部与齿轮托盘的底部之间通过一对竖向支撑杆相连接。
14.进一步的，所述发条机构包括圆筒状的发条外壳、设置在发条外壳上端的环形密封盖，所述发条外壳的内部设置有发条，所述发条的中部连接有竖直设置的发条转轴，所述发条转轴的下端连接有位于发条壳体下方的卷绕盘，所述卷绕盘与阻拦索相连接；所述发条转轴的上端与竖向转轴的下端相连接。
15.进一步的，所述齿轮机构包括沿齿板支撑座的圆周方向设置的若干个齿轮组，所述齿轮组包括平行设置且沿竖向贯穿齿板支撑座的第一传动轴和第二传动轴，所述第一传动轴从上往下依次固定有第一传动齿轮和第一中间齿轮，所述第二传动轴从下往上依次固定有第二传动齿轮和第二中间齿轮，所述第一传动齿轮与上转动飞轮的环形齿板相啮合；所述第一中间齿轮与第二中间齿轮相啮合，所述第二传动齿轮与下转动飞轮的环形齿板相啮合。
16.进一步的，所述上柱体与下柱体之间设有两块上下叠至的聚四氟乙烯板。
17.与现有技术相比，本实用新型具有以下效果：
18.（1）可将地震能量转化为转动飞轮的动能，利用角动量稳定原理，有利于维持变形时柱体的竖直，改善传统隔震支座发生位移时柱子弯曲的问题；
19.（2）采用转动飞轮转动下电磁阻尼进行耗能，不使用摩擦耗能和液压阻尼器，摩擦损耗小无漏液风险，无需经常维护；
20.（3）采用阻拦索与传动链条进行传力，在地震下各个方向的震动中不会发生剪切破坏；
21.（4）各结构基本位于柱体外侧，便于安装及维护。
22.附图说明：
23.图1是本实用新型实施例的立体构造示意图；
24.图2是本实用新型实施例的主视剖面构造示意图；
25.图3本实用新型实施例的俯视构造示意图；
26.图4是本实用新型实施例的侧视构造示意图；
27.图5是本实用新型实施例中转动飞轮的分解状态示意图；
28.图6是本实用新型实施例中上、下转动飞轮的局部分解状态示意图；
29.图7是本实用新型实施例中齿轮机构的分解状态示意图；
30.图8是本实用新型实施例中单向传动机构的分解状态示意图；
31.图9是本实用新型实施例中发条机构的分解状态示意图；
32.图10是本实用新型实施例中阻拦索的立体构造示意图。
33.图中：
34.1-上柱体；2-下柱体；3-转动飞轮；4-上转动飞轮；5-下转动飞轮；6-竖向转轴；7-单向传动机构；8-发条机构；9-齿轮机构；10-阻拦索；11-飞轮支撑套；12-齿板支撑座；13-连接环；14-环形齿板；15-钢质配重块；16-上盖板；17-下盖板；18-永磁体磁铁；19-环形滑槽；20-环形滑动凸缘；21-弧形板；22-插接口；23-弧形配重块；24-插接部；25-配重块固定铆钉；26-弧形齿板；27-齿板连接铆钉；28-内接棘轮；29-传动齿；30-传动链条；31-棘轮齿；32-甩块固定板；33-凹口；34-甩块；35-甩块弹簧；36-齿轮托盘；37-转轴支撑座；38-竖向支撑杆；39-发条外壳；40-密封盖；41-发条；42-发条转轴；43-卷绕盘；44-第一传动轴；45-第二传动轴；46-第一传动齿轮；47-第一中间齿轮；48-第二传动齿轮；49-第二中间齿轮；50-聚四氟乙烯板；51-齿轮支架。
35.具体实施方式:
36.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细的说明。
37.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语
“ꢀ
纵向”、
“ꢀ
横向”、
“ꢀ
上”、
“ꢀ
下”、
“ꢀ
前”、
“ꢀ
后”、
“ꢀ
左”、
“ꢀ
右”、
“ꢀ
竖直”、
“ꢀ
水平”、
“ꢀ
顶”、
“ꢀ
底”、
“ꢀ
内”、
“ꢀ
外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
38.如图1～10所示，本实用新型一种带有稳定功能的自复位建筑隔震耗能支座，包括圆柱体状的上柱体1和下柱体2，所述上柱体1的外侧可转动的套设有一对上、下分布的转动飞轮3，每对转动飞轮3的上、下两侧均设有磁性组件，上下两侧的磁性组件产生磁场，转动飞轮在磁场内转动产生感应电流，利用电磁阻尼进行耗能；每对转动飞轮3均包括上、下平行设置的上转动飞轮4和下转动飞轮5，每对转动飞轮3的左、右两侧均设有一竖向转轴6，所述竖向转轴6的上、下两端分别连接有单向传动机构7和发条机构8，所述单向传动机构7与上转动飞轮4传动连接，以带动上转动飞轮旋转，所述上转动飞轮4通过齿轮机构9带动下转动飞轮5朝相反方向旋转；所述下柱体2的外侧套设有两条上、下分布的阻拦索10，两条阻拦索10均呈u型状且分别朝向左、右两侧，每条阻拦索10的两端分别与位于同侧的两个发条机构8相连接。在遭遇地震时，通过两条阻拦索进行传力将柱体的侧移转化为竖向转轴的转动，转动的部分能量通过发条机构的变形进行保存，而竖向转轴的转动通过单向传动机构带动上转动飞轮转动，上转动飞轮通过齿轮机构带动下转动飞轮朝相反方向旋转，以平衡各自转动的角动量；转动飞轮在转动时，其上下两侧的磁性组件产生磁场，转动飞轮在磁场内转动产生感应电流，利用电磁阻尼进行耗能；当地震减小或者震动方向变化时，发条机构释放储存的变形能拉紧阻拦索实现柱体复位。
39.本实施例中，每对转动飞轮3还包括固定套设在上柱体1外侧的飞轮支撑套11，所述飞轮支撑套11的中部外侧设有环形状的齿板支撑座12；所述上转动飞轮4和下转动飞轮5均包括套设在飞轮支撑套11外侧的连接环13，上转动飞轮4和下转动飞轮5的连接环13分别
位于齿板支撑座12的上、下两侧；所述连接环13靠近齿板支撑座12的一端外侧固定套设有环形齿板14，所述上转动飞轮4的环形齿板14和下转动飞轮5的环形齿板14分别与齿板支撑座12的上、下端面相接触，利用齿板支撑座对上转动飞轮进行支撑。
40.本实施例中，所述连接环13远离齿板支撑座12的一端外侧固定套设有环形状的钢质配重块15；每对转动飞轮3的上、下两侧均设有固定套设在上柱体1外侧的环形状上盖板16和下盖板17；所述磁性组件包括一对绕上柱体1的轴线对称分布的永磁体磁铁18，所述永磁体磁铁18与钢质配重块15的位置相对应，位于转动飞轮3上侧的磁性组件的永磁体磁条18固定在上盖板16顶面；位于转动飞轮3下侧的磁性组件的永磁体磁条18固定在下盖板17底面。工作时，转动飞轮旋转时，钢制配重块中会产生感应电流，利用电磁阻尼进行耗能。
41.本实施例中，为了提高上转动飞轮和下转动飞轮的旋转平稳性，所述上盖板16的底面和下盖板17的顶面均设有环形滑槽19；所述上转动飞轮4的连接环13顶面和下转动飞轮5的连接环13底面均设有环形滑动凸缘20，所述环形滑动凸缘20容置在环形滑槽19内，环形滑动凸缘与环形滑槽滑动配合。
42.本实施例中，为便于安装与更换，每个上转动飞轮和下转动飞轮都是由多个小型飞轮部件进行拼装的，具体为：所述连接环13由多个呈圆周均布的弧形板21拼接组成，每个弧形板21的一端外壁设有向外凸出的插接口22；所述钢质配重块15由多个呈圆周均布的弧形配重块23组成，多个弧形配重块23与多个弧形板21的位置相对应，所述弧形配重块23的内侧中部设有向内凸出的插接部24，所述插接部24插设在插接口22内，插接部24与插接口22通过配重块固定铆钉25相连接；所述环形齿板14由多个呈圆周均布的弧形齿板26拼接组成，多个弧形齿板26与多个弧形板21的位置相对应，所述弧形齿板26通过齿板连接铆钉27固定在弧形板21的外侧。优选的，插接口为陶瓷材质，可以提升飞轮的耐磨性，并在进行磁阻耗能过程中不影响齿轮机构的转动。
43.本实施例中，所述单向传动机构7包括圆环形的内接棘轮28，所述内接棘轮28的外环沿圆周方向设置有多个传动齿29，所述传动齿29与上转动飞轮4的环形齿板14之间通过环形传动链条30相连接；所述内接棘轮28的内环沿圆周方向设置有多个棘轮齿31，内接棘轮28的内侧中部设有甩块固定板32，所述甩块固定板32的中部与竖向转轴6的上端固定连接，甩块固定板32的两端对称设有向内凹陷的梯形状凹口33，每个凹口33内均设有用于与棘轮齿31相啮合的甩块34，所述甩块34的内侧端与凹口33的底部之间、甩块34的一端与凹口33的侧壁之间均通过甩块弹簧35相连接。工作时，竖向转轴带动甩块固定板转动，甩块受到离心力作用朝外侧甩出，此时甩块弹簧受到甩块的作用产生变形；当甩块弹簧的变形达到一定程度后，甩块与内接棘轮进行啮合并带动内接棘轮旋转，内接棘轮通过传动链条带动上转动齿轮旋转；而上转动飞轮通过齿轮机构带动下转动飞轮朝相反方向旋转，以平衡各自转动的角动量。
44.本实施例中，所述单向传动机构7还包括水平设置的并用于支撑内接棘轮28的齿轮托盘36；优选的，为了提高内接棘轮转动的平稳性，齿轮托盘36的顶面也设有环形滑槽，内接棘轮36的底面也设有环形滑动凸缘，环形滑动凸缘与环形滑槽滑动配合。所述齿轮托盘36的下方平行设有固定在上柱体1的转轴支撑座37，所述转轴支撑座37的顶部与齿轮托盘36的底部之间通过一对竖向支撑杆38相连接，一对竖向支撑杆位于竖向转轴的两侧。
45.本实施例中，所述发条机构8包括圆筒状的发条外壳39、设置在发条外壳39上端的
环形密封盖40，发条外壳39安装在转轴支撑座37底部，所述发条外壳39的内部设置有发条41，所述发条41的中部连接有竖直设置的发条转轴42，所述发条转轴42的下端连接有位于发条壳体39下方的卷绕盘43，所述卷绕盘43与阻拦索10相连接；所述发条转轴42的上端与竖向转轴6的下端相连接。
46.本实施例中，所述齿轮机构9包括沿齿板支撑座12的圆周方向设置的若干个齿轮组，所述齿轮组包括平行设置且沿竖向贯穿齿板支撑座12的第一传动轴44和第二传动轴45，所述第一传动轴44从上往下依次固定有第一传动齿轮46和第一中间齿轮47，所述第二传动轴45从下往上依次固定有第二传动齿轮48和第二中间齿轮49，所述第一传动齿轮46与上转动飞轮4的环形齿板14相啮合；所述第一中间齿轮47与第二中间齿轮49相啮合，所述第二传动齿轮48与下转动飞轮5的环形齿板14相啮合。通过设置在上、下转动飞轮的环形齿板之间设置第一传动齿轮、第一中间齿轮、第二传动齿轮以及第二中间齿轮，实现上、下转动飞轮朝相反方向转动。应说明的是，齿轮机构还包括上、下齿轮支架，上、下齿轮支架用于安装第一传动轴和第二传动轴。
47.本实施例中，所述上柱体1与下柱体2之间设有两块上下叠至的聚四氟乙烯板50，以减少上柱体与下柱体之间的摩擦力，实现隔震功能。
48.本实施例中，转动飞轮有两对，每对转动飞轮对应两根竖向转轴，每根竖向转轴下端连接一个发条机构，即：该减震耗能支座总共具有四根竖向转轴和四个发条机构，四个发条机构左右分布，每侧均为两个；每条拦阻索的两端分别与位于同侧的两个发条机构的卷绕盘相连接。
49.本实施例中，飞轮支撑套、上盖板、下盖转、轴支撑座均可以是在浇筑时锚固在上柱体上，或使用环箍与铆钉固定在现有柱体上。
50.本实施例中，使用时：
51.1）在进行柱体浇筑时，将聚四氟乙烯板50分别锚固在上柱体1的底面和下柱体2的顶面之间，减小相互错动时的摩擦力，实现隔震功能；
52.2）在浇筑时将飞轮支撑套11、上盖板16、下盖板17、转轴支撑座37锚固在上柱体1上，或使用环箍与铆钉将其固定在现有上柱体上，并在飞轮支撑套11中部焊接齿板支撑座12；
53.3）固定发条机构8与竖向转轴3，并将竖向转轴6竖向穿入转轴支撑座37；
54.4）将单向传动机构7的甩块34、甩块弹簧35、甩块固定板32进行拼装后与内接棘轮28一起放在齿轮托盘36上，将甩块固定板32与竖向转轴6进行连接；
55.5）将环形齿板14与钢制配重块15安装在连接环13上，并将上、下转动飞轮安装在飞轮支撑套11上；
56.6）将齿轮机构9安装到预定位置，保证与飞轮的啮合，并安装齿轮支架51；
57.7）将传动链条30与内接棘轮28和上转动飞轮4的环形齿板14进行连接，保证啮合；
58.8）将两侧发条机构8旋转到一定阻力后连接拦阻索10，保证拦阻索10与下柱体2紧密贴合。
59.在遭遇地震时，聚四氟乙烯板50减小上柱体1与下柱体2之间的摩擦力实现隔震功能；通过两条阻拦索10进行传力，将柱体的侧移转化为竖向转轴6的转动。随后，转动的部分能量通过发条41的变形保存在发条机构8中；竖向转轴6的转动带动单向传动机7构中的甩
块34产生离心作用，当甩块弹簧35的变形达到一定程度后，甩块34可以与内接棘轮28进行啮合，带动内接棘轮28转动，内接棘轮28通过传动链条30带动上转动飞轮4转动，并且内接棘轮28可以实现向传动链条的单向传动，不影响转动飞轮的旋转。上转动飞轮4通过齿轮机构9带动下转动飞轮5反向等速转动，以平衡各自转动的角动量。转动飞轮3在转动时，经过安装在上盖板16和下盖板17上的永磁体磁铁18产生的磁场时，钢制配重块15中产生感应电流利用电磁阻尼进行耗能。当地震减小或者震动方向变化时，发条机构8中的发条41放松，释放储存的变形能拉紧阻拦索10实现柱体复位。将地震能量转化为飞轮的旋转动能，随后通过电磁阻尼原理实现能量的耗散。飞轮的旋转可以增强柱体的稳定性，保持柱体的竖直，并且两个等速反向旋转的相同飞轮相互平衡各自的角动量也防止了柱的扭转；单向传动机构保证在柱体在来回侧移的过程中仅使竖向转轴的转动带动飞轮旋转，不会造成转动的反向传递；通过设置单向传动机构中的弹簧刚度可实现小震情况下耗能装置不参与工作，减小支座的刚度实现更好的隔震效果；利用拦阻索可实现对各个方向侧向位移的限制，配合发条机构可以实现各向位移的自动复位；在柱体上部与下部的连接缝处贴有两层聚四氟乙烯板实现减小摩擦阻力，减小剪切刚度，实现隔震功能；且除了聚四氟乙烯板之外所有部件均位于柱体外侧，方便进行安装及维护。
60.本实用新型的优点在于：1）可将地震能量转化为飞轮的动能，利用角动量稳定原理，有利于维持变形时柱体的竖直，改善传统隔震支座发生位移时柱体弯曲的问题；2）采用电磁阻尼进行耗能，不使用摩擦耗能不使用液压阻尼器，摩擦损耗小无漏液风险，装置无需经常维护；3）采用阻拦索与传动链条进行传力，在地震下各个方向的震动中不会发生剪切破坏；4）机构外置，便于安装及维护；5）可以将本装置叠加，增强耗能能力，实现各个方向地震的震动耗能；6）可以通过更换单向传力机构中的弹簧，调节耗能装置介入的时机；7）可在现有隔震装置外进行加装。
61.本实用新型主要有以下用途：1）防止地震造成柱体发生剪切破坏；2）增强隔震时柱体的稳定性，防止侧移时柱体弯曲；3）耗散地震能，减少地震对上部结构的影响。
62.本实用新型如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接(例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构(例如使用铸造工艺一体成形制造出来) 所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。
63.另外，上述本实用新型公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。
64.本实用新型提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。
65.最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。