CN100370087C - 滑移型多维隔震装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种滑移型多维隔震装置，属于土木工程建筑物抗震技术领域。该装置由隔震支座下板、低摩擦系数材料涂覆层、耗能钢片、预压弹簧、圆钢滑块、圆环滑板、隔震支座上板、上板圆钢连块、锚筋、预拉弹簧、焊缝组成，隔震支座下板与下部结构中的预埋钢板焊接，隔震支座上板设锚筋与上部结构整浇；隔震支座上板与隔震支座下板之间设有耗能钢片；圆钢滑块与连接隔震支座上板之间通过上板圆钢连块螺纹连接；圆钢滑块、隔震支座下板、圆环滑板、隔震支座上板接触面均涂覆有低摩擦系数材料。本装置具有构造简单、取材方便，造价低廉，耐久性好、隔震耗能效果好、易于施工的优点，可广泛应用于建筑物、构筑物，也可应用于桥梁结构。

Description

滑移型多维隔震装置

一、技术领域

本发明属于土木工程建筑物抗震技术领域，具体涉及一种滑移型多维隔震装置。

二、背景技术

目前针对建筑抗震的隔震装置有两大类，一类是以侧向柔性变形为代表隔震装置，如橡胶隔震装置、铅芯橡胶隔震垫，具有较好的耗能能力和一定的限位能力，但存在耐久性不足、变形能力有限、造价相对偏高等问题。另一类是以滑移为形式的隔震装置，如以滚珠、滚轴、砂砾作为滑移材料的隔震装置等，与前者相比这类装置通常具有承载力高、造价低、耐久性好、制作简单的特点，但也存在一些问题：即要么没有水平耗能限位和自动复位功能；要么不具有水平各向同性，非设计方向性能表现不理想；要么竖向没有一定刚度，对建筑物在竖向地震荷载作用下的提离没有有效控制，不具有竖向隔震能力。根据唐山地震震害调查和国内外大量的实验研究，可以认为对于一般建筑物采用滑移隔震具有非常好的效果，在较大水平地震力作用下隔震层上部结构可相对于下部结构产生滑移，使上部结构基本处于弹性状态而避免破坏。在采用滑移隔震体系研究中，考虑到对某一建筑物而言，地震力的作用方向是不可预知的、复杂的，可能是水平的某个方向，甚至还包含垂直方向，故解决滑移型隔震装置的水平各向同性(包括耗能和限位能力)和竖向隔震的问题不容忽视。

三、发明内容

本发明针对目前现有隔震装置存在的缺陷提供一种承载力高、价格低廉、性能可靠、施工方便、耐久性好的滑移型多维隔震装置。

本发明所提供的滑移型多维隔震装置，由隔震支座下板(12)、低摩擦系数材料涂覆层(2)、耗能钢片(3)、预压弹簧(4)、圆钢滑块(5)、圆环滑板(6)、隔震支座上板(7)、上板圆钢连块(8)、锚筋(10)、预拉弹簧(11)、焊缝(13)组成。隔震支座下板与下部结构(1)预埋钢板用焊缝焊接；隔震支座上板既可设锚筋与上部结构(9)整浇，也可与上部结构预埋钢板通过焊缝(13)焊接。耗能钢片呈U型，垂直放置，一端与圆钢滑块侧面用焊缝(13)焊接，另一端与隔震支座下板内侧面用焊缝(13)焊接，所需数目根据计算需要定，水平环向布置；圆钢滑块与连接隔震支座上板之间通过上板圆钢连块连接，连接形式为螺纹连接；在隔震支座上、下板四角处设环孔，预拉弹簧两端分别与之铰接，使预拉弹簧可适应隔震支座上板和隔震支座下板之间在水平任意方向的相对变位；预压弹簧一端放置在隔震支座下板的圆柱形盲孔中固定、另一端与圆环滑板用焊缝(13)焊接；圆钢滑块、隔震支座下板、圆环滑板、隔震支座上板接触面均涂覆有低摩擦系数材料(2)，圆钢滑块与隔震支座下板接触可滑移，圆环滑板与隔震支座上板接触可滑移。

在采用滑移型多维隔震装置时，可按建筑物类别和当地设防烈度，选取合适的摩擦材料和耗能钢片刚度及数目，分别选用合适的预拉弹簧预拉力与预压弹簧预压力值。在风载和小震作用时，由于摩擦力的作用，隔震装置维持原状。当水平地震力大于设计值时，隔震装置上、下板产生相对滑移，带动耗能钢片变形和预拉弹簧产生斜向变形，U型耗能钢片和斜向预拉弹簧的变形起耗能和限制过大位移量的作用，且在地震强度衰减时，由于初始刚度的作用使其具有自复位能力。不论水平地震力是何方向，环向均匀布置的U型耗能钢片都可以按各自的变形模式共同工作，U型耗能钢片整体表现出的耗能限位能力几乎不受地震力方向的影响；同时铰接于隔震支座上下板四角的预拉弹簧也可在水平各个方向表现出相同的力学性能。在水平相对滑移发生时，圆环滑板相对于隔震支座上板滑动，圆环滑板的形式保证了其处在任意滑移位置时在预压弹簧力的作用下，装置均能按设计要求工作。在竖向地震力作用下，垂直放置的耗能钢片所具有的竖向刚度及预拉弹簧的预拉力在地震力较小时可防止隔震层上部结构产生提离；当地震上抛力大于结构自重时，U型耗能钢片产生变形吸收能量，同时预拉弹簧拉力增加(预压弹簧压力减小)，可减少上部结构提离量，上部结构下落时，U型耗能钢片已发生的竖向变形与预压弹簧共同起缓冲作用。

本发明所提供的滑移型多维隔震装置具有构造简单、隔震耗能效果好、施工方便的优点，由于主材均为钢材，取材方便，制作加工简单，造价低廉，耐久性好，可实施性强。它不仅能够隔离水平任意方向的地震力作用，表现出水平各向同性，且具有耗能限制结构滑移量，能够按预先设计使隔震装置在遭遇地震设计强度时有足够的变形能力和一定的自复位功能；同时还具有竖向隔震作用，能控制上部结构产生提离，具有一定的竖向隔震能力，有效解决了滑移型隔震装置普遍存在的问题。它可广泛应用于层间剪切型建筑物、构筑物上，也可应用于桥梁结构。

四、附图说明

图1滑移型多维隔震装置总的剖视结构示意图

图2滑移型多维隔震装置平面结构示意图

图3滑移型多维隔震装置中圆环滑板剖视结构示意图

图1是图2的A-A剖面结构示意图，图3是图1的B-B剖面中圆环滑板剖视结构示意图。图中：1：下部结构、2：摩擦材料涂覆层、3：U型耗能钢片、4：预压弹簧、5：圆钢滑块、6：圆环滑板、7：隔震支座上板、8：上板圆钢连块、9：上部结构、10：隔震支座上板锚筋、11：预拉弹簧、12：隔震支座下板、13：焊缝。

五、具体实施方式

隔震支座下板12与下部结构1预埋钢板连接可采用螺栓连接或通过焊缝13焊接，本实施例采用焊接。隔震支座上板7既可设锚筋10与上部结构9整浇，也可与上部结构9预埋钢板焊接或螺栓连接，本实施例采用设锚筋10与上部结构9整浇。图中U型耗能钢片3数目为六个，水平环向均匀布置，一端与圆钢滑块5外侧面用焊缝13焊接，另一端与隔震支座下板12内侧面用焊缝13焊接。U型耗能钢片3数目也可以是四个或五个，具体视需要定。为便于安装和保证耗能钢片在往复荷载作用下与圆钢滑块5和隔震支座下板12的连接质量，U型耗能钢片安装也可按如下方法安装：在圆钢滑块5外侧面和隔震支座下板12内侧面竖向开槽，槽宽略大于U型耗能钢片3厚度，槽高略大于U型耗能钢片3高度，槽深15mm，U型耗能钢片3两端插入槽孔焊接；或者是在圆钢滑块5外侧面和隔震支座下板12内侧面安装U型耗能钢片3位置竖向开2-4个安装螺孔，U型耗能钢片两端对应开圆孔，用安装螺栓固定。上板圆钢连块8一端面与隔震支座上板7通过焊缝13焊接13，其柱面上有外螺纹，与圆钢滑块5内孔柱面的内螺纹形成螺纹连接。在上部结构重量作用下，圆钢滑块5下表面与隔震支座下板12上表面接触可滑移。预拉弹簧11两端分别与隔震支座上板7和隔震支座下板12铰接，使预拉弹簧11可适应隔震支座上板7和隔震支座下板12之间在水平任意方向的相对变位；预压弹簧4一端与圆环滑板6焊接固定，一端与隔震支座下板12焊接固定，在预压弹簧4弹力作用下圆环滑板6上表面与隔震支座上板2下表面接触可滑移，既可以起到上部结构在竖向产生提离时起缓冲作用，又不影响滑移。圆钢滑块5与隔震支座下板12之间接触面以及圆环滑板6与隔震支座上板7之间接触面均涂覆有低摩擦系数材料2，当滑移隔震层发生水平位移时，与上部结构相连的隔震支座上板7和圆钢滑块5相对于与下部结构相连的圆环滑板6和隔震支座下板12之间产生相对滑移。

Claims (2)

1.滑移型多维隔震装置，其特征在于该装置由隔震支座下板(12)、低摩擦系数材料涂覆层(2)、耗能钢片(3)、预压弹簧(4)、圆钢滑块(5)、圆环滑板(6)、隔震支座上板(7)、上板圆钢连块(8)、锚筋(10)、预拉弹簧(11)、焊缝(13)组成，所述的隔震支座下板(12)与下部结构(1)中的预埋钢板通过所述的焊缝(13)焊接，所述的隔震支座上板(7)设所述的锚筋与上部结构(9)整浇；隔震支座上板(7)与隔震支座下板(12)之间设有所述的耗能钢片(3)，所述的耗能钢片(3)一端与圆钢滑块(5)外侧面连接，另一端与隔震支座下板(12)内侧面连接；圆钢滑块(5)与连接隔震支座上板(7)之间通过所述的上板圆钢连块(8)螺纹连接；所述的预拉弹簧(11)与隔震支座上板(7)、隔震支座下板(12)铰接；所述的预压弹簧(4)一端放置在隔震支座下板(12)的圆柱形盲孔中固定，另一端与所述的圆环滑板(6)焊接；圆钢滑块(5)、隔震支座下板(12)、圆环滑板(6)、隔震支座上板(7)接触面均涂覆有所述的低摩擦系数材料。

2.根据权利要求1所述的滑移型多维隔震装置，其特征在于耗能钢片(3)为U型，钢片垂直放置，数目可根据要求调整，水平环向均匀布置。

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