[發(fā)明專利]一種基于預(yù)壓螺旋彈簧與黏滯阻尼器的多階段豎向隔震耗能系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110333759.1
• 申請(qǐng)日: 2021-03-29
• 公開（公告）號(hào): CN113236002B
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 莊鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京建筑大學(xué)
• 主分類號(hào): E04H9/02
• 分類號(hào): E04H9/02;E04B1/98
• 代理公司: 北京馳納智財(cái)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11367
• 代理人: 李佳佳

本發(fā)明涉及一種基于預(yù)壓螺旋彈簧與黏滯阻尼器的多階段豎向隔震耗能系統(tǒng)，該隔震耗能系統(tǒng)包括豎向隔震頂板(1)、預(yù)壓彈簧柱基座(2)、預(yù)壓彈簧柱固定連接件(3)、黏滯阻尼器基座(4)、黏滯阻尼器固定連接件(5)、預(yù)壓彈簧柱(6)、黏滯阻尼器(7)、限位軸(8)、限位軸連接件(9)、框架柱(1?1)和框架梁(1?2)。能夠有效控制靜力下支座的豎向變形量，并且能夠提供足夠的承載力、多階段的剛度和足夠的變形能力，最終起到減隔震的作用。該耗能系統(tǒng)可以與現(xiàn)有水平向隔震裝置組合使用，起到三維減隔震的作用，也可單獨(dú)使用，僅發(fā)揮豎向減隔震的功效。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于工程結(jié)構(gòu)抗震技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于預(yù)壓螺旋彈簧與黏滯阻尼器的多階段豎向隔震耗能系統(tǒng)。

背景技術(shù)

我國(guó)地震活動(dòng)頻率高、強(qiáng)度大，且分布地區(qū)廣。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，各種大跨度建筑結(jié)構(gòu)的數(shù)量不斷增多，例如體育館、候機(jī)廳、博物館等，往往此類建筑會(huì)成為地標(biāo)性公共建筑，人口密集，流動(dòng)大。

國(guó)內(nèi)學(xué)者經(jīng)過多年對(duì)大跨度結(jié)構(gòu)體系的系統(tǒng)研究，已提出對(duì)此類結(jié)構(gòu)體系較為完備的抗震設(shè)計(jì)方法，并用于工程實(shí)踐當(dāng)中。然而，現(xiàn)有的設(shè)計(jì)方法大多出于大跨度結(jié)構(gòu)自身的抗震能力，在多次強(qiáng)震中大跨度上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)的連接處受到的震害明顯，且豎向地震作用對(duì)大跨度結(jié)構(gòu)體系的影響不可忽略。現(xiàn)有應(yīng)用廣泛的橡膠支座與滑動(dòng)支座著眼于實(shí)現(xiàn)水平隔震，不具備豎向隔震能力，無(wú)法為大跨度空間結(jié)構(gòu)提供豎向隔震功能。少量能夠提供豎向減隔震功能的豎向隔震支座，其對(duì)上部結(jié)構(gòu)的豎向周期延長(zhǎng)效果有限。

例如，授權(quán)公告號(hào)為CN 106835958 B的中國(guó)發(fā)明專利，其公開了一種三維隔震支座，其包括中部支撐平臺(tái)、上部支撐平臺(tái)及兩者之間的結(jié)構(gòu)組成的臨界解鎖豎向隔震單元可以在保證三維隔震支座具有較強(qiáng)的豎向隔震功能的同時(shí)，保證該三維隔震支座的豎向承載能力與穩(wěn)定性。水平隔震單元同時(shí)具有水平滑板支座與阻尼器的功能，使得支撐平臺(tái)內(nèi)部空間得以充分利用；且在水平面任意方向地震作用下，該水平隔震單元均可實(shí)現(xiàn)耗能隔震；該水平隔震單元對(duì)水平地震與豎向地震的綜合作用時(shí)，具有較大的豎向承載力和抗拉拔能力，用于高層建筑的隔震時(shí)可抗搖擺防傾覆。但該發(fā)明中水平隔震單元的自復(fù)位能力較弱。

又如，公布號(hào)為CN108842919A的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)，其公開了一種三維隔震支座，包括豎向疊放在一起的水平隔震部和豎直隔震部，所述水平隔震部包括鉛芯疊層橡膠以及包覆并貼合在所述鉛芯疊層橡膠四周的橡膠保護(hù)層、分別固接在所述鉛芯疊層橡膠頂面和底面的上連接層和下連接層；所述豎直隔震部包括厚肉橡膠支座、分別固接在所述厚肉橡膠支座頂面和底面的上連接層和下連接層。鉛芯疊層橡膠的隔離側(cè)向震動(dòng)的效果是不言而喻的，厚肉橡膠適合制成豎向通孔，所述豎向通孔中設(shè)有豎直阻尼結(jié)構(gòu)輔助吸收能量。但該發(fā)明中采用厚肉橡膠支座時(shí)水平方向上剛度較小，而且抗拉拔能力不足。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提出一種基于預(yù)壓螺旋彈簧與黏滯阻尼器的多階段豎向隔震耗能系統(tǒng)，其中，預(yù)壓螺旋彈簧具備極高的初始剛度，可有效支承上部結(jié)構(gòu)的自重，在受到豎向地震作用時(shí)，該隔震裝置以較低的次級(jí)剛度能夠有效延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)豎向周期，以隔離結(jié)構(gòu)受到的豎向地震作用，同時(shí)，與預(yù)壓螺旋彈簧配合使用的黏滯阻尼器可在豎向提供耗能能力，以控制預(yù)壓彈簧柱的軸向變形。上述豎向隔震耗能系統(tǒng)可與現(xiàn)有水平方向隔震裝置組合在一起使用，起到三維減隔震的效果，也可單獨(dú)使用，僅發(fā)揮豎向減隔震的功效。水平向隔震裝置與豎向隔震頂板之間可采用螺栓或焊接等形式連接。

本發(fā)明提出的多階段豎向隔震耗能系統(tǒng)包括豎向隔震頂板、預(yù)壓彈簧柱基座、預(yù)壓彈簧柱固定連接件、黏滯阻尼器基座、黏滯阻尼器固定連接件、預(yù)壓彈簧柱、黏滯阻尼器、限位軸、限位軸連接件；其中預(yù)壓彈簧柱包括連接軸、頂板、上部套筒、螺旋彈簧、抗剪螺栓、底部套筒、底板、螺母。