CN106988448B - 一种减隔震混合控制结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种减隔震混合控制结构，包括基础隔震层、附加质量块和耗能构件，附加质量块通过提供水平剪切刚度的连接部件设于基础隔震层的下部，附加质量块下部与地面之间通过耗能构件相连，附加质量块底部设有滑动支座并由滑动支座支撑。区别于现有技术将耗能构件设置于基础隔震层与地面之间，本发明在基础隔震层底部加入附加质量块，且将耗能构件设置于质量块与地面之间，便于安装，主结构的频域响应函数峰值更低，减震效果更优；附加质量块自身运动行程小，可节约空间；附加质量块直接置于地面的滑动支座上，不需要建筑结构承受其重量，可采用质量较大的附加质量块，提高减震效果。

Description

一种减隔震混合控制结构
技术领域
本发明属于减震技术领域，具体涉及一种减隔震混合控制结构。
背景技术
依据抗震减灾技术，可将结构大致分为三大类：抗震结构、减震结构和隔震结构。抗震结构主要通过结构构件自身的承载和耗能能力来抵抗地震力；减震结构则主要通过阻尼器等耗能构件来吸收地震传给结构的能量，从而达到保护主体结构的目的；而隔震结构主要通过基础或中间层隔开等技术来增大结构的自振周期，以避开地震的卓越周期，从而减小结构自身的地震响应。隔震结构在1995年日本神户地震中表现出显著的减震效果，近年来隔震技术和隔震结构的数量与规模发展迅速，并已在高层建筑中应用。
近年来，减震结构与隔震结构的应用得到了迅猛的发展，但也发现了不少新的有待解决的问题。在巨大长周期地震动中，由于共振隔震层产生过大变形，导致隔震结构与隔震基础的挡墙之间发生碰撞，从而产生较大的冲击加速度而对隔震支座和结构构件造成损坏。此外，高层建筑中采用基础隔震支座，在巨大长周期地震动下由于较大的倾覆弯矩会使橡胶支座因受到较大的拉力和压力而发生破坏。
被广泛应用于机械学科的调谐质量阻尼器可有效减少共振响应，它通过调节弹簧刚度及连接阻尼大小使附加质量块与主结构的振动频率相近，从而使振动能量从主结构传递到附加质量块，以减少主结构的振动响应。在建筑结构领域已采用调谐质量阻尼器对高层建筑的风振响应及中小震下的地震响应进行控制，然而传统的小质量比的调谐质量阻尼器仅对某个频率下的振动响应有较好的控制效果，对宽频域或卓越周期远离主结构基频的地震动下的结构响应控制效果并不理想。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种减隔震混合控制结构，可广泛应用于房屋建筑、桥梁等结构的抗震设计以及加固改造中。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种减隔震混合控制结构，包括基础隔震层、附加质量块和耗能构件，所述的附加质量块通过提供水平剪切刚度的连接部件设于所述的基础隔震层的下部，附加质量块下部与地面之间通过所述的耗能构件相连，附加质量块底部设有滑动支座。该结构在特征周期与基础隔震结构的基频相近的地震荷载作用下，主结构大部分能量传递给附加质量块，附加质量块发生水平向振动，能量通过质量块与地面之间的耗能构件消耗。
所述的滑动支座从上到下依次包括上支座板、下支座板、上滑动面板和下滑动面板，所述的附加质量块设于上支座板上部且与上支座板用锚栓固定连接。
所述的上支座板与下支座板之间设有橡胶垫层，起到一定的竖向缓冲与竖向承载作用。
所述的上滑动面板覆有聚四氟乙烯层，所述的下滑动面板为不锈钢板，由于聚四氟乙烯摩擦系数极低，上下滑动面板之间可发生相对自由滑动。
所述的连接部件为橡胶支座。
所述的耗能构件为阻尼器，各种形式的被动型阻尼器，如粘滞型、粘弹性型、摩擦型，以及阻尼可变的半主动型阻尼器，如磁流变阻尼器，或直接提供所需阻尼力的主动作动器等均可用于该体系。
所述的基础隔震层底部设有隔震支座。
本发明减隔震混合控制结构，可有效控制基础隔震结构中的基础隔震层在简谐共振荷载或长周期地震动下的过大位移，同时不增大上部主结构楼层绝对加速度。该结构可同时降低上部主结构的加速度频域响应函数峰值，而如果直接在基础隔震层与地面之间安装耗能构件，由于耗能构件有一定的刚度，会提高基础隔震层的刚度，使隔震结构周期变短，这样隔震结构的基频与高频接近，就会使包含许多高频成分的加速度增大。
附加质量块与隔震层之间用提供水平向剪切刚度的连接部件相连，该连接部件可以是剪切刚度为定值的被动式控制部件，也可以是剪切刚度可变的半主动式控制部件或直接提供所需回复力的主动式作动器。附加质量块底部与地面之间用滑动支座相连，附加质量块的重量不需要上部主结构承受，可采用质量较大的附加质量，提高减震效果及鲁棒性，并降低运动行程。
区别于现有技术将耗能构件设置于基础隔震层与地面之间，本发明在基础隔震层底部加入附加质量块，且将耗能构件设置于质量块与地面之间，便于安装，主结构的频域响应函数峰值较低，减震效果更优。同时，附加质量块自身运动行程小，可节约空间。本发明附加质量块直接置于地面的滑动支座上，不需要建筑结构承受其重量，可采用质量较大的附加质量块，进一步提高减震效果。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明滑动支座的结构示意图；
图中：1-基础隔震层；2-附加质量块；3-连接部件；4-隔震支座；5-滑动支座；51-上支座板；52-下支座板；53-上滑动面板；54-下滑动面板；55-橡胶垫层；6-耗能构件。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
一种减隔震混合控制结构，如图1所示，包括基础隔震层1、附加质量块2和耗能构件6，基础隔震层1底部设有隔震支座4，附加质量块2通过提供水平剪切刚度的连接部件3设于基础隔震层1的下部，连接部件3采用天然橡胶支座，附加质量块2下部与地面之间通过耗能构件6相连，耗能构件6采用粘滞型阻尼器，附加质量块2底部设有滑动支座5并由滑动支座5支撑，如图2，滑动支座5从上到下依次包括上支座板51、下支座板52、上滑动面板53和下滑动面板54，附件质量块2与上支座板51用锚栓固定连接，上支座板51与下支座板52之间设有橡胶垫层55，上滑动面板53覆有聚四氟乙烯层，摩擦系数低，下滑动面板54为不锈钢板。该结构可有效控制长周期下隔震层的位移，即减少隔震支座4的剪切变形，又可不增加或进一步减少上部结构楼层绝对加速度，同时，可采用质量大的附加质量块，增加减震效果，质量块本身最大运动行程不到1米，节约空间，易于实现。

Claims (6)

1.一种减隔震混合控制结构，包括基础隔震层(1)、附加质量块(2)和耗能构件(6)，其特征在于，所述的附加质量块(2)通过提供水平剪切刚度的连接部件(3)设于所述的基础隔震层(1)的下部，附加质量块(2)下部与地面之间通过所述的耗能构件(6)相连，附加质量块(2)底部设有滑动支座(5)，
所述的滑动支座(5)从上到下依次包括上支座板(51)、下支座板(52)、上滑动面板(53)和下滑动面板(54)，所述的附加质量块(2)设于上支座板(51)上部且与上支座板(51)用锚栓固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种减隔震混合控制结构，其特征在于，所述的上支座板(51)与下支座板(52)之间设有橡胶垫层(55)。
3.根据权利要求1所述的一种减隔震混合控制结构，其特征在于，所述的上滑动面板(53)覆有聚四氟乙烯层，所述的下滑动面板(54)为不锈钢板。
4.根据权利要求1所述的一种减隔震混合控制结构，其特征在于，所述的连接部件(3)为橡胶支座。
5.根据权利要求1所述的一种减隔震混合控制结构，其特征在于，所述的耗能构件(6)为阻尼器。
6.根据权利要求1所述的一种减隔震混合控制结构，其特征在于，所述的基础隔震层(1)底部设有隔震支座(4)。
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