本發(fā)明涉及一種建筑防振動(或震動)裝置，具體涉及三維隔震裝置。

背景技術(shù)：

三維隔震裝置是一種設(shè)在建筑物與基礎(chǔ)之間的防震隔離裝置，能從多維度有效吸收、耗散外部輸入的能量，從而達到保護建筑物安全的目的。三維隔震裝置通常由豎向隔震支座和水平隔震支座組合而成，兩者分別吸收豎向和水平地震波。

眾所周知，三維隔震裝置的發(fā)展依賴于阻尼器的技術(shù)進步。目前，真正入實際應(yīng)用的主流的阻尼器主要有三大類，即疊層橡膠阻尼器、金屬彈簧阻尼器(主要是碟形彈簧和螺旋彈簧)和粘彈性阻尼器(不能承擔(dān)較大的靜載)。因此，現(xiàn)有三維隔震支座絕大部分都是上述阻尼器的組合，而且基本上都是疊層橡膠阻尼器與金屬彈簧阻尼器上下串聯(lián)。為了克服疊層橡膠抗拉能力弱、碟形彈簧不能拉以及螺旋彈簧初始剛度低和拉伸與壓縮特性不同的缺點，有一些三維隔震支座在疊層橡膠阻尼器的增設(shè)了抗拉結(jié)構(gòu)(如在四周增設(shè)鋼絲繩)，也有一些三維隔震支座將金屬彈簧阻尼器與粘彈性阻尼器(或其它可拉伸材料，如菱形鋼板等)復(fù)合，利用金屬彈簧阻尼器承擔(dān)靜載和壓縮減震，利用粘彈性阻尼器拉伸、壓縮耗能。但是，多種彈性元件復(fù)合的阻尼器，不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且設(shè)計時需要考慮水平和豎向關(guān)聯(lián)程度，計算十分復(fù)雜。

公開號為CN1560395A的專利申請所公開了一種三維隔震系統(tǒng)，該系統(tǒng)是在普通的鉛芯疊層橡膠隔震器上串聯(lián)組合碟形彈簧和設(shè)在碟形彈簧導(dǎo)向軸中心孔內(nèi)的粘彈性阻尼器實現(xiàn)的。但是，由于粘彈性材料與碟形彈簧的阻尼特性差別較大，而且兩者的關(guān)聯(lián)程度有多大，這些都是要通過實驗來確定的；尤其是，當(dāng)所述三維隔震系統(tǒng)由受壓向受拉過渡時，雖然碟形彈簧不起作用，但是碟形彈簧所儲存的能量會疊加到粘彈性阻尼器上，使粘彈性阻尼器獲得較大的初始加速度，而粘彈性阻尼器則是一種速度敏感型阻尼器，顯然碟形彈簧所儲存的能量對粘彈性阻尼器的影響不容忽視，而該影響要如何計算呢，則是一件困難的事。再如公開號為CN101761147A的專利申請所公開的一種三維隔震裝置，該裝置受壓向受拉過渡時，其中六只碟形彈簧儲存的能量也會通過螺桿傳遞到菱形鋼板阻尼器上，同樣也存在設(shè)計計算困難的問題。此外，CN101761147A專利申請的方案中的滑塊、滑動導(dǎo)軌和高強拉索所構(gòu)成的水平限位和抗拉機構(gòu)，不僅使設(shè)計計算困難，而且還增加了整個隔震系統(tǒng)的復(fù)雜程度。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種螺旋彈簧三維隔震支座，該三維隔震支座僅采用一種阻尼器，不僅結(jié)構(gòu)簡單，而且可抗傾覆。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是：

一種螺旋彈簧三維隔震支座，該支座包括相互平行的上連接板、下連接板和設(shè)在上連接板與下連接板之間設(shè)有四只反壓式螺旋彈簧阻尼器，每一反壓式螺旋彈簧阻尼器兩頭的連接桿與上連接板和下連接板之間分別由萬向球頭連接在一起，形成一相對兩個側(cè)面分別對稱的四棱臺結(jié)構(gòu)；

所述的反壓式螺旋彈簧阻尼器包括一導(dǎo)向套，該導(dǎo)向套的一頭設(shè)有第一端蓋，另一頭設(shè)有第二端蓋；所述的導(dǎo)向套內(nèi)同軸設(shè)有金屬螺旋彈簧，一驅(qū)動構(gòu)件由第一端蓋的外側(cè)伸進所述的導(dǎo)向套內(nèi)，該驅(qū)動構(gòu)件包括動壓板和連接桿，其中所述動壓板位于金屬螺旋彈簧的頭部，所述連接桿設(shè)在動壓板上并沿導(dǎo)向套的軸線延伸出導(dǎo)向套，末端設(shè)有球頭；所述的第二端蓋的外表面設(shè)有另一連接桿，該連接桿與驅(qū)動構(gòu)件中的連接桿同軸，且末端設(shè)有另一球頭；

所述的導(dǎo)向套內(nèi)還設(shè)有反壓裝置，該反壓裝置包括兩組數(shù)量分別至少為三根的預(yù)壓鋼索和兩塊浮動壓板，其中，

所述的兩塊浮動壓板，一塊設(shè)在所述動壓板與金屬螺旋彈簧之間，另一塊設(shè)在第二端蓋與金屬螺旋彈簧之間；

所述的兩組預(yù)壓鋼索分別繞導(dǎo)向套的軸線以直線狀態(tài)對稱分布于所述金屬螺旋彈簧的中心孔內(nèi)，且，一組預(yù)壓鋼索中每一根預(yù)壓鋼索的一頭固定在與動壓板相鄰的浮動壓板上，另一頭穿過與第二端蓋相鄰的浮動壓板由鋼索自鎖錨具固定在第二端蓋上；另一組預(yù)壓鋼索中每一根預(yù)壓鋼索的一頭固定在與第二端蓋相鄰的浮動壓板上，另一頭穿過與動壓板相鄰的浮動壓板由另一鋼索自鎖錨具固定在動壓板上；

所述的浮動壓板上在穿過所述預(yù)壓鋼索的位置分別設(shè)有穿過該預(yù)壓鋼索的通孔，該通孔的孔徑大于所穿設(shè)的預(yù)壓鋼索的直徑；

張緊兩組預(yù)壓鋼索，使所述的兩塊浮動壓板之間的距離等于將金屬螺旋彈簧壓縮至預(yù)設(shè)剛度的長度。

上述方案中，所述的鋼索自鎖錨具由安裝孔、夾爪和防松螺栓構(gòu)成，其中，

所述的安裝孔設(shè)在所述第二端蓋或動壓板上并由一段錐孔和一段螺紋孔組成，其中，所述錐孔位于靠近浮動壓板的一側(cè)，且尖頭指向浮動壓板，所述螺紋孔位于遠離浮動壓板的一側(cè)；

所述的夾爪為與所述錐孔相匹配圓錐形，并由3-5瓣組成，其體內(nèi)沿軸線設(shè)有夾持預(yù)壓鋼索的裝夾孔；

所述的防松螺栓與所述螺紋孔相匹配，且體內(nèi)沿軸線設(shè)有直徑大于所述預(yù)壓鋼索直徑的圓孔；

所述的夾爪安裝在所述錐孔內(nèi)，防松螺栓安裝在所述螺紋孔內(nèi)。

由上述鋼索自鎖錨具可見，將所述兩組預(yù)壓鋼索的一頭分別固定在所述的浮動壓板上，另一頭分別由所述的鋼索自鎖張緊錨具的裝夾孔和圓孔中穿出，這樣即可把露出的繩頭系接在牽引張拉機上，在牽引張拉的同時采用張力檢測儀監(jiān)視張力。當(dāng)所述預(yù)壓鋼索張緊至預(yù)設(shè)的張力時，擰動防松螺栓即可推動所述夾爪將預(yù)壓鋼索夾緊并鎖死，即使在振動過程中兩組預(yù)壓鋼索反復(fù)張緊、松馳的情況下也不會松動。

上述方案中，所述的預(yù)壓鋼索可以是鋼絲繩，也可以是預(yù)應(yīng)力鋼鉸線。

上述方案中，所述的反壓式螺旋彈簧阻尼器與下連接板之間的夾角可根據(jù)整個支座所承擔(dān)的靜載荷以及預(yù)設(shè)的地震烈度進行選擇。

本發(fā)明所述的阻尼器具有如下有益效果：

(1)由于每一反壓式螺旋彈簧阻尼器所承受的軸向外力無論是正向還是反向，金屬螺旋彈簧均能產(chǎn)生彈性壓縮變形而減震，因此本發(fā)明所述的三維隔震支座可隔離地震波的水平方向分量、豎向分量和扭轉(zhuǎn)分量，進而實現(xiàn)真正意義上的三維隔震。

(2)整個支座主要由兩塊連接板和四只同樣的反壓式螺旋彈簧阻尼器組成，不但結(jié)構(gòu)簡捷，而且力的傳遞路線清晰、明確，大大降低了設(shè)計計算難度。

(3)改變預(yù)壓鋼索的長度即可改變每一反壓式螺旋彈簧阻尼器的初始剛度，因此可根據(jù)每一支座所要承擔(dān)的靜載來計算每一阻尼器的初始剛度，進而保證在撤離支撐后建筑物的豎向位移小，甚至不產(chǎn)生豎向位移?？梢姳景l(fā)明所述的三維隔震支座既適合新建的建筑物隔震，也適合已有建筑物的隔震改造。

(4)不僅可實現(xiàn)真正意義上的三維隔震，而且還具有抗傾覆的作用。

附圖說明

圖1～4為本發(fā)明所述支座的一個具體實施例(采用近似畫法)的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，圖1為主視圖，圖2為左視圖，圖3俯視圖，圖4為圖1中局部Ⅰ的放大圖。

圖5～10為圖1～4所示實施例中反壓式螺旋彈簧阻尼器的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，圖5為主視圖(剖視)，圖6為圖5的A—A剖視圖(圖中省略預(yù)壓鋼索)，圖7為圖5的B—B剖視圖(圖中省略預(yù)壓鋼索)，圖8為圖5中局部Ⅱ的放大圖，圖9為圖8的C—C剖視圖，圖10為圖5中局部Ⅲ的放大圖。

具體實施方式

參見圖1～4，本例中的三維隔震支座包括相互平行的上連接板1、下連接板2和設(shè)在上連接板1與下連接板2之間設(shè)有四只反壓式螺旋彈簧阻尼器3；每一反壓式螺旋彈簧阻尼器3兩頭的連接桿3-1與上連接板1和下連接板2之間分別由萬向球頭連接在一起，形成一左右兩個側(cè)面對稱、前后兩個側(cè)面對稱的四棱臺結(jié)構(gòu)。本例中所述的反壓式螺旋彈簧阻尼器3與下連接板2之間的夾角為70°。

上述反壓式螺旋彈簧阻尼器3兩頭的連接桿3-1與上連接板1和下連接板2之間的萬向球頭連接結(jié)構(gòu)相同，以下以連接桿3-1與下連接板2之間的萬向球頭連接結(jié)構(gòu)為例進行描述。參見圖1和圖4，上述反壓式螺旋彈簧阻尼器3下頭的連接桿3-1與下連接板2之間的萬向球頭連接結(jié)構(gòu)包括下連接板2上的球窩、反壓式螺旋彈簧阻尼器3下頭的球頭3-2和蓋板4，其中，所述的蓋板4的中部設(shè)有球面孔，反壓式螺旋彈簧阻尼器3下頭的球頭3-2由該球面孔扣于連接板2上的球窩內(nèi)，覆蓋4由四只螺栓5固定在下連接板2上。所述的球面孔的內(nèi)壁上設(shè)有環(huán)形槽，槽內(nèi)設(shè)有密封圈6，以避免萬向球頭連接的結(jié)構(gòu)內(nèi)的潤滑劑漏出。

參見圖5～10，上述三維隔震支座中的的反壓式螺旋彈簧阻尼器3包括一導(dǎo)向套3-3，該導(dǎo)向套3-3的上頭設(shè)有第一端蓋3-4，下頭設(shè)有第二端蓋3-5；所述的導(dǎo)向套3-3內(nèi)同軸設(shè)有金屬螺旋彈簧3-6，一驅(qū)動構(gòu)件由第一端蓋3-4的外側(cè)伸進所述的導(dǎo)向套3-3內(nèi)，該驅(qū)動構(gòu)件包括動壓板3-7和連接桿3-1，其中動壓板3-7位于金屬螺旋彈簧3-6的頭部，連接桿3-1設(shè)在動壓板3-7上并沿導(dǎo)向套3-3的軸線延伸出導(dǎo)向套3-3，末端設(shè)有球頭3-2；所述的第二端蓋3-5的外表面設(shè)有另一連接桿3-1，該連接桿與驅(qū)動構(gòu)件中的連接桿3-1同軸，且末端設(shè)有另一球頭3-2。為了便于裝配，所述的球頭3-2與連接桿3-1之間采用螺紋固定連接在一起。

參見圖5～10，所述的導(dǎo)向套3-3內(nèi)還設(shè)有反壓裝置，該反壓裝置包括兩組數(shù)量分別為四根的預(yù)壓鋼索3-8和兩塊浮動壓板3-9，其中，

所述的兩塊浮動壓板3-9，一塊設(shè)在所述動壓板3-7與金屬螺旋彈簧3-6之間，另一塊設(shè)在第二端蓋3-5與金屬螺旋彈簧3-6之間；

所述的兩組預(yù)壓鋼索3-8分別繞導(dǎo)向套3-3的軸線以直線狀態(tài)對稱分布于所述金屬螺旋彈簧3-6的中心孔內(nèi)，且，一組預(yù)壓鋼索3-8中每一根預(yù)壓鋼索3-8的一頭由吊環(huán)螺釘3-12固定在與動壓板3-7相鄰的浮動壓板3-9上，另一頭穿過與第二端蓋3-5相鄰的浮動壓板3-9由鋼索自鎖錨具10固定在第二端蓋3-5上；另一組預(yù)壓鋼索3-8中每一根預(yù)壓鋼索3-8的一頭由另一吊環(huán)螺釘3-12固定在與第二端蓋3-5相鄰的浮動壓板3-9上，另一頭穿過與動壓板3-7相鄰的浮動壓板3-9由另一鋼索自鎖錨具10固定在動壓板3-7上；所述的預(yù)壓鋼索3-8為預(yù)應(yīng)力鋼鉸線，并按常規(guī)的方法系接固定在吊環(huán)螺釘3-12的圓環(huán)上；

所述的浮動壓板3-9上在穿過所述預(yù)壓鋼索3-8的位置分別設(shè)有穿過該預(yù)壓鋼索3-8的通孔3-11，該通孔3-11的孔徑大于所穿設(shè)的預(yù)壓鋼索3-8的直徑。

參見圖5和圖10，所述的鋼絲繩自鎖張緊錨具10由設(shè)在動壓板3-7或第二端蓋3-5上的安裝孔10-1、夾爪10-2和防松螺栓10-3構(gòu)成；所述的安裝孔10-1由一段錐孔和一螺紋孔組成，其中，所述錐孔位于靠近浮動壓板3-9的一側(cè)，且尖頭指向浮動壓板3-9，所述螺紋孔位于遠離浮動壓板3-9的一側(cè)；所述的夾爪10-2為與所述錐孔相匹配圓錐形，并由3瓣組成，其體內(nèi)沿軸線設(shè)有夾持預(yù)壓鋼索3-8的裝夾孔；所述的防松螺栓10-3與所述螺紋孔相匹配，且體內(nèi)沿軸線設(shè)有直徑大于所述預(yù)壓鋼索3-8直徑的圓孔；所述的夾爪10-2安裝在所述錐孔內(nèi)，防松螺栓10-3安裝在所述螺紋孔內(nèi)。裝配時，將相應(yīng)的預(yù)壓鋼索3-8的另一頭被夾持在夾爪10-2的裝夾孔內(nèi)，末端自防松螺栓10-3的圓孔中穿出。

參見圖5和圖10，按本例的方案制作組裝好所述反壓式螺旋彈簧阻尼器3后，把露出的預(yù)壓鋼索3-8的繩頭分別系接在牽引張拉機上，在牽引張拉的同時采用張力檢測儀監(jiān)視張力。當(dāng)所述預(yù)壓鋼絲繩3-8張緊至早期剛度所需的張力時，擰動防松螺栓10-3即可推動所述夾爪10-2將預(yù)壓鋼絲繩3-8夾緊并鎖死。如此，張緊兩組預(yù)壓鋼索3-8，使所述的兩塊浮動壓板3-9之間的距離等于將金屬螺旋彈簧3-6壓縮至預(yù)設(shè)剛度的長度。

參見圖5，反壓式螺旋彈簧阻尼器3受到軸向的外部載荷時，無論外部載荷是壓力還是拉力，只要其的小于上述預(yù)壓力，金屬螺旋彈簧3-6是不會繼續(xù)變形的。當(dāng)外部載荷大于所述預(yù)壓力時，若外部載荷為壓力，所述動壓板3-7推動與其相鄰的浮動壓板3-9壓縮金屬螺旋彈簧3-6產(chǎn)生彈性變形而減震；若外部載荷為拉力，所述兩組預(yù)壓鋼絲繩3-8分別牽拉兩塊浮動壓板3-9壓縮金屬螺旋彈簧3-6產(chǎn)生彈性變形而減。

參見圖1和圖3，假設(shè)將上連接板1固定在建筑物上，下連接板2固定在基礎(chǔ)上，那么，如果地震波產(chǎn)生一從左向右的水平推力，下連接板2便向右移動，四只反壓式螺旋彈簧阻尼器3則分別繞上部的球頭3-2逆時針轉(zhuǎn)動，三維隔震支座左側(cè)的兩只反壓式螺旋彈簧阻尼器3被壓縮，左側(cè)的兩只反壓式螺旋彈簧阻尼器3則被拉伸；如果地震波產(chǎn)生一向下的拉力，四只反壓式螺旋彈簧阻尼器3同時被拉伸；如果地震波產(chǎn)生一轉(zhuǎn)動力矩(無論是順時針還是逆時針)，四只反壓式螺旋彈簧阻尼器3也被同時拉伸；同理，如果建筑物往一側(cè)傾覆時，則有兩只反壓式螺旋彈簧阻尼器3被拉伸，另兩只反壓式螺旋彈簧阻尼器3被壓縮。本發(fā)明所述三維隔震支座的其它受力狀態(tài)的工作原理公眾可自行分析。

由上述分析可見，本發(fā)明所述三維隔震支座不僅可實現(xiàn)真正意義上的三維隔震，而且還具有抗傾覆的作用。