一种刚度可变竖向震振双控支座的制作方法

本发明涉及一种隔震/振装置，属于结构隔震与振动控制，特别是一种刚度可变竖向震振双控支座。

背景技术：

1、我国处于两大地震带交汇点，使得我国地震频发，并且具有地震烈度高、破坏性大的特性。结构被动隔震减震控制技术始于20世纪70年代，由于其对结构地震响应的出色控制，得到了广大学者的关注，展开了广泛研究并在实际工程当中得到广泛应用。在高烈度区尤其是在发震断层或震中附近，竖向地震分量较大，对建筑物的破坏作用不容忽视。

2、同时随着城市轨道交通的发展，尤其是轨道距离建筑较近时，列车运行会引起建筑结构振动，对建筑物的安全和人们居住舒适度造成影响。近年来“工业上楼”得到大力推广，建筑物内部机器设备的运行，同样会引起建筑物的振动超标，影响结构安全与人的舒适度。

3、竖向隔震/振技术的研发多数是伴随着隔震/振支座的研发进行的，目前所研发的隔震/振支座只适用于地震或者地铁/机械振动，不能根据所遭受的激励不同而进行性能变化。结构在其全生命周期中可能遭受多种类型外部激励，亟需发明一种可根据所受激励作用不同而进行性能自调节的支座。

技术实现思路

1、本发明旨在设计一种刚度可变竖向震振双控支座，力学性能可根据所受激励的不同而改变，对于地震及地铁、机械运行引起的振动均有控制效果，以解决目前支座适用场景单一的工程问题。

2、本发明采取以下技术方案：

3、一种刚度可变竖向震振双控支座，包括相互嵌套的上筒体、下筒体；所述上筒体具有一上限位连接板1以及向下伸出的下伸外筒13，所述下筒体具有一下限位连接板2及向上伸出的上伸外筒17，所述下伸外筒13与上伸外筒17相互套接；所述上限位连接板1中心向下伸出一下伸内齿杆14，所述下限位连接板2上通过下固定螺栓11贴合固定一内限位连接板4，所述内限位连接板4向上正对下伸内齿杆14伸出一上伸内固定齿杆18；所述上筒体、下筒体围成的内部空间内设有内限位支撑部件，所述内限位支撑部件具有一水平的内限位导向板3，所述内限位导向板3中心向上伸出一上伸内齿筒15，向下伸出一下伸内齿筒16，所述上伸内齿筒15与所述下伸内齿杆14插入式咬合，所述上伸内固定齿杆18与所述下伸内齿筒16插入式咬合；所述上伸外筒17通过侧固定螺栓10与固定限位挡块9固定连接，所述固定限位挡块9下端与内限位导向板3上表面接触，使内限位导向板3无法向上运动；所述上伸内齿筒15外侧套设第一弹簧组件，所述下伸内齿筒16外侧套设第二弹性组件，所述第二弹簧组件具有预变形压力；上伸外筒17内部填充阻尼液12。

4、优选的，所述第一弹簧组件包括一阶弹簧5，一阶弹簧5之间设有一阶隔板6；所述第二弹簧组件包括二阶弹簧7，二阶弹簧7之间设有二阶隔板8。

5、优选的，下伸外筒13内径不小于上伸外筒17外径。

6、优选的，下伸内齿杆14与上伸内齿筒15相互交错咬合，咬合部分横截面轮廓为圆形；上伸内固定齿杆18与下伸内齿筒16相互交错咬合，咬合部分横截面轮廓为圆形。

7、进一步的，所述一阶弹簧5和二阶弹簧7所采用弹簧种类为碟形弹簧、波形弹簧、螺旋弹簧中的一种。

8、优选的，通过固定限位挡块9对内限位导向板3进行限位固定，使其无法向上运动从而保持二阶弹簧7的预压变形，维持预压力。

9、一种刚度可变竖向震振双控支座的工作方法，当支座上部结构遭受外部激励作用导致支座发生较小压缩变形时，上限位连接板1向下运动，一阶弹簧5发生压缩变形，所产生的弹性力小于二阶弹簧7预压力，内限位导向板3不发生运动，在此过程中仅一阶弹簧5发生变形，支座刚度为较大的一阶刚度；随着外部激励的改变或者变大，支座发生较大压缩变形，上限位连接板1向下发生较大变形，使一阶弹簧5发生较大压缩变形，压缩变形所产生的弹性力超过二阶弹簧7预压力，内限位导向板3随一阶弹簧5的压缩变形共同向下运动，带动二阶弹簧7发生压缩变形，这个过程中一阶弹簧5和二阶弹簧7共同发生压缩变形，支座刚度变为较小的二阶刚度，实现整体刚度变化；支座变形过程中各部件之间的摩擦作用以及对于阻尼液12的剪切与挤压作用起到耗能作用。

10、本发明的有益效果在于：

11、1)通过固定限位挡块对内限位导向板进行限位固定，使其无法向上运动从而保持二阶弹簧的预压变形，维持预压力；

12、2)当支座上部结构遭受外部激励作用导致支座发生较小压缩变形时，一阶弹簧发生压缩变形所产生的弹性力小于二阶弹簧预压力，压缩过程中仅一阶弹簧发生变形，支座刚度为较大的一阶刚度；

13、3)当支座发生较大压缩变形时，一阶弹簧受压所产生的弹性力大于二阶弹簧预压力，一阶弹簧与二阶弹簧共同变形，支座刚度变为较小的二阶刚度，实现整体刚度变化；

14、4)支座变形过程中各部件之间的摩擦作用以及对于阻尼液的剪切与挤压作用起到耗能作用；

15、5)刚度可变竖向震振双控支座中各部件均可在工厂中进行规格化批量加工，构件主要采用螺纹或高强螺栓进行拼装固定，便于维修更换。

16、6)利用刚度可变竖向震振双控支座，使常规支座性能不可变、适用场景单一的问题得以解决，充分发挥了震振双控支座的隔震/振能力，可以根据外部激励条件的变化调整构件刚度等力学性能，自动调节适应当前外部激励条件，进一步加强了结构在风振、地铁振动、机器振动和地震作用复合激励作用下的人体舒适度与结构安全性。

技术特征：

1.一种刚度可变竖向震振双控支座，其特征在于：

2.如权利要求1所述的刚度可变竖向震振双控支座，其特征在于：所述第一弹簧组件包括一阶弹簧(5)，一阶弹簧(5)之间设有一阶隔板(6)；所述第二弹簧组件包括二阶弹簧(7)，二阶弹簧(7)之间设有二阶隔板(8)。

3.如权利要求1所述的刚度可变竖向震振双控支座，其特征在于：下伸外筒(13)内径不小于上伸外筒(17)外径。

4.如权利要求1所述的刚度可变竖向震振双控支座，其特征在于：下伸内齿杆(14)与上伸内齿筒(15)相互交错咬合，咬合部分横截面轮廓为圆形；上伸内固定齿杆(18)与下伸内齿筒(16)相互交错咬合，咬合部分横截面轮廓为圆形。

5.如权利要求2所述的刚度可变竖向震振双控支座，其特征在于：所述一阶弹簧(5)和二阶弹簧(7)所采用弹簧种类为碟形弹簧、波形弹簧、螺旋弹簧中的一种。

6.如权利要求1所述的刚度可变竖向震振双控支座，其特征在于：通过固定限位挡块(9)对内限位导向板(3)进行限位固定，使其无法向上运动从而保持二阶弹簧(7)的预压变形，维持预压力。

7.一种如权利要求2-6所述的刚度可变竖向震振双控支座的工作方法，其特征在于：当支座上部结构遭受外部激励作用导致支座发生较小压缩变形时，上限位连接板(1)向下运动，一阶弹簧(5)发生压缩变形，所产生的弹性力小于二阶弹簧(7)预压力，内限位导向板(3)不发生运动，在此过程中仅一阶弹簧(5)发生变形，支座刚度为较大的一阶刚度；随着外部激励的改变或者变大，支座发生较大压缩变形，上限位连接板1向下发生较大变形，使一阶弹簧(5)发生较大压缩变形，压缩变形所产生的弹性力超过二阶弹簧(7)预压力，内限位导向板(3)随一阶弹簧(5)的压缩变形共同向下运动，带动二阶弹簧(7)发生压缩变形，这个过程中一阶弹簧(5)和二阶弹簧(7)共同发生压缩变形，支座刚度变为较小的二阶刚度，实现整体刚度变化；支座变形过程中各部件之间的摩擦作用以及对于阻尼液(12)的剪切与挤压作用起到耗能作用。

技术总结本发明涉及一种刚度可变竖向震振双控支座，上限位连接板中心向下伸出一下伸内齿杆，下限位连接板上通过下固定螺栓贴合固定一内限位连接板，内限位连接板向上正对下伸内齿杆伸出一上伸内固定齿杆；内限位支撑部件具有一水平的内限位导向板，内限位导向板中心向上伸出一上伸内齿筒，向下伸出一下伸内齿筒，上伸内齿筒与下伸内齿杆插入式咬合，上伸内固定齿杆与下伸内齿筒插入式咬合；上伸外筒通过侧固定螺栓与固定限位挡块固定连接，固定限位挡块下端与内限位导向板上表面接触，使内限位导向板无法向上运动；上伸内齿筒外侧套设第一弹簧组件，下伸内齿筒外侧套设第二弹性组件，第二弹簧组件具有预变形压力；上伸外筒内部填充阻尼液。技术研发人员：田坤,郑昊,兰学平,吉峰,赵翰博受保护的技术使用者：上海市建筑科学研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/10/17