[發明專利]變剛度三維隔震方法和裝置

有效

• 申請號: 201910797714.2
• 申請日: 2019-08-27
• 公開（公告）號: CN110468695B
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 石運東;董文青;王旋;劉宏睿
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: E01D19/04
• 分類號: E01D19/04;E04B1/36;E04B1/98;E04H9/02
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 劉國威

本發明屬于土木工程以及機械工程領域和隔震技術領域，為提出一種具有足夠豎向承載力與豎向變剛度控制能力，同時水平向也具有適宜剛度的新型變剛度三維隔震裝置及方法，保證三維隔震裝置的整體穩定性和工作安全性。為此，本發明采取的技術方案是，變剛度三維隔震方法和裝置，包括上部的豎向隔震系統、下部的疊層橡膠支座及連接部件；豎向隔震系統包括豎向隔震器頂部連接板、滾珠、四周側板、縱向加勁肋、上部限位塊、一層主彈簧、中間層連接板、中間層彈簧、下層連接板、下層鋼塊、底部限位塊、底層彈簧、中部限位塊、高強螺栓、豎向隔震器底部連接板。本發明主要應用于機械工程隔振設計場合。

技術領域

本發明屬于土木工程以及機械工程領域和隔震技術領域，涉及一種具有足夠豎向承載力與豎向變剛度控制能力，同時水平向也具有適宜剛度的新型變剛度三維隔震裝置及方法，適用于工業與民用建筑、橋梁、地下建筑等領域的隔震。

背景技術

對于地震災害多發的國家，如何對建筑工程進行隔震、減震設計是一個重要的問題和發展方向。在結構震動控制領域，隔震技術的研究和發展最為成熟，近年來得到廣大學者和工程師的關注和研究。目前，隔震耗能技術的研究主要集中在水平隔震的方向，針對結構豎向隔震研究較少。豎向地震作用同樣會對建筑物造成嚴重災害，一方面，地面運動是復雜的三向運動，根據已有的唐山地震、Chichi earthquake、Kobe earthquake、山谷地震、汶川地震等國內外近年發生的(特)大地震中獲得的地震時程記錄和震害數據可知，在高烈度區，尤其在近斷層地區，地震動的豎向作用分量往往比較強烈，多次實測到地震動豎向加速度峰值超過水平加速度峰值，成為導致結構倒塌破壞的主要原因。另外，研究與實際震害發現，地震中雖然結構并未嚴重破壞，但豎向地震作用可能造成內部非結構物的嚴重損壞，從而造成結構重要功能缺失并引發經濟上的巨大損失，甚至阻礙地震中人類的逃生。由此可見，有必要研發可以同時實現水平隔震和豎向隔震的三維隔震裝置。

地震作用下，結構的豎向震動控制相對于水平震動控制具有更大的難度。由于結構的豎向剛度相對更大，普通的減震措施(如各類阻尼器)較難發揮有效作用。在結構豎向振動中，樓板的振動對結構存在的影響較大，但是由于結構開敞空間的要求，對樓板施加減震措施比較困難。針對以上情況，通過在現有的水平隔震基礎上，開發三維隔震技術成為解決結構豎向振動的重要途徑。

在三維隔震方面，國內外學者均做了大量的研究，并研發出很多種可用于工程實際的三維隔震支座，例如鉛芯橡膠碟簧三維隔震支座、SMA-疊層橡膠隔震支座、摩擦-碟簧三維復合隔震支座等等，但這些三維隔震支座豎向隔震周期較短。而使用空氣彈簧、液壓等技術的三維隔震雖然可以達到較長周期，但構造較為復雜，造價昂貴，主要用于核工業設施隔震，較難在工程結構領域進行廣泛推廣。另外，傳統三維隔震裝置需要同時兼顧限制自重與活載作用下的變形與延長地震時的隔震周期的不同需求，設計存在較大難度，使得目前研究的三維隔震支座構造較為復雜。

發明內容