CN109853766A - 具有三维隔震减振的建筑结构基础 - Google Patents

Abstract

具有三维隔震减振的建筑结构基础，主要包括扎根于地基的钢结构小平台，制备有聚四氟乙烯基涂层；采用含油自润滑复合材料作为滑动摩擦副的减振器安装滑台；粘弹性阻尼减振器，主活塞下面采用碟簧支撑、静态时浮动活塞以下的液体阻尼介质具有低内压，减振器长期工作稳定不漏油；减振器的上下安装接头具有轻度万向节调节功能；地震发生时，钢结构小平台受地震波的影响跟随地基小幅振动，安装滑台及其上部的减振器以及建筑物在钢结构小平台上相对滑动，从而减弱水平方向地震能量输入到上面的建筑物；在竖向、减振器具有阻尼吸能作用，从而达成三个维度均有隔震、减振保护作用。

Description

具有三维隔震减振的建筑结构基础

技术领域

本发明属于建筑基础隔震、消能减振技术领域。

技术背景

基础隔震是指在房屋等建筑物的基础、底部或下部结构和上部结构之间设置的由橡胶支座和阻尼装置等部件组成具有整体复位功能的隔震层，利用橡胶在水平方向剪切变形的时滞效应、可以延长整个结构体系的自振周期，减小输入上部结构的水平地震作用，达到预期防震要求；消能减震设计指在房屋结构中设置消能器，通过消能器的相对变形和相对速度提供附加阻尼，以消耗输入结构的地震能量，达到预计防震减震要求(P149，12章，隔震和消能减震设计，“建筑抗震设计规范2016年版”GB 50011-2010)。

基础隔震是限制地震能量进入上部结构的重要技术和方法，近百年来已经提出许多隔震技术方案，常用的隔震机构和体系包括：摩擦摆体系(FPS)、叠层钢板/橡胶隔震支座、平面滑动和复位弹簧并联机构(“建筑结构的隔震、减振和振动控制”，VOL.23，No.2，2002，建筑结构学报)。

摩擦摆体系(FPS)实际是依靠重力复位的摩擦摆滑动机构，当上部机构的自振周期较短时，隔震结构的自振周期可以延长至T＝2π(R/g)1/2，其中 R是滑动球面的半径，g是重力加速度，这种机构只对摆动方向起隔震作用，为满足X/Y平面两个维度的隔震要求，需要设计成双层结构，结构比较复杂、成本也较高，目前该技术方法主要用于调谐质量阻尼系统(TMD)。

叠层钢板/橡胶隔震支座体系已经相对比较成熟，目前已经推广应用多年，该技术方法及应用也已经被列入中国强制标准：“建筑设计技术规范(GB 50011-2010)”、中国建筑工业行业推荐标准“建筑隔震橡胶支座(JG/T 118-2018)，隔震橡胶支座示意图见说明书附图1，其中1为上部钢板，2为支座安装钢板，3为连接螺栓，4为叠层橡胶板，5为橡胶板之间的叠层钢板，利用橡胶高弹性的优点，在水平剪切力作用下可以弹性变形并回复，与刚性结构的上下部连接相比较、可以将水平方向的地震能量较少地传递给上部的建筑结构、对自振周期较短的建筑物抵抗水平方向的地震相对效果较好，其不足之处是对竖向地震作用导致的上部建筑物结构的振动一般没有减振效果、对上部结构缺乏有效的减振防护作用，另外一个缺点是对长周期水平方向的振动存在共振的危险性。

建筑和下部的基础之间采用可以平面摩擦的滑动隔震方法从理论上可以最大程度地限制和隔离水平方向的地震作用，平面摩擦副具有承载力大、压强小的优点，起到隔震作用的技术前提是滑动摩擦副之间界面稳定、摩擦系数稳定、滑动摩擦力稳定，但是实际应用时存在摩擦副的钢板之间因为锈蚀会粘连在一起导致摩擦系数剧烈波动、另外不同的建筑基础之间实际上存在不同的沉降水平和不同的水平度、各个滑动平面实际上不会真正保持在一个理想的平面内，真实地震发生时、滑动摩擦很难真正发生，水平方向的地震能量仍然会将剪切作用传递给上部的建筑结构，因此普通的滑动摩擦隔震在实际应用上受到限制。

建筑消能减振方法是将地震输入到建筑结构的能量引向特别设置的机构和元件加以吸收和耗散，以保护建筑主体的安全，目前开发和应用的消能减振器主要有位移相关型的摩擦阻尼器、软钢和合金阻尼器、铅阻尼器、钢板或钢管/橡胶夹层型粘弹性阻尼器、和速度相关型的活塞型粘滞油阻尼器、这几种阻尼器或利用界面摩檫力或利用材料的弹塑性变形或利用高压油强制通过节流孔产生阻尼力、均有一定的加载滞回特性，主要应用在高层结构作为层间阻尼支撑吸收水平方向的地震能量使用，尚不适合用于建筑的隔震基础层；尤其活塞型粘滞油阻尼器，一般采用活塞杆双出型的活塞油阻尼器、主活塞上开有细小的阻尼孔，工作时需要使用高达近20-80MPa的高内压，作为结构基础的消能阻尼器、对长期工作保证动密封处不漏油是个严峻考验，该结构用于结构基础隔震和减振其可靠性还不足以令人信服。

为克服现有技术的种种缺点，提供一种对水平方向和竖向地震作用均起到优良防护的隔震、减振基础，特提出本发明。

发明内容

具有三维隔震减振的建筑结构基础，其特征在于，该结构基础主要包括以下四大功能部件：和钢筋混凝土等桩基础牢固连接、扎根于地基的钢结构小平台(1)，其主要技术特征是：小平台上的平整滑动支撑面制备有聚四氟乙烯基涂层或采用聚四氟乙烯垫板作为低摩擦系数滑动摩擦副材料；减振器安装滑台(2)，其主要技术特征是：减振器安装滑台(2)在钢结构小平台(1) 里面可以相对水平滑动，采用含油自润滑复合材料作为主要滑动摩擦副材料；粘弹性阻尼减振器(3)，其主要技术特征是：主活塞上的核心阻尼元件采用高比面积的三维微多孔金属纤维材料制备而成，减振器圆筒体内采用弹簧钢制碟簧组件支撑主活塞以及活塞杆并提供高的竖向承载能力、对建筑物主体起到竖向支撑作用，主活塞的上部和浮动活塞的下部之间配置有第一复位弹簧，浮动活塞的上部和外筒体的上端部的动密封保持架之间设置有第二复位弹簧、并保持有一部分气体空间、没有液体阻尼介质，浮动活塞以下填充的液体阻尼介质采用中高粘度二甲基硅油、25℃下动力粘度介于 800-90000mPa*s之间，静态时浮动活塞以下的液体阻尼介质具有1.6MPa以下的低内压，减振器长期工作稳定、不漏油；减振器的上、下安装接头(4)，其主要技术特征是：具有轻度万向节位置调节功能和连接功能，具有自适应调整减振器的中心轴线与外部结构之间的位置关系的性能、保证减振器的活塞杆带动主活塞组件作上/下往复阻尼运动时不会发生干涉；当地震发生时，扎根于地基的钢结构小平台(1)受到地震波的影响可以跟随地基作小幅振动，在水平方向足以克服界面静摩擦力后、减振器安装滑台(2)及其上部的减振器以及上面连接和支撑的建筑物主体作为一个整体可以在钢结构小平台(1)上面与小平台之间作相对滑动，从而减弱、甚至抑制水平方向的地震能量输入到上面的建筑物；在竖向、减振器对于地震波具有减缓和阻尼吸能作用，从而达成水平方向及竖向三个维度均有隔震、减振的综合保护作用。

说明书附图2所示为本发明技术方案的隔震建筑示意图，其中1为上部的建筑物主体，2为建筑物下部和减振器连接的基础框架平台，3和6分别为减振器，4和5分别为钢结构小平台(1)，减振器安装滑台(2)位于钢结构小平台内。

说明书附图3所示为本发明技术方案的减振器安装滑台的结构原理图，减振器安装滑台(2)主要包括：金属基座10、外部和钢结构小平台(1)相连接的水平方向复位弹簧9及阻尼器3、金属基座10的下部中空部分8填充有含油自润滑复合材料作为主要滑动摩擦副、金属基座下部的周圈镶嵌有橡胶密封圈7起到保油作用、防止含油自润滑材料在受压后溢出的油在小平台上外溢；为了充分发挥含油自润滑材料的低摩擦系数功能、减少安装滑台底面的橡胶圈以及钢材等相对高摩擦系数材料与钢结构小平台的滑动摩擦接触面积，本发明设计控制减振器安装滑台(2)的金属基座的下部中空部分填充含油自润滑复合材料的面积占金属基座下部的周圈镶嵌的橡胶密封圈之内的面积的百分比介于70-90％。考虑到强度、制造成本等，本发明采用含油自润滑复合材料为高密度聚乙烯/石蜡油为主体的复合材料，其中：高密度聚乙烯 (HDPE)的重均分子量介于35-300万，高密度聚乙烯(HDPE)占复合材料的重量百分比介于20-50％，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)或二元乙丙橡胶 (EPM)或二者的组合物占复合材料的重量百分比介于1.5-15％，石墨粉体占复合材料的重量百分比介于0-15％，余下为石蜡油，石墨粉体的粒径D90 小于30微米，作为层状可滑移晶体结构、石墨粉体本身也有固体自润滑功能。

减振器安装滑台(2)的金属基座的下部中空部分也可以填充硅橡胶/硅油为主体的含油自润滑复合材料作为主要滑动摩擦副、金属基座下部的周圈镶嵌有橡胶密封圈起到保油作用，含油自润滑复合材料采用硅橡胶/硅油为主体的复合材料，其中：硅橡胶原料占复合材料的重量百分比介于35-60％，硅油原料占复合材料的重量百分比介于25-40％，白炭黑原料占复合材料的重量百分比介于5-15％，硅油原料采用25℃下动力粘度介于2000-50000mPa*s之间的中高粘度二甲基硅油。硅橡胶可以采用液体硅橡胶作为原料，如羟基封端的聚二甲基硅氧烷，交联剂采用正硅酸乙酯，增强填料采用气相法白炭黑；或采用端乙烯基聚二甲基硅氧烷(聚甲基乙烯基硅氧烷)为基础胶原料，采用聚甲基氢硅氧烷作为交联剂，采用过渡金属(如铂、镍、铑等)的络合物作为催化剂，采用气相法白炭黑作为填料，采用中高粘度的二甲基硅油作为塑化剂、在硅橡胶交联后的硅橡胶交联网络间作为液体相，受挤压后从三维交联网络中溢出部分硅油、从而起到含油自润滑作用。

本发明的粘弹性阻尼减振器较好地实现了低内压下仍可以提供大的阻尼力的阻尼特性设计和竖向大载荷承载设计，通过采用中高粘度的二甲基硅油作为阻尼介质和微多孔不锈钢纤维真空烧结毡或三维群孔的不锈钢编织网层叠后压紧的微多孔材料作为阻尼元件的有机组合，利用了纤维网之间具有的许许多多的三维微多孔和中高粘度液体阻尼介质之间的微观剪切形成强烈的内摩擦，从而可以将振动能量转化为内摩擦热，在小振幅下各种频率振动激励下本发明的减振器均具有优越的阻尼和减振性能；利用高强度的弹簧钢制碟簧组件来承担竖向的大的载荷、并在活塞杆带动主活塞作阻尼运动时将振动能量部分存储于碟簧组件中、继而通过微多孔阻尼元件与阻尼介质的内摩擦耗散掉，本发明可以将液体阻尼介质的内压力得以降低下来，本发明的粘弹性阻尼减振器的使用可靠性大为提高；减振器具有速度和位移复合相关型的粘弹性阻尼特性，弹簧钢制碟簧对阻尼力提供位移敏感的阻尼特性，中高粘度的二甲基硅油作为阻尼介质和具有三维微多孔材料作为核心阻尼元件的组合使用对阻尼力提供速度敏感的阻尼特性，阻尼力F的本构方程符合 F＝k*ΔZ+c*V^α，式中k为碟簧的弹性模量，ΔZ为活塞杆的竖向位移，c为阻尼系数，V为活塞杆的位移速度，α为速度指数。本发明的粘弹性阻尼减振器(3)主要包括：外筒体、中心的活塞杆筒体、和活塞杆筒体固定并连接在一起的主活塞、主活塞采用三维微多孔金属纤维材料作为核心阻尼元件、阻尼介质采用25℃下动力粘度介于2000-50000mPa*s之间的中高粘度二甲基硅油、主活塞的下部和外筒体的底部之间布置有起主要竖向承载作用的弹簧钢制碟簧组件、介于主活塞上部和浮动活塞下部之间的第一复位弹簧、具有内/ 外圆动密封的浮动活塞、浮动活塞上部和外筒体上端部的动密封保持架之间设置有第二复位弹簧，其中的第一复位弹簧和第二复位弹簧带动二者之间的浮动活塞可以自适应活塞杆进/出外筒体所引起的主活塞上/下的液体阻尼介质的体积变化和压力变化、上端部压盖以及动密封组件，阻尼介质填充在浮动活塞的下部空间，浮动活塞上部和外筒体端部的动密封保持架之间保持有一部分气体空间，浮动活塞上开有排气/注油用工艺螺纹及其封堵螺栓。减振器(3)的主活塞中的阻尼元件主要包括：1级大孔高刚度支撑平板(P1)、2 级中孔支撑平板(P2)、3级微多孔核心阻尼层(P3)；1级大孔高刚度支撑平板(P1)具有以下技术特征：开口孔径介于3-6毫米、厚度介于8-25毫米；2 级中孔支撑平板(P2)具有以下技术特征：开口孔径介于0.8-2毫米、厚度介于 1.2-5毫米、有效开口面积比例介于15-40％；3级微多孔核心阻尼层(P3)具有以下技术特征：平整夹紧在2级中孔支撑平板(P2)两组的中间、目数介于40-320目的叠层不锈钢编织网或不锈钢纤维真空烧结毡、总层数介于9-59 层；主活塞中的阻尼元件采用叠层结构并压紧：(P1)/(P2)/(P3)/(P2) /(P1)，静态时阻尼液体介质部分具有0.1-0.8MPa的低内压。

减振器的上/下安装接头(4)主要包括：安装接头内孔加工有球面型的支撑面、安装接头的内孔及两个端面均预先制备有低摩擦系数的聚四氟乙烯基涂层、在铰接螺栓的外圆和安装接头的内孔球面之间灌注的聚氨酯橡胶或硅橡胶滑动轴承支撑材料、高强度铰接螺栓、防转/限位钢套、紧固螺母、具有防侧倾/限位功能的钢制安装支座；减振器的上、下安装接头(4)可以自适应调整减振器的中心轴线与外部结构之间的位置关系、保证减振器的活塞杆的中心轴线围绕其与铰接螺栓的中心轴线的交点可以在20°的圆锥角内自适应调整、铰接螺栓的中心轴线围绕其与减振器活塞杆的中心轴线的交点可以在 20°的圆锥角内自适应调整。通过调整支座的防侧倾/限位部位的尺寸，也可以调整圆锥角的大小。

以下继续阐释本发明的技术方案，主活塞中所采用的三维群孔的微多孔金属材料采用对称叠层结构并压紧：(P1)/(P2)/(P3)/(P2)/(P1)，利用1级大孔高刚度的多孔支撑平板(P1)和2级中孔支撑平板(P2)对微多孔的核心阻尼层(P3)起到支撑作用并压紧，这样可以保证核心阻尼层(P3)中的采用的金属丝或金属纤维在受到阻尼介质压力作用后的变形幅度降低，否则 (P3)中的叠层多孔金属网在主活塞组件往复运动过程中发生相应的凹凸变形、容易出现疲劳断裂，导致减振器寿命不足；2级中孔支撑平板(P2)的开口孔径如果过小、厚度如果过大会导致孔加工难度大，成本增加，如果2级多孔支撑平板(P2)的开口面积比小于15％、通流面积则过小、在叠加上核心阻尼层(P3)后则阻尼力过大；具有三维互通微多孔的核心阻尼层(P3) 要求平整夹紧在2级多孔支撑平板(P2)两组的中间、采用目数介于40-320 目的不锈钢网不同的组合而叠层、总层数介于9-59层、可以保证合理的阻尼作用和振动能转化为内摩擦热量，大小目数的不同叠层组合可以保障粗网对细网的有效支撑作用、组合后提供了适当的阻尼作用，叠层金属编织网低于 9层会导致阻尼油与叠层不锈钢编织网三维群孔之间的内摩擦作用不足，多于59层则导致阻尼油与叠层不锈钢编织网三维群孔之间的阻力过大，主活塞组件往复运动时容易导致阻尼力急剧上升；叠层不锈钢编织网如果目数大于 320目、过细的金属纤维其断裂伸长率降低、耐疲劳断裂能力不够好；叠层金属编织网如果目数小于40目，过粗的金属丝网阻尼力不够，另外一个缺点是对相邻的较细金属丝网的支撑作用不好，容易导致相邻的较细的金属丝网疲劳断裂；主活塞中采用微多孔金属材料作为核心阻尼元件、采用对称叠层结构并压紧：(P1)/(P2)/(P3)/(P2)/(P1)，这样保障了具有三维互通微多孔的核心阻尼层(P3)材料在往复运动的液压力作用下的变形量小、耐疲劳寿命得到保证；减振器内部大筒体内的阻尼油在25℃下的动力粘度介于800-90000mPa*s，如果阻尼介质具有过小的粘度则容易导致其在核心阻尼层(P3)的金属丝(纤维)的三维互通微多孔中流动时的内摩擦阻尼作用不足；如果采用更高粘度的阻尼油，高粘度的阻尼油意味着油品中的分子量更高，高分子的卷曲、缠绕作用更强烈，高分子量的阻尼油在与众多的金属丝或金属纤维在二者的界面区域发生强烈的有效剪切和内摩擦，从而可以产生较强大的阻尼作用，则又使得阻尼力过大；通过调整核心阻尼层(P3)中不锈钢编织网的具体结构构成，比如采用不同目数的不锈钢编织网层叠、采用不同的层数，可以调节优化叠层后的微多孔不锈钢编织网的具体孔径和孔隙率，从而得到不同的阻尼大小；根据本发明的技术理念，可以采用不同核心阻尼层的结构构成(P3)和不同粘度的阻尼介质相组合使用，如果选用层数相对较多，群孔的孔径相对较小、阻力相对较大的核心阻尼层(P3)，则可以和相对低粘度的阻尼油搭配使用；反之，如果选用层数相对较少、群孔的孔径相对较大、阻力相对较小的核心阻尼层(P3)，则可以和相对高粘度的阻尼油搭配使用。

以下通过说明书附图以及实施例对本发明进一步阐释。

附图说明

说明书附图1所示为目前主流的钢板/橡胶板叠层建筑隔震橡胶支座的结构原理图，其中1为上部钢板，2为支座安装钢板，3为连接螺栓，4为叠层橡胶板，5为橡胶板之间的叠层钢板，利用橡胶高弹性的优点，在水平剪切力作用下可以弹性变形并部分回复。

说明书附图2所示为一种采用本发明技术方案的隔震示意图，其中1为上部的建筑物主体，2为建筑物下部和减振器连接的基础框架平台，3和6分别为减振器，4和5分别为扎根于地基的钢结构小平台(1)，减振器安装滑台(2)位于钢结构小平台内。

说明书附图3所示为本发明的技术方案的减振器安装滑台(2)，主要包括：安装滑台上部安装的减振器1和12，2为减振器下部安装接头的固定螺栓，3为水平方向运动阻尼器，4为钢结构小平台的侧立板，5为钢结构小平台的钢筋混凝土基础，6为钢结构小平台扎根于下面的金属锚固连接体，7为安装滑台下部的橡胶密封圈，8为金属基座的下部中空部分注塑填充的含油自润滑复合材料，9为和钢结构小平台(1)的侧立板相连接的水平方向复位弹簧，10为安装滑台的金属基座，11为减振器安装接头的铰接螺栓，13为安装滑台的注塑含油自润滑复合材料时的排气工艺孔及封堵螺栓。

说明书附图4为减振器安装滑台下部的结构原理图，其中1和7为安装滑台的钢制边框，2为含油自润滑复合材料，3和5为钢制边框下部加工的用于放置橡胶密封圈的环形槽，4为滑动摩擦面，6为含油自润滑复合材料注塑时设计的工艺槽，在含油自润滑复合材料受到挤压而出油时，工艺槽起到储油、保油作用。

说明书附图5为本发明的粘弹性阻尼减振器和上下安装接头的装配示意图，其中1为上部安装接头的安装支座，2为上部安装接头，3为铰接螺栓，4为橡胶防尘罩，5为减振器的上部压盖处的动密封元件，6为上部的动密封导向元件，7为上端部动密封保持架和浮动活塞之间的第二复位弹簧，8为浮动活塞，9为主活塞，10为碟簧间的滑移隔板，11为碟簧的导向钢筒，12为减振器下部安装接头的铰接螺栓，13为下部安装接头的安装支座，14为下部安装接头，15为减振器的外筒体，16为弹簧钢制碟簧，17为阻尼介质，18 为主活塞上的微多孔阻尼元件，19为主活塞的上部和浮动活塞的下部之间的第一复位弹簧，20为碟簧导向钢筒和活塞杆筒体之间的动密封元件，21、22 为浮动活塞的内/外圆的动密封元件，23为上部端盖处的动密封保持架。

说明书附图6为本发明的减振器安装接头的结构原理图，其中1为减振器，2/13为减振器的安装接头端面的聚四氟乙烯基涂层，3为铰接螺栓的定位用防转钢套，4为紧固螺母，5为垫片，6/11为安装接头两个端面的碟簧/ 橡胶动密封垫片元件，7为安装支座，8为灌注的球面型橡胶滑动支撑，9为灌注橡胶时的定位用空心塑料定位环，10为铰接螺栓，12为减振器的接头，在安装支座设置有减振器转动限位凸台，通过设定不同的α角度，可以控制减振器的转动角度，通过减振器安装接头内圆加工的球面型支撑，减振器围绕其中心轴线与铰接螺栓中心线的交点可以在2β圆锥角内适当位移调整，以自适应安装平台的形位公差要求。

说明书附图7为本发明的减振器的主活塞的结构原理图，其中1为高刚性的大孔支撑平板(P1)，2/4为平整的中孔支撑平板(P2)，3为核心的微多孔阻尼元件，采用不锈钢编织网或不锈钢纤维真空烧结毡制备，5为高刚性的大孔压紧板(大孔支撑平板)。

具体实施例

实施例、具有三维隔震减振的建筑结构基础，包括：和钢筋混凝土桩基础牢固连接、扎根于地基的钢结构小平台(1)，小平台上的平整滑动支撑面吹砂毛化后制备有厚度0.30-0.35毫米的聚四氟乙烯基涂层(特氟隆涂层)作为低摩擦系数滑动摩擦副材料；减振器安装滑台(2)，采用高密度聚乙烯/石蜡油为主体的含油自润滑复合材料，其中：高密度聚乙烯(HDPE)的重均分子量介于60-80万，高密度聚乙烯(HDPE)占复合材料的重量百分比为29％，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)占复合材料的重量百分比为13％，石墨粉体占复合材料的重量百分比介于15％，余下为石蜡油，石墨粉体的粒径D90小于20微米；粘弹性阻尼减振器(3)，主活塞上的核心阻尼元件采用高比面积的三维微多孔金属纤维材料制备而成，减振器圆筒体内采用厚度12毫米、外径260毫米、内径90毫米的弹簧钢制碟簧组件支撑主活塞以及活塞杆并提供高的竖向承载能力、对建筑物主体起到竖向支撑作用，主活塞的上部和浮动活塞的下部之间配置有第一复位弹簧，浮动活塞的上部和外筒体的上端部的动密封保持架之间设置有第二复位弹簧、并保持有一部分气体空间、没有液体阻尼介质，浮动活塞以下填充的液体阻尼介质采用高粘度二甲基硅油、25℃下动力粘度为20000mPa*s，减振器(3)的主活塞中的阻尼元件主要包括：1 级大孔高刚度支撑平板(P1)、2级中孔支撑平板(P2)、3级微多孔核心阻尼层 (P3)；1级大孔高刚度支撑平板(P1)具有以下技术特征：开口孔径5毫米、厚度15毫米；2级中孔支撑平板(P2)开口孔径1.5毫米、厚度2.5毫米、有效开口面积25％；3级微多孔核心阻尼层(P3)具有以下技术特征：平整夹紧在2级中孔支撑平板(P2)两组的中间、目数介于80-180目的交替叠层不锈钢编织网、总层数33层；主活塞中的阻尼元件采用叠层结构并压紧：(P1)/ (P2)/(P3)/(P2)/(P1)，静态时阻尼液体介质部分具有0.3MPa的低内压；减振器长期工作稳定、不漏油；减振器的上、下安装接头(4)，主要包括：安装接头内孔加工有球面型的支撑面、安装接头的内孔及两个端面均预先制备有低摩擦系数的聚四氟乙烯基涂层、在铰接螺栓的外圆和安装接头的内孔球面之间灌注高强度硅橡胶滑动轴承支撑材料、高强度铰接螺栓、防转/ 限位钢套、紧固螺母、具有防侧倾/限位功能的钢制安装支座；减振器的上、下安装接头(4)可以自适应调整减振器的中心轴线与外部结构之间的位置关系、保证减振器的活塞杆的中心轴线围绕其与铰接螺栓的中心轴线的交点可以在15°的圆锥角内自适应调整、铰接螺栓的中心轴线围绕其与减振器活塞杆的中心轴线的交点可以在15°的圆锥角内自适应调整；具有自适应调整减振器的中心轴线与外部结构之间的位置关系的性能、保证减振器的活塞杆带动主活塞组件作上/下往复阻尼运动时不会发生干涉；当地震发生时，扎根于地基的钢结构小平台(1)受到地震波的影响可以跟随地基作小幅振动，在水平方向足以克服界面静摩擦力后、减振器安装滑台(2)及其上部的减振器以及上面连接和支撑的建筑物主体作为一个整体可以在钢结构小平台(1)上面与小平台之间作相对滑动，从而减弱、甚至抑制水平方向的地震能量输入到上面的建筑物；在竖向、减振器对于地震波具有减缓和阻尼吸能作用，从而达成水平方向及竖向三个维度均有隔震、减振的综合保护作用。

Claims (8)

1.具有三维隔震减振的建筑结构基础，其特征在于，该结构基础主要包括以下四大功能部件：和钢筋混凝土等桩基础牢固连接、扎根于地基的钢结构小平台(1)，其主要技术特征是：小平台上的平整滑动支撑面制备有聚四氟乙烯基涂层或采用聚四氟乙烯垫板作为低摩擦系数滑动摩擦副材料；减振器安装滑台(2)，其主要技术特征是：减振器安装滑台(2)在钢结构小平台(1)里面可以相对水平滑动，采用含油自润滑复合材料作为主要滑动摩擦副材料；粘弹性阻尼减振器(3)，其主要技术特征是：主活塞上的核心阻尼元件采用高比面积的三维微多孔金属纤维材料制备而成，减振器圆筒体内采用弹簧钢制碟簧组件支撑主活塞以及活塞杆并提供高的竖向承载能力、对建筑物主体起到竖向支撑作用，主活塞的上部和浮动活塞的下部之间配置有第一复位弹簧，浮动活塞的上部和外筒体的上端部的动密封保持架之间设置有第二复位弹簧、并保持有一部分气体空间、没有液体阻尼介质，浮动活塞以下填充的液体阻尼介质采用中高粘度二甲基硅油、25℃下动力粘度介于800-90000mPa*s之间，静态时浮动活塞以下的液体阻尼介质具有1.6MPa以下的低内压，减振器长期工作稳定、不漏油；减振器的上、下安装接头(4)，其主要技术特征是：具有轻度万向节位置调节功能和连接功能，具有自适应调整减振器的中心轴线与外部结构之间的位置关系的性能、保证减振器的活塞杆带动主活塞组件作上/下往复阻尼运动时不会发生干涉；当地震发生时，扎根于地基的钢结构小平台(1)受到地震波的影响可以跟随地基作小幅振动，在水平方向足以克服界面静摩擦力后、减振器安装滑台(2)及其上部的减振器以及上面连接和支撑的建筑物主体作为一个整体可以在钢结构小平台(1)上面与小平台之间作相对滑动，从而减弱、甚至抑制水平方向的地震能量输入到上面的建筑物；在竖向、减振器对于地震波具有减缓和阻尼吸能作用，从而达成水平方向及竖向三个维度均有隔震、减振的综合保护作用。

2.根据权利要求1所述的具有三维隔震减振的建筑结构基础，其特征在于，减振器安装滑台(2)主要包括：金属基座、外部和钢结构小平台(1)相连接的水平方向复位弹簧及阻尼器、金属基座的下部中空部分填充有聚乙烯/石蜡油为主体的含油自润滑复合材料作为主要滑动摩擦副、金属基座下部的周圈镶嵌有橡胶密封圈起到保油作用；含油自润滑复合材料为高密度聚乙烯/石蜡油为主体的复合材料，其中：高密度聚乙烯(HDPE)的重均分子量介于35-300万，高密度聚乙烯(HDPE)占复合材料的重量百分比介于20-50％，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)或二元乙丙橡胶(EPM)或二者的组合物占复合材料的重量百分比介于1.5-15％，石墨粉体占复合材料的重量百分比介于0-15％，余下为石蜡油，石墨粉体的粒径D90小于30微米。

3.根据权利要求1所述的具有三维隔震减振的建筑结构基础，其特征在于，减振器安装滑台(2)的金属基座的下部中空部分填充有硅橡胶/硅油为主体的含油自润滑复合材料作为主要滑动摩擦副、金属基座下部的周圈镶嵌有橡胶密封圈起到保油作用，含油自润滑复合材料为硅橡胶/硅油为主体的复合材料，其中：硅橡胶占复合材料的重量百分比介于35-60％，硅油占复合材料的重量百分比介于25-40％，白炭黑占复合材料的重量百分比介于5-15％，硅油采用25℃下动力粘度介于2000-50000mPa*s之间的中高粘度二甲基硅油。

4.根据权利要求1所述的具有三维隔震减振的建筑结构基础，其特征在于，减振器安装滑台(2)的金属基座的下部中空部分填充含油自润滑复合材料的面积占金属基座下部的周圈镶嵌的橡胶密封圈之内的面积的百分比介于70-90％。

5.根据权利要求1所述的具有三维隔震减振的建筑结构基础，其特征在于，减振器(3)主要包括：外筒体、中心的活塞杆筒体、和活塞杆筒体固定连接在一起的主活塞、主活塞采用具有三维微多孔金属纤维材料作为核心阻尼元件、阻尼介质采用25℃下动力粘度介于2000-50000mPa*s之间的中高粘度二甲基硅油、主活塞下部和外筒体底部之间布置有起主要竖向承载作用的弹簧钢制碟簧组件、介于主活塞上部和浮动活塞下部之间的第一复位弹簧、具有内/外圆动密封的浮动活塞、浮动活塞上部和外筒体上端部的动密封保持架之间设置具有对活塞杆进出外筒体起到体积自动调节功能的第二复位弹簧、上端部压盖以及动密封组件，阻尼介质填充在浮动活塞的下部空间，浮动活塞上部和外筒体端部的动密封保持架之间保持有一部分气体空间，浮动活塞上开有排气/注油用工艺螺纹及其封堵螺栓。

6.根据权利要求1所述的具有三维隔震减振的建筑结构基础，其特征在于，减振器(3)的主活塞中的阻尼元件主要包括：1级大孔高刚度支撑平板(P1)、2级中孔支撑平板(P2)、3级微多孔核心阻尼层(P3)；1级大孔高刚度支撑平板(P1)具有以下技术特征：开口孔径介于3-6毫米、厚度介于8-25毫米；2级中孔支撑平板(P2)具有以下技术特征：开口孔径介于0.8-2毫米、厚度介于1.2-5毫米、有效开口面积比例介于15-40％；3级微多孔核心阻尼层(P3)具有以下技术特征：平整夹紧在2级中孔支撑平板(P2)两组的中间、目数介于40-320目的叠层不锈钢编织网或不锈钢纤维真空烧结毡、总层数介于9-59层；主活塞中的阻尼元件采用叠层结构并压紧：(P1)/(P2)/(P3)/(P2)/(P1)，静态时阻尼液体介质部分具有0.1-0.8MPa的低内压。

7.根据权利要求1所述的具有三维隔震减振的建筑结构基础，其特征在于，减振器的上/下安装接头(4)主要包括：安装接头内孔加工有球面型的支撑面、安装接头的内孔及两个端面均预先制备有低摩擦系数的聚四氟乙烯基涂层、在铰接螺栓的外圆和安装接头的内孔球面之间灌注的聚氨酯橡胶或硅橡胶滑动轴承支撑材料、高强度铰接螺栓、防转/限位钢套、紧固螺母、具有防侧倾/限位功能的钢制安装支座；减振器的上、下安装接头(4)可以自适应调整减振器的中心轴线与外部结构之间的位置关系、保证减振器的活塞杆的中心轴线围绕其与铰接螺栓的中心轴线的交点可以在20°的圆锥角内自适应调整、铰接螺栓的中心轴线围绕其与减振器活塞杆的中心轴线的交点可以在20°的圆锥角内自适应调整。

8.根据权利要求1所述的具有三维隔震减振的建筑结构基础，其特征在于，减振器(3)具有速度和位移复合相关型的粘弹性阻尼特性，弹簧钢制碟簧对阻尼力提供位移敏感的阻尼特性，中高粘度的二甲基硅油作为阻尼介质和具有三维微多孔材料作为核心阻尼元件的组合使用对阻尼力提供速度敏感的阻尼特性，阻尼力F的本构方程符合F＝k*ΔZ+c*V^α，式中k为碟簧的弹性模量，ΔZ为活塞杆的竖向位移，c为阻尼系数，V为活塞杆的位移速度，α为速度指数。