CN102433934A

CN102433934A - 自复位c型钢板米字组合多向隔震支座

Info

Publication number: CN102433934A
Application number: CN2011103182900A
Authority: CN
Inventors: 张延年; 郑怡; 汪青杰
Original assignee: Shenyang Jianzhu University
Current assignee: Shenyang Jianzhu University
Priority date: 2011-10-19
Filing date: 2011-10-19
Publication date: 2012-05-02

Abstract

本项发明提供一种自复位C型钢板米字组合多向隔震支座，具有较大的竖向刚度和水平刚度，在地震作用时，可以有效对各个水平方向的地震进行隔震控制。它包括C型钢板、下端板、上端板和铅阻尼器，C型钢板包括圆弧段和直板段，上端板采用正八边形形式，在其中设置螺栓孔；下端板采用十六边形形式，在其中设置螺栓孔，上端板和下端板中心重合，先将铅阻尼器与上下端板连接，再将C型钢板与上下端板连接，采用8个C型钢板，具有较大的整体竖向刚度和整体水平刚度，并且8个C型钢板(1)采用“米”字型布置，直板开口端指向上端板和下端板中心。保证各个水平方向均具有良好的弹性恢复力，使隔震结构体系在地震中具有良好的瞬时自动复位功能，使其对任意水平方向、竖直方向和扭转地震反应都能有效控制。

Description

自复位C型钢板米字组合多向隔震支座

技术领域

本发明涉及一种建筑结构震动控制装置，特别是涉及一种建筑结构震动控制的建筑用自复位C型钢板米字组合多向隔震支座。

背景技术

地震灾害具有突发性和毁灭性，严重威胁着人类生命、财产的安全。世界上每年发生破坏性地震近千次，一次大地震可引起上千亿美元的经济损失，导致几十万人死亡或严重伤残。我国地处世界上两个最活跃的地震带上，是遭受地震灾害最严重的国家之一，地震造成的人员伤亡居世界首位，经济损失也十分巨大。地震中建筑物的大量破坏与倒塌，是造成地震灾害的直接原因。地震发生时，地面振动引起结构的地震反应。对于基础固结于地面的建筑结构物，其反应沿着高度从下到上逐层放大。由于结构物某部位的地震反应(加速度、速度或位移)过大，使主体承重结构严重破坏甚至倒塌；或虽然主体结构未破坏，但建筑饰面、装修或其它非结构配件等毁坏而导致严重损失；或室内昂贵仪器、设备破坏导致严重的损失或次生灾害。为了避免上述灾害的发生，人们必须对结构体系的地震反应进行控制，并消除结构体系的“放大器”作用。

20世纪初，日本大森房吉教授提出的计算方法以及佐野利器博士提出的地震系数法均没有考虑结构的动力特性，后来人称之为抗震设计的静力理论，为了抗御地震，多倾向于采用刚强的建筑结构，即“刚性结构体系”，但是这种结构体系很难真正实现，也不经济，只有极少数的重要建筑物采用这种结构体系。随着社会的发展，建筑物越来越庞大、复杂，人们对建筑物的安全性有了更高的要求，因此要在合理的经济范围内达到预期的设防目标更加困难，在安全性与经济性之间，人们面临两难选择。其次，人们对地震的认识还不够，预测结构物地震反应与其实际地震反应还有一定距离，因而所采取的抗震措施也不完全合理。抗震理论发展的第一次突破是在20世纪50年代初，美国的M A Biot等人提出抗震设计的反应谱理论。这时人们开始考虑地震动和建筑物之间的动力特性关系，提出了“延性结构体系”。同最早的设计方法相比，延性设计方法已经带有对能量进行“疏导”的思想，因此它具有一定的科学性。然而，结构物要终止振动反应，必然要进行能量转换或消耗。这种抗震结构体系，容许结构及承重构件(柱、梁、节点等)在地震中出现损坏，即依靠结构及承重构件的损坏消耗大部分能量，往往导致结构构件在地震中严重破坏甚至倒塌，这在一定程度上是不合理也是不安全的。随着社会的进步和经济的发展，人们对抗震减震、抗风的要求也越来越高，某些重要的建筑物(如纪念性建筑、装饰昂贵的现代建筑和核电站等)不允许结构构件进入非弹性状态，使“延性结构体系”的应用日益受到限制，这些都成为结构工程技术人员面临的现实而重大的课题。各国学者积极致力于新的抗震结构体系的探索和研究，1972年美藉华裔学者姚治平(J T P Yao)教授第一次明确提出了土木工程结构振动控制的概念。姚认为结构的性能能够通过控制手段加以控制，以使它们在环境荷载作用下，能保持在一个指定的范围内，为确保安全，结构位移需要限制，从居住者的舒适方面考虑，加速度需要限制。土木工程结构振动控制可以有效地减轻结构在地震、风、车辆、浪、流、冰等动力作用下的反应和损伤积累，有效地提高结构的抗震能力和抗灾性能。这样抗震理论又进入一个新的发展阶段。

基础隔震(Base-Isolation)体系是在上部结构与基础之间设置某种隔震、消能装置，以减小地震能量向上部传输，达到减小结构振动的目的。早在1906年，德国人J Bechtold就提出用滚球作为隔振基础，并申请了美国专利。1909年，英国医生J A Calantarients提出在房屋基础上设置滑石粉层用于抗震，并申请了英国专利，这是最早见诸文献的隔震方法。

自复位C型钢板米字组合多向隔震支座，通过在建筑底部设置隔震支座，阻止地震作用向上传递，从而达到减弱结构地震反映的效果。减震效果一般在50%到90%，并在抗震设防烈度8度及以上的抗震区，可显示出较为明显的经济性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自复位C型钢板米字组合多向隔震支座，安装于建筑物底部，对任何水平方向的地震作用都具有隔离作用。为了解决橡胶隔震支座的耐久性问题，采用全金属的设计方法，有效改善了隔震支座的工作温度范围及耐久性。为了保证隔震支座的竖向刚度和水平刚度，采用8个C型钢板采用“米”字型布置，确保建筑物在正常无地震时的水平刚度和垂直刚度，能够保证建筑的正常使用，提高居住舒适度和安全性能。采用C型钢板配以阻尼器的设计方法，不仅能够对水平地震进行控制，并且具有一定的竖向地震的控制作用和耗能能力。为了解决地震结束后的建筑物自动复位问题，使各个水平方向均具有良好的弹性恢复力，使隔震结构体系具有良好的瞬时自动复位功能。并且解决了多数隔震支座的失稳和变形问题。利用自复位C型钢板米字组合多向隔震支座的隔震作用能够减少建筑结构的地震反应，对建筑结构起到很好的保护作用。

技术方案如下:它包括C型钢板、下端板、上端板和铅阻尼器，其特征在于：C型钢板包括圆弧段和直板段，上端板采用正八边形形式，在其中设置螺栓孔；下端板采用十六边形形式，在其中设置螺栓孔，上端板和下端板中心重合,先将铅阻尼器与上下端板连接，再将C型钢板与上下端板连接,采用8个C型钢板，具有较大的整体竖向刚度和整体水平刚度，并且8个C型钢板采用“米”字型布置，直板开口端指向上端板和下端板中心。8个C型钢板采用多向对称的刚度设计方法，保证各个水平方向均具有良好的弹性恢复力，使隔震结构体系在地震中具有良好的瞬时自动复位功能,8个C型钢板直板段开口端与上下端板连接，使其对任意水平方向、竖直方向和扭转地震反应都能有效控制。

上下端板采用阶梯型设计，上端板采用正八边形，下端板采用十六边形，上端板小于下端板，使隔震支座具有更好的稳定性。

8个C型钢板分别于上下端板连接，其下端板采用16变形钢板，采用螺栓与基础连接，其上端板采用正八边形，采用螺栓与上部结构连接，上端板的螺栓孔的位置可以根据上部结构构件的具体要求进行相应的调整。上下端板间的中部，设置铅阻尼器。

本发明的优点是自复位C型钢板米字组合多向隔震支座安装于建筑物底部，具有较大的竖向刚度和水平刚度，能够保证建筑的正常使用，提高居住舒适度和安全性能。自复位C型钢板米字组合多向隔震支座不仅能够对水平地震进行控制，并且具有一定的竖向地震的控制作用和耗能能力。采用全金属的设计方法，有效改善了橡胶隔震支座的工作温度范围及耐久性，有效解决了橡胶隔震支座的耐久性问题。各个水平方向均具有良好的弹性恢复力，使隔震结构体系具有良好的瞬时自动复位功能，当地震结束后，保证建筑物能自动复位。由于采用上下连接板的阶梯型设计方法，使隔震支座具有更好的稳定性，显著增加了支座的变形能力。该隔震支座的制作、安装简单、使用方便，既可以用于新建建筑工程的抗震设计，也可以用于已有工程的加固维修。

附图说明

图1为本发明采用螺栓连接的自复位C型钢板米字组合多向隔震支座平面示意图。

图2为图1的立面示意图。

图3为上端板。

图4为下端板。

图5为C型钢板。

图中： 1为C型钢板；2为下端板；3为上端板；4为铅阻尼器；5为上端板螺栓孔；6为上端板螺栓孔。

具体实施方式

下面结合技术方案和参照附图对本发明进行详细说明。

本发明提出的双向多频率矩形格构式调谐液体阻尼器如图1~图5所示。

整个装置主要由C型钢板1、下端板2、上端板3、铅阻尼器4、上端板螺栓孔5和上端板螺栓孔6等组成。

自复位C型钢板米字组合多向隔震支座，C型钢板包括圆弧段和直板段，上端板采用正八边形形式，在其中设置螺栓孔；下端板采用十六边形形式，在其中设置螺栓孔。为了制作加工的方便，先将阻尼器与上下端板连接，再将C型钢板与上下端板焊接。

将自复位C型钢板米字组合多向隔震支座通过下端板与基础连接，安装方式为螺栓连接，将自复位C型钢板米字组合多向隔震支座通过上端板与上部建筑结构构件连接，安装方式为螺栓连接。

图2为图1的立面图，主要确定自复位C型钢板米字组合多向隔震支座的立面形态。

图3为自复位C型钢板米字组合多向隔震支座的上端板，采用正八边形形式，其螺栓孔的布局可以根据上部结构构件的具体要求进行适当调整。

图4为自复位C型钢板米字组合多向隔震支座的下端板，采用16边形形式，其螺栓孔的布局可以根据下部基础的具体要求进行适当调整。

图5为C型钢板，部分采用半圆形设计，并与直钢板相切连接。

Claims

1.自复位C型钢板米字组合多向隔震支座，它包括C型钢板、下端板、上端板和铅阻尼器，其特征在于：C型钢板(1)包括圆弧段和直板段，上端板(3)采用正八边形形式，在其中设置螺栓孔；下端板(2)采用十六边形形式，在其中设置螺栓孔，上端板(3)和下端板(2)中心重合,先将铅阻尼器(4)与上下端板连接，再将C型钢板(1)与上下端板连接,采用8个C型钢板(1)，具有较大的整体竖向刚度和整体水平刚度，并且8个C型钢板(1)采用“米”字型布置，直板开口端指向上端板(3)和下端板(2)中心，8个C型钢板(1)采用多向对称的刚度设计方法，保证各个水平方向均具有良好的弹性恢复力，使隔震结构体系在地震中具有良好的瞬时自动复位功能,8个C型钢板(1)直板段开口端与上下端板连接，使其对任意水平方向、竖直方向和扭转地震反应都能有效控制。

2.根据权利要求1所述的自复位C型钢板米字组合多向隔震支座，其特征在于：上下端板采用阶梯型设计，上端板(3)采用正八边形，下端板(2)采用十六边形，上端板(3)小于下端板(2)，使隔震支座具有更好的稳定性。