技术领域
本发明涉及建筑、墙体、防灾减灾等领域，具体涉及一种变刚度竖向隔振/震支座。
背景技术
北京工业大学闫维明教授在中国发明文本：CN100478539A，提出了一种变刚度变阻尼竖向隔振/震支座,属于结构振动控制领域。包括上、下连接板、具有较小的竖向刚度的预压弹簧、较大的竖向刚度的变刚度补偿弹簧、设置在预压弹簧内的小油阻尼器、设置在补偿弹簧内的大油阻尼器。变刚度补偿弹簧位于下连接板的中心,上端穿入第一补偿支座的第一预留孔中,使补偿弹簧上端处于无约束状态;预压弹簧分布在变刚度补偿弹簧周围;上连接板底面上固定有多个第二补偿支座。大小油阻尼器底端与下连接板固定,上端受第二补偿支座的约束。
CN100478539A的工作过程如下：在平时工作状态下，处于无阻尼弹性工作状态，上部荷载完全由预压弹簧承担，竖向支座的预压弹簧的刚度较小，可以隔离高频微小振动；在地震来临时，补偿弹簧开始工作，增大了隔振支座的竖向抗拉强度和抗拉刚度，避免出现较大的竖向变形危险。
CN100478539A给出了变刚度隔振的技术思想，其主要是通过预压弹簧、补偿弹簧来实现变刚度的构思。
从前述文献可知，变刚度竖向隔振是现今竖向隔振支座的设计思想之一。但是，上述文献设置复杂。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种变刚度竖向隔振/震支座，能够简化隔振/震支座的构造。
本申请的方案如下：
一种变刚度竖向隔振/震支座，包括：第一水平板、第二水平板；在第一水平板与第二水平板之间安装有预压弹簧、第一水平板与第二水平板之间还安装有预应力筋，预应力筋的2个锚具分别锚固在第一水平板的上侧、第二水平板的下侧；通过张拉锚固预应力筋来实现预压弹簧处于预压状态；
在第二水平板的下方设置第三水平板，在第二水平板与第三水平板之间连接有第二弹簧；在第一水平板与第三水平板之间安装有弹簧刚度调节装置；
弹簧刚度调节装置包括：第一水平板下方的压杆、第三水平板上方的套筒、第三弹簧、调节腔体；
第三弹簧的一端与调节腔体的下方连接、另一端与第三水平板的上方连接；压杆进入到调节腔体内，压杆的底部与调节腔体留有距离；在压杆的侧部设置有突出部，压杆的突出部设置在调节腔体内；
调节腔体设置在套筒内；
在静止的竖向荷载G的作用下，第二弹簧提供支撑刚度，设计要求G<预应力筋的预拉力F，其为初始状态；
初始状态下，压杆的底部与调节腔体留有的距离大于等于：（F-G）/K2。
进一步，在初始状态下，突出部与调节腔体的上表面接触；压杆在初始状态下安装，压杆穿过第一水平板，在压杆的外表面设置有螺纹，在压杆的上部设置有2个螺纹帽，2个螺纹帽分别位于第一水平板1的上面与下面，压杆的高度调节好后，然后通过将2个螺纹帽将压杆夹紧在第一水平板，进而固定压杆。
进一步，在套筒的内表面设置有挡块，初始状态下，第二水平板的下表面与挡块之间的距离为（F-G）/K2。
进一步，套筒包括内壁以及外壁，内壁及外壁的横截面为闭合的圆形或者矩形，内壁的大小大于第二水平板的范围，调节腔体设置在内壁与外壁之间；在套筒的内部均布有多个区格，调节腔体以及第三弹簧设置在所述区格中。
进一步，在第一水平板与第三水平板之间安装有粘滞阻尼器，粘滞阻尼器设置在套筒的外壁的外侧。
进一步，在套筒的内壁与第三水平板之间填充有粘滞液，在第一水平板的下方设置活塞杆；所述第一水平板的下方设置活塞杆穿过第二水平板，和/或，第一水平板的下方设置活塞杆设置在第二水平板与套筒的内壁之间。
本发明的优点在于：
（1）随着变形的增大，刚度从K2变成K1K2/(K1+K2)，然后变成，[K1K2/(K1+K2)+K3）]；或者，K2直接变成[K1K2/(K1+K2)+K3）]，K3>K2，满足变形增大，刚度增大。
（2）在套筒7-2的内表面设置有挡块，初始状态下，第二水平板的下表面与挡块之间的距离为（F-G）/K2，隔振支座的刚度为：K2变成K1(要求K1>K2，即为满足随着变形的增大，刚度增大),变成，K1+K3，这与CN100478539A、CN101275442A的教导相同。
（3）在套筒的内壁与第三水平板之间填充有粘滞液，在第一水平板的下方设置活塞杆；所述第一水平板的下方设置活塞杆穿过第二水平板，和/或，第一水平板的下方设置活塞杆设置在第二水平板与套筒的内壁之间，使得隔振支座具有阻尼效果。
附图说明
下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不构成对本发明的任何限制。
图1是实施例一的第一水平板、第二水平板之间有预压弹簧的安装结构。
图2是实施例一的隔振支座设计图。
图3是实施例二的弹簧刚度调节装置的设计图。
图4为实施例二的隔振支座设计图。
图5为实施例二的套筒为圆形的区格设计图。
图6为实施例二的套筒为方形的区格横剖面图。
图7为实施例三的隔振支座设计图。
图8为实施例四的隔振支座设计图。
图9为实施例四的活塞杆的平面分布图。
具体实施方式
实施例一：CN100478539A给出了变刚度隔振的技术思想，其依赖于预压弹簧和补偿弹簧来实现。但是，其存在以下几个问题：
（1）补偿支座在下降时，补偿弹簧受压可以参与工作；然而，补偿弹簧在正常情况下是与补偿支座分离的；在补偿支座上移时，如何也能让补偿弹簧参与受拉，在文献中并不阐述；
（2）预压弹簧能否采用其他方式来实现预压。
本申请的发明起点为解决第二个问题，CN100478539A中的预压初始利用建筑物的重量来实现，然后，这种方式并不利于支座的安装；本申请采用预应力筋来实现弹簧之间的预压。
如图1所示，在第一水平板1与第二水平板2之间安装有预压弹簧4、第一水平板1与第二水平板2之间还安装有预应力筋6，预应力筋6的2个锚具分别锚固在第一水平板1的上侧、第二水平板2的下侧；通过张拉锚固预应力筋6来实现弹簧4的预压状态；
具体受力情况如图2所示，预应力筋6受拉，对第一水平板1与第二水平板2给出了拉力，弹簧4受压，对第一水平板1与第二水平板2给出了压力。
第一水平板1与第二水平板2的结构虽然实现了弹簧的预压，但是其与CN100478539A的设计有以下不同，本申请的第一水平板1与第二水平板2由于预应力筋6的出现，其呈现以下几个特性：
由于预应力筋6的弹性模量远大于弹簧4，因此，第一水平板1在受到的拉力时，其拉力全部会由预应力筋6来承担，第一水平板1以及第二水平板2的表现如同刚体；在第一水平板1受到的压力小于预应力筋6的初始预拉力时，弹簧4不会新的压力，第一水平板1以及第二水平板2的表现也如同刚体；而当第一水平板1受到的压力大于预应力筋6的预拉力时，弹簧4全部承担重量；
预应力筋6采用钢丝、索等，即受压状态下弯曲，无承载力；
CN100478539A提出了变刚度的教导：受力越大，刚度越大。
闫维明教授的CN101275442A提出了变刚度的教导：支座变形越大，刚度越大。
本申请的第一水平板1与第二水平板2构成的装置在压力较小的情况下，表现为刚体，刚度过大，因此，将第一水平板1与第二水平板2构成的装置与其他弹簧并联的情况下，其表现仍然相同：在压力小于预应力筋6初始预压力时，其他的弹簧也不会发生形变。
因此，第一水平板1与第二水平板2构成的装置只能与其他弹簧并联设计。
而从CN100478539A、CN101275442A得到的教导，随着变形的增大，刚度也逐渐增大。
如图2所示，在第二水平板2的下方设置第三水平板3，在第二水平板2与第三水平板3之间连接有第二弹簧3；在第一水平板1与第三水平板3之间安装有弹簧刚度调节装置7；
弹簧刚度调节装置7包括：第一水平板1下方的压杆7-1、第三水平板3上方的套筒7-2、第三弹簧7-3、调节腔体7-4；
第三弹簧7-3的一端与调节腔体7-4的下方连接，另一端与第三水平板3的上方连接；
压杆7-1进入到调节腔体7-4内，压杆的底部与调节腔体7-4留有距离；
在压杆7-1的侧部设置有突出部7-5，压杆7-1的突出部7-5设置在调节腔体7-4内，突出部7-5与调节腔体7-4的上表面留有距离；调节腔体7-4设置在套筒7-2内。
预压弹簧4的刚度记为K1,第二弹簧5的刚度记为K2，第三弹簧7-3的的刚度记为K3。
上述隔振支座的设计如下：
（1）在静止的竖向荷载G的作用下，只有第二弹簧5提供支撑刚度，且其变形为G/K2，其为初始状态；上述设计要求G<预应力筋6的预拉力F；
（2）从初始状态开始，在受到振动时，在第一水平板与第三水平板的之间的位移小于等于（F-G）/K2时，仍然只有第二弹簧5提供支撑刚度；上述设计要求：初始状态下，压杆的底部与调节腔体7-4留有的距离大于等于：（F-G）/K2；
（3）在第一水平板与第三水平板的之间的位移大于（F-G）/K2时，预压弹簧和第二弹簧串联，然后与第三弹簧并联，此时的刚度为[K1K2/(K1+K2)+K3）]，上述设计；
即随着变形的增大，刚度从K2变成K1K2/(K1+K2)，然后变成，[K1K2/(K1+K2)+K3）]；或者，K2直接变成[K1K2/(K1+K2)+K3）]，K3>K2，满足变形增大，刚度增大。
实施例二，为了使得弹簧参与受拉，更加合理的设计应当为：在初始状态下（静力荷载），突出部7-5与调节腔体7-4的上表面；其难点在于如何安装压杆7-1；
压杆7-1在初始状态下安装，压杆7-1穿过第一水平板1，在压杆7-1的外表面设置有螺纹，在压杆7-1的上部设置有2个螺纹帽9，2个螺纹帽9分别位于第一水平板1的上面与下面，压杆7-1的高度调节好后，然后通过将2个螺纹帽9将压杆7-1夹紧在第一水平板1，进而固定压杆7-1。
实施例二：在初始状态下，压杆的底部与调节腔体7-4留有距离大于：（F-G）/K2时，刚度从K2变成K1K2/(K1+K2)，然后变成，[K1K2/(K1+K2)+K3）]；而从K2变成K1K2/(K1+K2)，其刚度变小，与CN100478539A、CN101275442A的教导不同。
在套筒7-2的内表面设置有挡块，初始状态下，第二水平板的下表面与挡块之间的距离为（F-G）/K2，隔振支座的刚度为：K2变成K1(要求K1>K2，即为满足随着变形的增大，刚度增大),变成，K1+K3。
套筒7-2包括内壁以及外壁，内壁及外壁的横截面为圆形或者矩形，内壁的大小大于第二水平板的范围，调节腔体7-4设置在内壁与外壁之间；
在套筒7-2的内部均布有多个区格，调节腔体7-4以及第三弹簧设置在所述区格中；
实施例三：在第一水平板与第三水平板之间安装有粘滞阻尼器11，粘滞阻尼器设置在套筒7-2的外壁的外侧。
实施例四：套筒7-2的内壁闭合，在套筒7-2的内壁与第三水平板之间填充有粘滞液，在第一水平板的下方设置活塞杆12；所述第一水平板的下方设置活塞杆12穿过第二水平板，和/或，第一水平板的下方设置活塞杆12设置在第二水平板与套筒7-2的内壁之间。
以上所举实施例为本发明的较佳实施方式，仅用来方便说明本发明，并非对本发明作任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。
