[發明專利]一種附帶豎向減震功能的水平向負剛度裝置

有效

• 申請號: 201710138945.3
• 申請日: 2017-03-09
• 公開（公告）號: CN106968499B
• 公開（公告）日: 2019-06-25
• 發明（設計）人: 任天嬌;楊巧榮;何文福;冉茂來
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: E04H9/02
• 分類號: E04H9/02;E04B1/98
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 陸聰明

本發明涉及一種附帶豎向減震功能的水平向負剛度裝置，包括球鉸上連接板，球鉸下連接板，球鉸，拱球面，預壓碟形彈簧，粘滯阻尼器，限位桿，支承底座，螺帽，內六角螺栓；所述球鉸上連接板與球鉸下連接板通過內六角螺栓固定連接，所述球鉸嵌入球鉸下連接板固定，所述球鉸與拱球面承壓接觸；所述預壓碟形彈簧上部與拱球面焊接連接，下部與支承底座焊接連接；所述粘滯阻尼器布置于預壓碟形彈簧內徑處，所述粘滯阻尼器上部與拱球面焊接連接，下部與支承底座焊接連接，粘滯阻尼器與預壓碟形彈簧協同工作，同時產生負剛度和阻尼力；所述限位桿與拱球面和支承底座通過螺帽連接，實現碟形彈簧預壓狀態，所述限位桿對稱布置于拱球面兩側。

技術領域

本發明屬于隔震技術領域，具體涉及一種附帶豎向減震功能的水平向負剛度裝置。

背景技術

基礎隔震是目前應用最為廣泛的結構振動控制技術。對于傳統的被動隔震技術要實現低頻隔震，必須減小結構的自振頻率，即減小結構的剛度。但基礎隔震在一定程度上增加了結構的剛度，造成結構的自振頻率增加，加速度響應放大。

采用隔震體系的結構在強震下會產生很大的水平位移，必須加以控制才能保證整個結構的抗震安全性，避免支座進入大變形所引起的硬化和碰撞等現象。

發明內容

針對現有技術存在的缺陷，本發明的目的是提供一種附帶豎向減震功能的水平向負剛度裝置，使得該裝置與隔震支座并聯應用于隔震結構，用于實現隔震層較低水平剛度和強震下更好的隔震控制效果。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種附帶豎向減震功能的水平向負剛度裝置，包括球鉸上連接板，球鉸下連接板，球鉸，拱球面，預壓碟形彈簧，粘滯阻尼器，限位桿，支承底座，螺帽，內六角螺栓；所述球鉸上連接板與球鉸下連接板通過內六角螺栓固定連接，所述球鉸嵌入球鉸下連接板固定，所述球鉸與拱球面承壓接觸；所述預壓碟形彈簧上部與拱球面焊接連接，下部與支承底座焊接連接；所述粘滯阻尼器布置于預壓碟形彈簧內徑處，所述粘滯阻尼器上部與拱球面焊接連接，下部與支承底座焊接連接，粘滯阻尼器與預壓碟形彈簧協同工作，同時產生負剛度和阻尼力；所述限位桿與拱球面和支承底座通過螺帽連接，實現碟形彈簧預壓狀態，所述限位桿對稱布置于拱球面兩側；所述球鉸上連接板和支承底座均設置有通孔，以便其固定在外部結構上。

所述球鉸下連接板設置有第一曲面，所述第一曲面為球鉸下連接板上凹陷的曲面，所述第一曲面與球鉸的半徑一致；所述球鉸下方設置有第二曲面，所述第二曲面為球鉸上凹陷的曲面，所述第二曲面與拱球面曲率半徑一致；所述拱球面上方設置有第三曲面，所述第三曲面為拱球面凸起的曲面，所述第三曲面與拱球面曲率半徑一致；所述第二曲面與第三曲面承壓接觸；所述第二曲面和第三曲面的配合，能使球鉸在拱球面上滑動；第一曲面和球鉸的配合，能使球鉸在拱球面上滑動的同時也能相對球鉸下連接板轉動；所述球鉸在拱球面上滑動時，產生垂直于第三曲面的正壓力，以提供負剛度水平恢復力。

所述預壓碟形彈簧按等邊三角形布置于拱球面下部，使得整套裝置穩定，預壓碟形彈簧變形只在垂直方向發生，且預壓碟形彈簧恢復原長，負剛度裝置即失效。

所述第三曲面、球鉸表面、第一曲面和第二曲面均采用聚四氟乙烯板。

與現有技術相比，本發明具有如下突出優點：

通過預壓碟形彈簧，當球鉸在拱球面上滑動時，產生垂直于拱球面的正壓力，提供負剛度水平恢復力。由于碟形彈簧剛度大的特點，微小的變形即能產生較大的水平負剛度，降低隔震層剛度，有效控制隔震層的加速度響應。

通過附加粘滯阻尼器，運動過程中，碟形彈簧與阻尼器協同工作，同時產生負剛度和阻尼力，解決單一負剛度使得隔震結構位移放大的現象，有效控制隔震結構位移，解決強震下核電結構位移過大的現象。

通過等邊三角形三點布置預壓碟形彈簧，整套裝置結構穩定；且通過限位桿的作用，防止結構搖擺，保證預壓碟形彈簧只在垂直方向發生變形。