CN110878654A - 一种可任意调节水平刚度且适应抗风隔震的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种可任意调节水平刚度且适应抗风隔震的装置，包括设置于上部结构和下部结构之间由若干个隔震支座及若干个水平刚度突变控制装置组成的隔震层；隔震支座设置在上部结构的柱和剪力墙下面，为上部结构的柱和剪力墙提供竖向承载力和水平刚度；水平刚度突变装置设置在上部剪力墙的下面，在风荷载作用下，其提供的水平刚度和水平承载力能够有效地将风荷载传至下部结构或基础；水平刚度突变控制装置在地震作用下，其水平刚度突变为零，使隔震层起到隔震作用。本发明利用隔震层的维护结构形成刚度突变控制机构，或者利用机械原理、液压技术和自动控制技术来调节、控制结构的水平刚度，实现刚度突变，达到有效隔离地震且抵抗风荷载的目的。

Description

一种可任意调节水平刚度且适应抗风隔震的装置

技术领域

本发明涉及抗风隔震领域，特别涉及一种可任意调节水平刚度且适应抗风隔震的装置。

背景技术

隔震结构计算模型如图1所示。上部结构由若干根梁102和若干根柱101以及若干个剪力墙308等组成。若干个竖向连杆103为上部结构提供竖向刚度和竖向承载力。广义水平弹簧104为上部结构提供维持上部结构稳定所需的水平刚度和水平承载力。105是伴随着水平弹簧104的水平阻尼器。

地震时，地面有水平运动和竖向运动。给建筑物造成损害的主要是地面的水平运动107，一般隔震也是指隔离水平地震。

隔震结构的工作原理是：如图1，地震时，下部结构或基础108做水平运动。如果不存在广义水平弹簧104和伴随着水平阻尼器105，地震时下部结构或基础108做水平运动但上部结构可保持不动，即上部结构相对于下部结构或基础108可以自由地做相对水平运动。地震作用不会传到上部结构，起到完全隔离地震的作用。

但是，如果没有广义水平弹簧104和伴随着阻尼器105，上部结构的水平平衡是不稳定平衡。在一个很小的水平力(如风力)的干扰作用下，上部结构产生一个很小的水平位移就失去平衡而倒塌。所以，维持上部结构水平稳定的广义水平弹簧104和伴随着水平阻尼器105必须存在，以保证上部结构的稳定。

广义水平弹簧104的水平刚度和水平承载力必须满足保持上部结构稳定的需要。如果水平刚度太小，上部结构产生水平位移时弹簧的恢复力不足以使上部结构恢复到平衡位子，结构还是会失稳倒塌；但如果水平刚度太大，隔震效果就很差。如果广义水平弹簧104的刚度非常大，那么这个隔震结构就等同于普通的非隔震结构。

图1所示的，由上部结构和竖向连杆103及广义水平弹簧104和伴随着水平阻尼器105组成的隔震结构的隔震效果与其自振频率(或自振周期)直接有关。一般地，要有好的隔震效果，隔震系统的自振周期要大于4秒，周期越长隔震效果就越好。但是要保证结构的水平稳定，隔震系统的自振周期也不能太长。一般要控制在12秒以下。所以，隔震系统的自振周期一般控制在4秒到12秒之间。

目前国内外隔震结构采用的隔震支座主要是橡胶支座。

橡胶支座一般为圆柱形，其竖向承载力为

A为支座的橡胶水平面积，f为橡胶的抗压强度，D为支座直径。圆柱形橡胶支座的水平刚度近似为

E为橡胶支座的等效弹性模量，

为橡胶水平截面的惯性矩，h为支座的橡胶总高度，故

这样，圆柱形橡胶支座的水平刚度K与竖向承载力N的关系为

由于E和f为常数。为满足橡胶支座的稳定，h也不能太大。为满足橡胶支座的承载力，D也不能太小，故橡胶隔震支座的水平刚度不可能太小，因而还有较大一部分地震能量通过橡胶隔震支座传至上部结构。

对于结构隔震而言，隔震支座的水平刚度和阻尼越小，其隔震效果就越好。但如果隔震支座的水平刚度为零，地震过后，隔震支座不存在恢复力，上部结构不会恢复到原始状态，故隔震支座还要保留一定的水平刚度。

另外，虽然隔震支座较小的水平刚度对隔震有利，但对结构的抗风是不利的。为了保证上部结构在风荷载下不产生过大的水平位移，最好抗风时结构水平刚度很大，而在地震时又突变为非常小。这样就需要隔震层是一个变刚度结构，使得隔震层在抗风和隔震时具有不同的水平刚度。实现抗震、抗风变刚度的基本原理是：结构抗风时，地面或下部结构没有水平加速度；而地震时，地面或下部结构有很大水平加速度；利用地震时的地面或下部结构的加速度来触发控制装置来改变结构隔震层的水平刚度。

在图1所示结构隔震计算模型的基础上增加可控水平刚度106，形成如图2所示的具有可控变刚度结构隔震层计算模型。在抵抗风荷载作用时，可控水平刚度106的刚度非常大，承载力也非常高，风荷载可通过可控水平刚度106有效传至下部结构或基础108，而在地震时，利用地震的地面水平加速度触发控制装置，当水平加速度达到一定的数值时，使可控水平刚度106的刚度突然消失而广义弹簧104的水平刚度依然存在，这样隔震层就实现了变刚度，达到了隔震层既能有效抵抗风荷载，又能有效隔离地震时的目的。

因此，理想的抗风、隔震层是有较大的竖向承载力，与水平承载力无关的、可控制的且可突变的水平刚度，与水平刚度和水平位移量相匹配的抗侧承载力，较小的阻尼。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种可任意调节水平刚度且适应抗风隔震的装置，该装置利用机械原理，同时利用液压技术、自动控制技术来调节、控制隔震层的水平刚度，使隔震层在抗风和隔震两种不同的工作状态下有不同的水平刚度，达到既能有效抵抗风荷载，又能有效隔离地震的目的。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：

一种可任意调节水平刚度且适应抗风隔震的装置，包括在上部结构、下部结构之间设置隔震层，在隔震层设置若干隔震支座和若干水平刚度突变控制装置；所述隔震支座由隔震支承柱和预应力拉索以及放置在下部结构和上部结构传力构件上的预埋件组成；所述隔震支座位于上部结构的每个柱下和每个剪力墙下，每个隔震支座的隔震支承柱数量不少于3个，每个隔震支座的预应力拉索可以没有也可以1个或1个以上；其中，所述隔震支座的隔震支承柱为其所支承的上部结构柱或剪力墙提供竖向承载力和水平刚度，预应力拉索为其所支承的上部结构柱或剪力墙提供竖向拉力；所述水平刚度突变装置设置在隔震层适当平面位置，在风荷载作用下，其提供的水平刚度和水平承载力能够有效地将风荷载传至下部结构或基础，而在地震作用下，其水平刚度突变为零，使隔震层起到隔震作用。

所述隔震支座由圆金属管或方金属管制作，上、下端部是半径为R的球面，球心的距离为d，两球面顶点的距离为H＝2R-d。调整R和d，就可调整隔震层的水平刚度。

所述的隔震支承柱及与柱球面体接触的传力金属预埋件由同一金属材料制成，但为了提高接触点的承载力及接触点附近材料的韧性和延性，在两者的接触面，即球面的表面及传力金属预埋件的表面复合一层一定厚度的高强材料(如含碳量较高的高强钢)。

所述水平刚度突变控制装置由隔震层的建筑物周边的外围维护结构以及隔震层的室内维护结构构成。维护结构抗侧力结构可将风荷载有效传递到下部结构或基础；由于上部结构同样有维护结构，同时还有梁及柱组成的框架结构共同抵抗风和地震作用，故上部结构的水平承载力比隔震层高，所以在地震作用下，隔震层的维护结构肯定先于上部结构的维护结构遭到破坏。当地震发生且地震作用达到一定值时，隔震层的维护结构承受不了地震作用产生的内力而遭到破坏，其水平刚度消失，隔震层便起到隔震作用，上部结构就可免遭地震的破坏。

所述水平刚度突变控制装置由设置在隔震层的上部剪力墙下面的隔震层剪力墙、油压千斤顶及相应的油管、阀门以及触发装置组成。

所述隔震层剪力墙的底部与下部结构或基础相连；所述隔震层剪力墙的顶部与上部结构剪力墙的底部之间设置有N(N≥1)对凹凸配合的传力齿面，N对凹凸配合的传力齿面有2N个传力齿面间隙，每个传力齿面间隙设置一个油压千斤顶；其中N个限制上部结构沿隔震层剪力墙一个方向位移的油压千斤顶为第一组油压千斤顶，另外N个限制上部结构沿隔震层剪力墙另一个方向位移的油压千斤顶为第二组油压千斤顶；每组油压千斤顶各自用阀门、分油管、主油管连接，主油管的下部置于油箱中；

所述水平刚度突变控制装置还包括触发机构，触发机构用于触发第一组油压千斤顶、第二组油压千斤顶的活塞在满足触发条件下回缩，第一组油压千斤顶、第二组油压千斤顶的油经过油管流向油箱；所述触发条件为发生地震且地面水平加速度达到预设数值。

所述触发机构包括安装在下部结构上的水平支杆、设置在油管上的常闭触发阀门，水平支杆的端部焊接有短圆管，短圆管的上面放置球体；常闭触发阀门的阀轴上安装有手柄；手柄与球体之间柔性连接；当常闭触发阀门关闭时，手柄向上与水平面成45度角；当常闭触发阀门打开时，手柄向下与水平面成45度角。

所述触发机构包括设置在油管上的电磁常闭触发阀门、电磁驱动线圈、加速度传感器、电子控制设备；所述加速度传感器设置在下部结构中，将检测到的地面加速度信号传输至电子控制设备，电子控制设备判断加速度是否到达预设值，若到达则电磁驱动线圈通电，电磁常闭触发阀门打开，反之，不做任何操作。

所述触发机构包括设置在下部结构中的小盒，小盒的下面中间设置有短圆管并有一个用于开关接线用的小孔；短圆管的上面装有一微型三线开关，微型三线开关与电磁常闭阀门连接；微型三线开关是两个互补开关A、B，当按钮按下时开关A断开，开关B闭合；而当按钮松开时开关A闭合，开关B断开；在短圆管的上方放置一小球，小球压在微型三线开关的按钮上。

所述小盒顶部设置有能够自由开合的防尘盖。

本发明所述的设置有隔震支座和水平刚度突变装置的隔震层，在正常使用时，其水平刚度和水平承载能力非常大，足以抵抗风荷载，而在地震作用时，当地震的水平加速度达到一定水平时，隔震层的水平刚度突然变得非常小，从而隔离地震，大大减小传递到上部结构的地震能量，使上部结构在地震作用下免遭破坏。

具有可控变刚度的结构隔震层由两部分组成。第一部分是具有较大竖向承载力和较小水平刚度的隔震支座，且水平刚度和竖向承载力互不相关，可独立调节。第二部分用于抗风时的水平刚度突变装置，在风荷载作用下，水平刚度突变装置的水平刚度和水平承载力都非常大，能有效地将风荷载传至下部结构或基础；而在地震作用下，水平刚度突变装置的水平刚度突变为零，使隔震层起到隔震作用。

本发明的工作原理：

一、隔震支座工作原理

1、具有可控变刚度的结构隔震计算模型如图2所示。上部结构由若干根梁102和若干根柱101以及若干个剪力墙308等组成。若干个广义竖向连杆103为上部结构提供竖向刚度和竖向承载力。广义水平弹簧104为上部结构提供维持上部结构稳定的水平刚度和水平承载力。105是伴随着广义水平弹簧104的水平阻尼器。广义水平弹簧106的刚度可由非常大突变零。

可突变刚度的隔震层由为上部结构提供竖向刚度和竖向承载力的广义竖向连杆103、维持上部结构稳定的广义弹簧104以及伴随阻尼器105、具有可突变刚度的广义弹簧106组成。

结构在正常使用时，广义水平弹簧106的刚度非常大，承载力也非常高，作用在结构上的风荷载绝大部分由广义水平弹簧106传至基础108。此时的隔震结构的性能同普通结构没有区别。

地震发生时，当地面水平加速度达到一定值后，控制装置被触发，可突变的广义水平广度106的刚度突变为零，结构的计算模型由图2变化为图1，隔震层的水平刚度变得非常小，隔震层可有效隔离地震作用。

假设上部结构的质量为m，广义水平弹簧104的水平刚度为k，当结构工作在隔震状态时，广义水平弹簧106的水平刚度为零，此时上部结构和广义水平弹簧104、连杆103组成的体系可认为是单自由度体系，其自振周期为

2、图3所示的是一空间单摆模型简图。单摆的摆长为L。质量为m的质点可绕o点做圆周运动。圆周的半径为L。当单摆垂直，质点的位置处于最低时，单摆处于平衡位置。当质点水平移动偏离平衡位置时，质点上升，重力的作用使质点恢复到平衡位置，也就是相当于有一个等效重力刚度使质点回复到平衡位置。该单摆在重力作用下的无阻尼圆频率为

相应的周期为

当单摆的摆长L趋向于无限长时，相应的周期T趋向于无穷大。当单摆的摆长L趋向于零时，相应的周期T也趋向于零。

3、图4所示的系统是空间复合摆模型：质量为m的空间刚体由n(n≥3)根相互平行的、不全部在同一平面的、长度为L的等长连杆悬挂在上部结构上，上部结构的位置相对于地面不变，即上部结构与地面连成一体。刚体可在空间沿任意水平方向移动。由于连杆的约束作用，刚体沿水平方向移动的同时也向上运动。重力的作用使质刚体恢复到平衡位置。刚体的运动实际上是刚体上的任意一点都在做圆周运动，其圆心在刚体平衡时离质点的垂直距离为L的上方。这种系统是一种广义单摆系统，在重力作用下的自振周期也是

4、图5所示的系统是等直径球体202支承的随遇平衡模型简图：空间放置的质量为m的刚体201，用n(n≥3)个直径为R且不在同一铅垂面的等直径球体202支承在下部结构或基础108上。球体202仅给刚体201结构提供竖向约束力(竖向支承力)，不提供水平约束力。该系统在水平方向没有约束，也就没有水平刚度。由于重力和摩擦力的作用，球体202的球面与刚体201的接触面以及与下部结构或基础108的接触面的摩擦力非常大，所以接触面没有滑动位移，只有滚动位移。刚体可沿任意水平方向移动。刚体沿水平方向移动时，球体滚动，球体与基础的相对运动是滚动，球体与上部刚体的相对运动也是滚动。由于质量为m的刚体由球体202支承，刚体201水平运动时，没有上、下方向的运动，即不存在使刚体回复到原始平衡位置的力，系统处于随遇平衡状态。该体系在重力作用下的水平运动的自振周期为无穷大。该体系等价于图4所示连杆长度为无限长的体系。

5、将图5的球体202的中部切除高度为d的部分，形成两个不完整的半球。将两个不完整的半球拼合成一个最高点B到最低点A、两点的距离为H＝2R-d的不完整球体203(见图6)。用这种不完整的球体代替图5的完整球体202支承刚体201(见图7)，形成新的系统。这个系统中，刚体201在任意水平方向也可以运动(见图8)，但刚体201在水平位移的同时也向上位移，重力作用使系统恢复到平衡位置。该系统同图4的系统是等效的：刚体201的任一点绕固定点做等效半径为L_d的圆周运动。在重力作用下，该系统的水平运动自振周期是：

上式中，L_d是图7所示系统的等效摆长。推导可得：

从上式可以看出，当d＝0时，等效摆长L_d＝∞，也就是图5所示的随遇平衡系统；当d由0逐渐增加时，等效摆长L_d逐渐减小；当d＝R时，等效摆长L_d＝R，相应的自振周期也是

当d＝2R时，图6的A、B两点重合，等效摆长L_d＝0，相应的自振周期也是T＝0。d从2R变到0，相应的等效摆长L_d从0变到无穷长，这是非常有意义的——只要合理地调整不完整球的R和d，就可以得到任意的自振周期。

6.图6所示的不完整的球体203，仅A、B连线附近的部分有用，远离A、B连线的部分无用，故可以A、B连线为轴线，沿该轴线对称保留截面为圆形或方形几何体，而将其它部分去掉，形成图9粗实线所示的圆形或方形隔震支承柱204，该隔震支承柱的两端是半径为R的球面，球心的距离为d，两球面顶点的距离为H＝2R-d。圆形隔震支承柱的直径或方形隔震支承柱的边长D满足刚体201的位移即可。将图7的不完整的球体203用图9所示的隔震支承柱204代替，就得到图10的体系。该体系的水平运动自振周期也是

等效摆长也是

图10的体系与图7的体系基本等效，唯一的区别是，图7体系的水平位移可以非常大而图10体系的水平位移不能超过0.5D。

8.实际工程应用示意如图11～图14所示：由柱301、剪力墙308、梁或板303及节点传力构件302等组成的上部结构由隔震支承柱304支承在下部结构或基础108上。图12和图13分别是图11的A-A和B-B剖面，图14是图12的C-C剖面。该剖面能清楚表达支承柱体304和与之接触的上、下预埋件307、306的关系。由于隔震支承柱304不能承受拉力，故在隔震支承柱304之间增加预应力拉索309抗拉。预应力拉索的下部直接锚固，上部张拉，张拉锚具为图13、图11中的310。这个实用隔震结构是由图10的系统演变而来的，其水平运动自振周期仍是

等效摆长

每个柱301下和每个剪力墙308下有由隔震支承柱304和预应力拉索309及上、下预埋件307、306以及节点传力构件302等组成隔震支座。每个隔震支座的隔震支承柱304的数量不少于3个以便能有效传递柱和剪力墙承受的竖向荷载传递到下部结构或基础108。如果隔震支承柱所支承的柱或剪力墙没有拉力，相应的隔震支座可以没有预应力拉索309。如果隔震支承柱所支承的柱或剪力墙有拉力，相应的隔震支座的预应力拉索数量可以1个或1个以上。

图11～图14中的隔震支承柱304的详细构造如图15～图18所示。图15是隔震支承柱304立面。图16是图15的E-E断面。图17是图15的F-F断面(采用圆管柱)。图18也是是图15的F-F断面(采用方管柱)。隔震支承柱304用圆金属管或方金属管制作，上、下端部是半径为R的球面，球心的距离为d，两球面顶点的距离为H＝2R-d，其外形同图9的隔震支承柱204。

支承柱304以及与支承柱304球面接触的上部预埋件307和下部预埋件306可用同一金属材料支承(如普通钢材、高强钢材)制成。但由于支承柱304的上球面与节点传力构件302的接触面及下球面与下部结构或基础108的接触面都是点接触，为提高其承载力，在球面的表面复合一层一定厚度的高强材料305(如含碳量较高的高强钢，见图14、图16)，而支承柱304本身由普通金属材料(如普通钢材)制成，这样双层材料复合的接触点承载力很高，韧性和延性都很好。同样(图14)，在与支承柱304球面接触的上部预埋件307和下部预埋件306的表面亦复合一层一定厚度的高强材料305(如含碳量较高的高强钢)，而预埋件本身用普通金属材料(如普通钢材)制成。

二、抗风隔震刚度突变装置工作原理

由于隔震层的刚度越小，经隔震层传至上部结构的地震作用就越小，故就隔震而言，只要能满足结构水平稳定和震后恢复到原平衡位置的要求，隔震层的刚度越小越好。但是，就结构抗风而言，隔震层的刚度越大，上部结构在风荷载的作用下的位移就越小。也就是说，对同一结构，希望隔震层在平时正常使用时的刚度非常大，而在发生地震时，隔震层的刚度变得非常小。这就是刚度突变问题，也就是希望隔震层在平时的刚度非常大，而在地震发生时突然又变得非常小。

具有抗风隔震突变刚度的隔震模型简图如图2所示。该模型是在图1所示的理想的隔震模型上添加抗风隔震突变水平刚度弹簧106而成。抗风隔震突变隔震水平刚度弹簧106的水平刚度是可变的。平时，抗风隔震突变水平刚度弹簧106的水平刚度比广义水平弹簧104的水平刚度大得多，绝大部分风荷载经106传至下部结构或基础108；但当地震发生且地面加速度达到一定数值时，可突变刚度的广义弹簧106的水平刚度突然消失，图2的隔震模型简图又变成图1所示的隔震模型简图。

实现这种刚度突变的方法很多。

方法之一是在隔震层设置水平刚度非常大，水平承载力不是很高且比上部结构水平承载力低但足以抵抗风荷载的抗风构件。可利用隔震层建筑物的维护结构作为这种抗风构件。在风荷载作用下，隔震层的和上部结构的水平刚度和水平承载力足以抵抗风荷载作用，而在地震作用下，隔震层的维护结构首先遭到破坏，维护结构的水平刚度消失，隔震层起到隔震作用。这样就可以避免上部结构在地震作用下遭到破坏。隔震层维护结构的材料可以与上部结构维护结构的材料相同，但为了更好地实现刚度突变且为了在震后便于修复，隔震层维护结构的材料也可与上部结构维护结构的材料不同。

图19是利用隔震层的维护结构作为抗风构件的隔震结构隔震层平面示意图。图20是图19的G-G剖面。图19、图20中，403为窗洞，404为门洞，上部结构由前述的多根隔震支承柱304支承在下部结构或基础108上，建筑物室内的内维护结构402以及建筑物周边的外维护结构401等的上端与上部结构连接，下端与下部结构或基础108连接。维护结构401、402组成的抗侧力结构可将风荷载有效传递到下部结构或基础108。由于上部结构同样有维护结构401、402，同时还有梁405及柱301组成的框架结构共同抵抗风和地震作用，故上部结构的水平承载力比隔震层高，所以在地震作用下，隔震层的维护结构肯定先于上部结构的维护结构遭到破坏。当地震发生且地震作用达到一定值时，隔震层的维护结构承受不了地震作用产生的内力而遭到破坏，其水平刚度消失，隔震层便起到隔震作用，上部结构就可免遭地震的破坏。这种方法简单、实用、有效，特别适用于层数不多的多层建筑。

方法之二是利用结构在风荷载和在地震作用下的地面加速不同而设置由地面加速度触发的触发装置，使隔震层在平时和风荷载作用下保持很大的水平刚度和相应的的承载力，而在地震作用下，水平刚度突然变小。结构承受风荷载时，地面没有加速度。但是，结构承受地震作用时，地面有加速度。所以，我们可在隔震层加装一种装置，利用结构承受风荷载时地面没有加速度，而承受地震作用时地面有加速度这个机理，使这种装置在结构承受风荷载时有很大的水平刚度和相应的水平承载力，使上部结构承受的风荷载能通过该装置有效地传至基础；而在地震作用下，当地面加速度达到一定值时，触发该装置动作，使该装置的水平刚度消失，这样隔震层起到隔离地震的作用。可称这种装置为刚度控制机构或刚度控制装置。

图21～图45是该隔震层刚度突变机构的示意图。

图21是装有刚度突变装置的隔震层平面示意图。隔震层平面中，在对应于上部剪力墙308的位置设置下部剪力墙501。下部剪力墙501的周边设有隔震支承柱304以承受上部剪力墙308的压力。下部剪力墙501的周边同时设有预应力拉索309以承受上部剪力墙308的拉力。

在上部剪力墙308对应的位置设置下部下部剪力墙501，传力直接。但下部剪力墙501也可以不与上部剪力墙308对应，而利用楼板303将上部结构的水平力传至下部剪力墙501。

图22、图23、图24都是图21的H-H剖面。为清楚表达刚度突变机构的工作机制，剖面图中未将支承柱304、预应力拉索309等一些与刚度突变机构无关构件表达出来，也未将刚度突变机构中的油管、阀门及触发装置表达出来，仅将油压千斤顶502L、502R在图中表达出来。图中，501为水平刚度和水平承载力都很高的剪力墙，该墙一般位于上部剪力墙的下面(也可以在其它位置)，通过一定的构造和控制机构与上部剪力墙连接或分开，实现刚度突变。隔震层剪力墙501的下面与基础或下部结构108相连，上面与上部剪力墙308的下面有N(N≥1，图中N＝2)对凹凸配合的传力齿面，通过油压千斤顶502L、502R以及图中未表达的油管、阀门、触发机构等组成刚度控制机构。油压千斤顶502L限制上部的剪力墙向左移动。油压千斤顶502R限制上部的剪力墙向右移动。油压千斤顶502L、502R必须成对设置，可以设置N(N≥1，图中的N＝2)对。

图22是未安装油压千斤顶502L、502R的上部剪力墙308与下部剪力墙501在交接面的N(N≥1，图中N＝2)个凹凸配合的传力齿面构造示意图。从图中可以看出，此时上部剪力墙308与下部剪力墙501之间在水平方向没有任何连接，上部剪力墙308与下部剪力墙501在一定的范围内可沿剪力墙方向自由水平相对运动。

图23是在上部剪力墙308与下部剪力墙501的凹凸齿面间安装了N对(图中N＝2)油压千斤顶502L、502R且千斤顶已加压顶紧的构造示意图。从图中可以看出，上部剪力墙308与下部剪力墙501沿剪力墙方向的相对水平位移被限制，上部剪力墙308的水平力可通过油压千斤顶502L、52R传至下部剪力墙501，再由下部剪力墙501传至基础或下部结构108。

图24是在上部剪力墙308与下部剪力墙501凹凸齿面间的N对(图中N＝2)油压千斤顶502L、502R因水平地震作用触发控制装置打开油管中的常闭触发阀门，使油压千斤顶502L、502R的活塞在油的重力作用下迅速回缩到底位置的示意图。从图中可以看出，此时上部剪力墙308与下部剪力墙501可沿剪力墙方向做相对运动，但运动的范围受限。只要设计好这个运动范围，就可既能有效地隔离水平地震，又能保证隔震层的水平位移不会太大而使上部结构因过大的水平位移而倒塌。

图25～图32也是图21的H-H剖面,这些剖面给出了刚度突变机构中的油管、阀门及触发装置的示意。

图25是油压千斤顶、油管、阀门的连接示意。N个限制上部剪力墙308向左移动的油压千斤顶502L用分油管605L与主油管606L的上部相连。主油管606L的下端放在油箱609中，离下端一定距离设置一个注油时使用的临时关闭阀门604L，再往上设置一个由地面加速度触发打开的常闭触发阀门603L，再往上用分油管与注油管607连接并在连接的分油管中间设置一个注油用的常闭阀门602L，最后与油压千斤顶502L连接。油压千斤顶502L的顶部设有注油时的排气阀601L。N个限制上部剪力墙308向右移动的油压千斤顶502R与主油管606R的连接关系与502L与606L是一样的。为了隔震层平时使用方便并为了加快油压千斤顶502L、502R放油时的速度(油箱609的油面与油压千斤顶601L、601R的垂直距离越大，放油时的重力产生的吸力就越大，放油速度就越快)，将油箱609设在地坑608中。地坑608在楼面处盖有盖板610。

图25～图37中，阀门都是示意的。示意的阀门图中都有一粗的短横线。该短横线与油管方向平行时表示该阀门打开，该短横线与油管方向垂直时表示该阀门关闭。

图25～图30是刚度突变机构注油过程示意图。注油过程如下：

第1步：如图26。在油箱609中加入一定量的油，油箱的油面必须高过主油管606L、606R的底面。将临时关闭阀门604L、604R关闭，其它阀门打开，经注油管607向油管中注一定量的油。此时由于临时关闭阀门604L、604R关闭，主油管在临时关闭阀门604L、604R与油箱油面之间有一端空气。

第2步：如图27。将常闭触发阀门603L、603R关闭，再将临时关闭阀门604L、604R打开。此时在重力的作用下，主油管606L、606R在油箱油面与临时关闭阀门604L、604R之间的空气便转移到上面。空气的顶部在常闭触发阀门603L、603R处。

第3步：如图28。将常闭触发阀门603L、603R打开。此时在重力的作用下，主油管606L、606R中位于常闭触发阀门603L、603R上面的油向下流动，常闭触发阀门603L、603R下面的空气便转移到上面。

第4步：如图29。继续经注油管607向油管中注油，使油面超过油压千斤顶502L、502R的顶部的排气阀601L、601R。此时，油压千金顶油缸及所有连接管道中都注满了油，中间没有空气。

第5步：如图30。关闭常闭触发阀门603L、603R及排气阀601L、601R。再打开临时关闭阀门604L、604R。然后继续经注油管607向油管中加压注油，使油压千斤顶油缸中有一定的压力，使油缸活塞顶紧上部剪力墙308的凸出传力齿面。

第6步：如图31。关闭注油用的常闭阀门602L、602R。

至此，注油工作完毕。在油压千斤顶顶紧上部剪力墙308的凸出传力齿面这种状态，隔震层的水平刚度非常大，上部结构的风荷载可经油压千斤顶有效传至下部结构或基础108。

图32是由于地面加速度触发刚度突变控制机构，使常闭触发阀门603L、603R打开，隔震层刚度突然减小的示意图。当常闭触发阀门603L、603R打开后，主油管606L、606R中的油在重力的作用下迅速流向油箱609，使得油压千斤顶502L、502R的活塞迅速回缩到底，上部剪力墙308的凸出传力齿面失去了油压千斤顶502L、502R的约束，上部剪力墙308就可在一定的范围内做水平运动。

图33～图36是在前面介绍的装置基础上加桩一种刚度突变控制机构的构造及工作原理示意图。图34是图33的I-I剖面。图36是图35的J-J剖面。

如图33～图36，在常闭触发阀门603L、603R的阀轴上安装手柄704L、704R。当常闭触发阀门603L、603R关闭时，手柄704L、704R向上与水平面成45度角(图33)。当常闭触发阀门603L、603R打开时，手柄704L、704R向下与水平面成45度角(图35)。在下部剪力墙适当的位置安装一个垂直于墙面的水平支杆702(图33、图34)。支杆702的端部焊接一个内径为r的短圆管706。在短圆管706的上面放置一半径为R的球体701。在球体701上焊接一小环705。长度合适的钢索703的一端穿过手柄704L端部圆孔用索卡固定在手柄704L上，另一端穿过球体701上的小环705后再穿过手柄704R端部圆孔后用索卡固定在手柄704R上。

支承在短圆管706上的球体701是不稳定的。当发生地震且地面水平加速度达到一定值后，球体701失去短圆管706的支承而跌落。短圆管706的内径r越小，球体701的半径R越大，球体701就越不稳定。调整短圆管706的内径r和球体701的半径R，就可以调整球体701跌落所需的水平加速度。

如图35、图36，当球体701跌落后，其重力势能将安装在常闭触发阀门603L、603R阀轴上手柄704L、704R向下拉，使阀轴旋转90度。阀轴旋转90度后，常闭触发阀门603L、603R打开。常闭触发阀门603L、603R打开后，油管606L、606R中油在重力的作用下迅速流向油箱609，使得油压千斤顶502L、502R的活塞迅速回缩到底，上部剪力墙308的凸出传力齿面失去了油压千斤顶502L、502R的约束。这样上部剪力墙308就可在一定的范围内做水平运动，实现了在地震作用下刚度突变的目的。

图37～图39是将直接用地面加速度触发球体701失稳、利用球体701的重力势能打开常闭触发阀门603L、603R实现刚度突变的装置，改换成利用加速度传感器及配套的电子控制设备驱动电磁常闭阀门来实现刚度突变的装置示意图。

图37是将图25中的普通常闭触发阀门603L、603R改换成电磁常闭触发阀门803L、803R。电磁常闭触发阀门803L上设有电磁驱动线圈802L。当电磁驱动线圈为802L未通电时，电磁常闭触发阀门803L关闭。当电磁驱动线圈802L通电后，电磁常闭触发阀门803L打开。电磁常闭触发阀门803R上设有电磁驱动线圈802R。当电磁驱动线圈为802R未通电时，电磁常闭触发阀门803R关闭。当电磁驱动线圈为802R通电后，电磁常闭触发阀门803R打开。

利用电磁常闭阀门实现刚度突变装置的注油过程同利用普通阀实现刚度突变装置的注油过程相同，只不过是注油时将电磁常闭阀门的线圈802L、802R直接接到一直流电源804上并加一电源开关805(电路图如图38)，利用电源开关805的开和关来控制电磁常闭触发阀门803L、803R的打开和关闭。注油过程完成后，将电磁常闭阀门的线圈802L、802R接到加速度传感器及配套的电子控制设备801的输出端上(图39)。加速度传感器及配套的电子控制设备801固定在下部剪力墙501的适当位置。801由交流电源供电的不间断直流电源提供直流电源，其功能是在地面没有加速度或地面加速度很小时，输出端的电压为零，当地震发生且地面水平加速度达到某一值时，输出端输出与电磁常闭阀门线圈匹配的电压，使电磁常闭阀门打开，实现刚度突变。

图42、图43是直接将电磁常闭阀门的线圈802L、802R通过一个接到由地面加速度触发的常开开关与交流电源供电的不间断直流电源906连接的电路图。由地面加速度触发的常开开关放置在一个小盒901内(图40、图41)。该小盒固定在下部剪力墙501适当的位置上。小盒的上面有能方便打开、关闭的防尘盖902。小盒的下面中间有一内径为r的短圆管903并有一个用于接开关904引出线用的小孔907。短圆管903的上面适当的位置装有一微型三线开关904。微型三线开关904实际是两个互补开关，当按钮按下时开关A断开，开关B闭合；而当按钮松开时开关A闭合，开关B断开。这里使用按钮按下时断开的开关A。在短圆管903的上方放置一半径为R的小球905。在小球905的重力作用下，微型开关904的按钮按下，所使用的开关断开，相应的电路状态如图42所示。支承在短圆管903上的小球905是不稳定的。当发生地震且地面水平加速度达到一定值后，小球905失去短圆管903的支承而跌落。小球905跌落后，微型开关904的按钮恢复原状，所使用的开关闭合，相应的电路状态如图43所示。所使用的开关闭合后，电磁常闭阀门打开，实现刚度突变。短圆管903的内径r越小，小球905的半径R越大，小球905就越不稳定。调整短圆管903的内径r和小球905的半径R，就可以调整小球905跌落所需的加速度。

图44、图45是将直接用微型开关904接通或断开电磁常闭阀门线圈电源改为用微型开关904接通或断开一个继电器908线圈的电源，再由继电器接通或断开电磁常闭阀门线圈的电源的电路图。图44是小球905放置在短圆管903上，将微型开关904的按钮按下，所使用的开关断开的电路状态图，此时的电磁常闭阀门线圈未通电，电磁常闭阀门关闭。图45是小球905跌落，微型开关904的按钮恢复原状，所使用的开关闭合的电路转态图，此时的电磁常闭阀门线圈通电，电磁常闭阀门打开。采用这种方式可解决微型开关904不能通过大电流的问题。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

A、对结构抗风而言，过小的隔震层水平刚度对抗风是不利的，对隔离地震的作用而言，隔震层水平刚度越小，其隔震效果越好。由于传统的橡胶隔震支座既要兼顾结构抗风，又要兼顾结构隔震，故抗风和隔震的效果都不是很好。本发明的隔震层，由于设置了刚度突变装置，在风荷载作用下，隔震层的水平刚度非常大，而在地震作用下隔震层的水平刚度突变得非常小，所以其抗风效果和隔震效果都非常好。

B、传统的橡胶隔震支座存在橡胶老化的问题，故而必须考虑支座的更换，而本发明的隔震支座采用金属材料制造，只要处理好金属材料的防锈(镀锌)，支座就不会失效。

C、本发明的隔震支座隔震时的结构的自振周期T及隔震层的高度(与隔震支承柱304的高度H有关)很容易控制。首先可根据需要初步确定隔震支承柱304的高度H，再根据隔震支承柱接触点的承载能力的需要确定拼合体端部球体的最小半径R(R越大，接触点的承载力越大，接触点材料的强度越高，接触点的承载力也越大)，然后根据公式H＝2R-d、

就可以确定合适的R、H、d、T。

D、本发明利用隔震层的维护结构实现刚度突变，这种实现方法非常简单有效，非常适合不发达地区的层数不多、风荷载不大的多层建筑。

E、本发明提供的利用油压千斤顶传递上部结构风荷载的刚度突变装置，其承载力可以非常高，适用于高层建筑的抗风隔震。

附图说明

图1为理想的隔震结构模型简图；

图2为具有抗风隔震突变刚度的理想隔震结构模型简图；

图3为单摆模型示意图；

图4为空间复合摆模型示意图；

图5为等直径球体支承的随遇平衡模型简图；

图6为对称不完整半球拼合体示意图；

图7为用对称不完整半球拼合体支承的隔震结构模型处于平衡位置的示意图；

图8为用对称不完整半球拼合体支承的隔震结构模型处于非平衡位置的示意图；

图9为去掉无用部分的对称不完整半球拼合体形成的隔震支承柱示意图；

图10为用隔震支承柱支承的隔震结构示意图；

图11为实际工程的隔震结构示意图；

图12为图11的A-A剖面图；

图13为图11的B-B剖面图；

图14为图12C-C剖面图；

图15为实用隔震支承柱示意图；

图16为图15的E-E断面图；

图17为图15F-F断面图(圆管柱截面)；

图18为图15F-F断面图(方管柱截面)；

图19为利用隔震层的维护结构抗风的隔震结构隔震层平面示意图；

图20为图19的G-G剖面图；

图21为在隔震层设有刚度突变装置的隔震层平面示意图；

图22为图21的H-H剖面图(未表达千斤顶等附加装置)；

图23为图21的H-H剖面图(仅表达千斤顶且千斤顶处于顶紧非隔震状态)；

图24为图21的H-H剖面图(仅表达千斤顶且千斤顶处于非顶紧的隔震状态)；

图25为图21的H-H剖面图(表达千斤顶及油管、阀门连接)；

图26为图21的H-H剖面图(表达注油第1步)；

图27为图21的H-H剖面图(表达注油第2步)；

图28为图21的H-H剖面图(表达注油第3步)；

图29为图21的H-H剖面图(表达注油第4步)；

图30为图21的H-H剖面图(表达注油第5步)；

图31为图21的H-H剖面图(表达注油第6步，注油完成)；

图32为图21的H-H剖面图(主油管常闭触发阀门打开，刚度突变装置的刚度突变为零状态)；

图33为图21的H-H剖面图(安装了地震触发装置)；

图34为图33的I-I剖面图；

图35为图21的H-H剖面图(地面加速度触发刚度突变装置的刚度突变为零状态)；

图36为图35的J-J剖面图；

图37为将主油管上普通常闭阀门换成电磁常闭阀门的刚度突变装置示意图；

图38为采用电磁常闭阀门的刚度突变装置注油电路示意图；

图39为采用电磁常闭阀门的刚度突变装置正常使用时的电路示意图；

图40为地面水平加速度触发微型开关装置示意图(小球压住微型开关按钮，开关断开状态)；

图41为地面水平加速度触发微型开关装置示意图(小球跌落，开关闭合状态)；

图42为微型开关直接控制电磁常闭阀门的电路示意图(开关断开状态)；

图43为微型开关直接控制电磁常闭阀门的电路示意图(开关闭合状态)；

图44为微型开关控制继电器、继电器控制电磁常闭阀门的电路示意图(开关断开状态)；

图45为微型开关控制继电器、继电器控制电磁常闭阀门的电路示意图(开关闭合状态)。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例一：

如图19、图20，一种利用不完整半球拼合体形成的隔震支承柱304为上部结构提供竖向支承力和水平刚度，利用预应力拉索309为上部结构提供竖向拉力，利用隔震层的维护结构401、402作为变刚度机构的隔震结构。

每个柱301下有由隔震支承柱304和预应力拉索309及上、下预埋件307、306以及节点传力构件302等组成隔震支座。每个隔震支座的隔震支承柱304的数量不少于3个以便能有效传递柱和剪力墙承受的竖向荷载传递到下部结构或基础108。如果隔震支承柱所支承的柱没有拉力，相应的隔震支座可以没有预应力拉索309。如果隔震支承柱支承的柱有拉力，相应的隔震支座的预应力拉索数量可以1个或1个以上。

隔震支承柱304用方金属管或圆金属管制作，上、下端部是半径为R的球面，球心的距离为d，两球面顶点的距离为H＝2R-d，其外形同图9的隔震支承柱204。由于隔震支承柱304的上球面与节点传力构件302的接触面及下球面与下部结构或基础108的接触面都是点接触，为提高其承载力，在球面的表面复合一层高强材料305(如含碳量较高的高强钢，见图16)，而支承柱304本身由普通金属材料(如普通钢材)制成，这样双层材料复合的接触点承载力有很大的提高，韧性和延性都很好。同样(图14)，在与支承柱304球面接触的上部预埋件307和下部预埋件306的表面亦复合一层高强材料305(如含碳量较高的高强钢)，而预埋件本身用普通金属材料(如普通钢材)制成。但为了简化制造加工工艺，隔震支承柱304及与隔震支承柱304球面接触的传力金属预埋件也可由同一种金属材料(如普通钢材、高强钢材)制成。

维护结构401、402组成的抗侧力结构可将风荷载有效传递到下部结构或基础108。由于上部结构同样有维护结构401、402，同时还有梁405及柱301组成的框架结构共同抵抗风和地震作用，故上部结构的水平承载力比隔震层高，所以在地震作用下，隔震层的维护结构肯定先于上部结构的维护结构遭到破坏。当地震发生且地震作用达到一定值时，隔震层的维护结构承受不了地震作用产生的内力而遭到破坏，其水平刚度消失，隔震层便起到隔震作用，上部结构就可免遭地震的破坏。

实施例二：

除实现隔震层变刚度的方法与实施例一不同外，其余部分均与实施例一相同。

本实施例是利用地面加速度触发刚度突变控制装置来实现刚度突变的。

图21～图39是该实施例的隔震层刚度突变机构的示意图。

如图21所示的隔震层平面示意图中，在对应上部剪力墙的位置设置下部剪力墙501。下部剪力墙501的周边设有隔震支承柱304以承受上部剪力墙308的压力。下部剪力墙501的周边同时设有预应力拉索309以承受上部剪力墙308的拉力。

每个上部剪力墙308下有由隔震支承柱304和预应力拉索309及上、下预埋件307、306以及节点传力构件302等组成隔震支座。每个隔震支座的隔震支承柱304的数量不少于3个以便能有效传递上部剪力墙承受的竖向荷载传递到下部结构或基础108。如果隔震支承柱所支承的上部剪力墙没有拉力，相应的隔震支座可以没有预应力拉索309。如果隔震支承柱所支承的上部剪力墙有拉力，相应的隔震支座的预应力拉索数量可以1个或1个以上。

隔震层的剪力墙501的下面与基础或下部结构108相连，上面与上部剪力墙308的下面有凹凸配合的传力齿面，通过油压千斤顶502L(502R)、主油管606L(606R)、分油管605L(605R)、油箱609以及多个阀门、触发机构等组成刚度控制机构。油压千斤顶502L限制上部的剪力墙向左移动。油压千斤顶502R限制上部的剪力墙向右移动。油压千斤顶502L、502R必须成对设置。可以设置N(N≥1，图中N＝2)对。

在油箱609中放入适量的油，并按一定的顺序和方法将向油管和千斤顶中注油并适当加压。注油完成后(图31)，临时关闭阀门604L、604R处于打开转态，其它阀门都处于关闭状态。此时，在油压千斤顶顶紧上部剪力墙308的凸出传力齿面这种状态，隔震层的水平刚度非常大，上部结构的风荷载可经油压千斤顶有效传至下部结构或基础108。

如图35、图36，当发生地震且地面水平加速度达到某一数值时，球体701失稳跌落，其重力势能将安装在常闭触发阀门603L、603R阀轴上手柄704L、704R向下拉，使阀轴旋转90度。阀轴旋转90度后，常闭触发阀门603L、603R打开。常闭触发阀门603L、603R打开后，油管606L、606R中油在重力的作用下流向油箱609，使得油压千斤顶502L、502R的活塞迅速回缩到底，上部剪力墙308的凸出传力齿面失去了油压千斤顶502L、502R的约束，上部剪力墙308可在一定的范围内做水平运动。实现了在地震作用下刚度突变的目的。

实施例三：

除实现变刚度的触发方法与实施例二不同外，其余部分均与实施例二相同。

本实施例将实施例二的普通常闭触发阀门603L、603R改换成电磁常闭触发阀门803L、803R。电磁常闭触发阀门803L上的电磁驱动线圈为802L。当电磁驱动线圈为802L未通电时，电磁常闭触发阀门803L关闭。当电磁驱动线圈为802L通电后，电磁常闭触发阀门803L打开。电磁常闭触发阀门803R上的电磁驱动线圈为802R。当电磁驱动线圈为802R未通电时，电磁常闭触发阀门803R关闭。当电磁驱动线圈为802R通电后，电磁常闭触发阀门803R打开。将电磁常闭阀门的线圈802L、802R接到加速度传感器及配套的电子控制设备801的输出端上(图39)。加速度传感器及配套的电子控制设备801固定在下部剪力墙的适当位置。电子控制设备801由交流电源供电的不间断直流电源供电，其功能是在地面没有加速度或地面加速度很小时，输出端的电压为零，当地震发生且地面水平加速度达到某一值时，输出端输出与电磁常闭阀门线圈匹配的电压，使电磁常闭阀门打开，实现刚度突变。

实施例四：

除为电磁常闭触发阀门的电磁驱动线圈提供打开阀门所需的电源方式与实施例三不同外，其余部分均与实施例三相同。

本实施例将实施例三的由加速度传感器及配套的电子控制设备801为电磁常闭阀门的线圈802L、802R提供打开阀门所需的电源改换成直接由一个由地面加速度触发的常开开关与交流电源供电的不间断直流电源连接组成的电路提供打开阀门所需的电源。由地面加速度触发的常开开关放置在一个小盒901内(图40、图41)。该小盒固定在下部剪力墙501适当的位置上。小盒的上面有能方便打开、关闭的防尘盖902。小盒的下面中间有一内径为r的短圆管903并有一个用于开关904接线用的小孔。短圆管903的上面适当的位置装有一微型三线开关904。微型三线开关904实际是两个互补开关，当按钮按下时开关A断开，开关B闭合；而当按钮松开时开关A闭合，开关B断开。这里使用按钮按下时断开的开关A。在短圆管903的上方放置一半径为R的小球905。在小球905的重力作用下，微型三线开关904的按钮按下，所使用的开关断开，相应的电路状态如图42所示。支承在短圆管903上的小球905是不稳定的。当发生地震且地面水平加速度达到一定值后，小球905失去短圆管903的支承而跌落。小球905跌落后，微型三线开关904的按钮恢复原状，所使用的开关闭合，相应的电路状态如图43所示。所使用的开关闭合后，电磁常闭阀门打开，实现刚度突变。短圆管903的内径r越小，小球905的半径R越大，小球905就越不稳定。调整短圆管903的内径r和小球905的半径R，就可以调整小球905跌落所需的加速度。为了解决微型开关904不能通过大电流的问题，可将直接用微型开关904为打开、关闭电磁常闭阀门线圈的电源，改为由微型开关904打开、关闭一个继电器线圈的电源，再由该继电器打开、关闭电磁常闭阀门线圈的电源。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可任意调节水平刚度且适应抗风隔震的装置，其特征在于：包括在上部结构、下部结构之间设置的隔震层，在隔震层设置若干个隔震支座和若干个水平刚度突变控制装置；所述隔震支座包括隔震支承柱、放置在下部结构和上部结构的传力构件上的预埋件；所述隔震支座位于上部结构的每个柱下和每个剪力墙下，每个柱下和每个剪力墙下的隔震支承柱数量不少于3个；其中，所述隔震支座的隔震支承柱为其所支承的柱或剪力墙提供竖向承载力和水平刚度，预应力拉索为其所支承的柱或剪力墙提供竖向拉力；所述水平刚度突变装置设置在隔震层平面，在风荷载作用下，其提供的水平刚度和水平承载力能够有效地将风荷载传至下部结构，而在地震作用下，其水平刚度突变为零，使隔震支座起到隔震作用。

2.根据权利要求1所述可任意调节水平刚度且适应抗风隔震的装置，其特征在于：所述的隔震支承柱由圆金属管或方金属管制作，上、下端部是半径为R的球面，球心的距离为d，两球面顶点的距离为H＝2R-d。

3.根据权利要求1所述可任意调节水平刚度且适应抗风隔震的装置，其特征在于：所述的隔震支承柱、传力构件上的预埋件均由同一金属材料制成。

4.根据权利要求1所述可任意调节水平刚度且适应抗风隔震的装置，其特征在于：所述的隔震支承柱与传力构件上的预埋件之间的接触面复合一层预设厚度的高强材料，所述高强材料包括高强钢。

5.根据权利要求1所述可任意调节水平刚度且适应抗风隔震的装置，其特征在于：所述水平刚度突变控制装置包括隔震层的建筑物周边的外围维护结构、隔震层的室内维护结构。

6.根据权利要求1所述可任意调节水平刚度且适应抗风隔震的装置，其特征在于：所述水平刚度突变控制装置包括设置在隔震层平面的隔震层剪力墙、油压千斤顶及相应的油管、阀门以及触发装置；

所述隔震层剪力墙的底部与下部结构或基础相连；所述隔震层剪力墙的顶部与上部结构剪力墙的底部之间设置有N对凹凸配合的传力齿面，N对凹凸配合的传力齿面有2N个传力齿面间隙，每个传力齿面间隙设置一个油压千斤顶；其中N个限制上部结构沿隔震层剪力墙一个方向位移的油压千斤顶为第一组油压千斤顶，另外N个限制上部结构沿隔震层剪力墙另一个方向位移的油压千斤顶为第二组油压千斤顶；每组油压千斤顶各自用阀门、分油管、主油管连接，主油管的下部置于油箱中；N≥1；

所述水平刚度突变控制装置还包括触发机构，触发机构用于触发第一组油压千斤顶、第二组油压千斤顶的活塞在满足触发条件下回缩，第一组油压千斤顶、第二组油压千斤顶的油经过油管流向油箱；所述触发条件为发生地震且地面水平加速度达到预设数值。

7.根据权利要求6所述可任意调节水平刚度且适应抗风隔震的装置，其特征在于：所述触发机构包括安装在下部结构上的水平支杆、设置在油管上的常闭触发阀门，水平支杆的端部焊接有短圆管，短圆管的上面放置球体；常闭触发阀门的阀轴上安装有手柄；手柄与球体之间柔性连接；当常闭触发阀门关闭时，手柄向上与水平面成45度角；当常闭触发阀门打开时，手柄向下与水平面成45度角。

8.根据权利要求6所述可任意调节水平刚度且适应抗风隔震的装置，其特征在于：所述触发机构包括设置在油管上的电磁常闭触发阀门、电磁驱动线圈、加速度传感器、电子控制设备；所述加速度传感器设置在下部结构中，将检测到的地面加速度信号传输至电子控制设备，电子控制设备判断加速度是否到达预设值，若到达则电磁驱动线圈通电，电磁常闭触发阀门打开，反之，不做任何操作。

9.根据权利要求6所述可任意调节水平刚度且适应抗风隔震的装置，其特征在于：所述触发机构包括设置在下部结构中的小盒，小盒顶部设置有能够自由开合的防尘盖，小盒的下面中间设置有短圆管并有一个用于开关接线用的小孔；短圆管的上面装有一微型三线开关，微型三线开关与电磁常闭阀门连接；微型三线开关是两个互补开关A、B，当按钮按下时开关A断开，开关B闭合；而当按钮松开时开关A闭合，开关B断开；在短圆管的上方放置一小球，小球压在微型三线开关的按钮上。

10.根据权利要求1所述可任意调节水平刚度且适应抗风隔震的装置，其特征在于：所述隔震支座还包括若干个预应力拉索。

Images