CN204102464U - 滑动型隔震建筑结构 - Google Patents

滑动型隔震建筑结构 Download PDF

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蔡权
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Jiang Jianqiang
Jiangxi Zhejiang Eagle Construction Engineering Co.,Ltd.
Ou Feng
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Abstract

本实用新型公开了一种滑动型隔震建筑结构，其包括震动机、设于震动台上的模型基座、设于模型基座上的隔震装置、设于隔震装置滑轨上的模型底盘，其中所述震动机上方设有震动台，所述震动台上设有若干穿孔，在模型基座上设有若干固定穿孔，在固定穿孔内穿设有固接组件，供将模型基座固定于震动台上，所述隔震装置设有滑座与滑轨，其滑座通过固接组件固设于模型基座上，所述模型底盘上设有若干固定穿孔供固接组件穿设，而模型底盘上设有穿孔供固接组件穿设并锁固于滑轨上，在模型底盘上方组设有模型试体，所述模型试体的底部设有若干穿孔，所述模型试体的楼面上设有质量块。

Description

滑动型隔震建筑结构
技术领域
本实用新型涉及一种建筑结构，尤其涉及一种有效提升结构的耐震能力的滑动型隔震建筑结构。
背景技术
长久以来地震是人类所面临最严重的天然灾害的一，极短时间就会对人命财产造成难以想象的严重性损害，目前科学家仍无法预测地震发生大小、时间与地点，只能经由统计结果来推估某一段及某一地区内地震发生可能性高低，现在中国大小地震发生频繁，一旦发生强烈地震，往往会对社会、经济以及生命财产安全造成莫大的冲击。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于：提供一种可以有效降低建筑结构的动态反应及降低结构物必须承受的能量，而有效提升结构的耐震能力的滑动型隔震建筑结构。
为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：
一种滑动型隔震建筑结构，其包括震动机、设于震动台上的模型基座、设于模型基座上的隔震装置、设于隔震装置滑轨上的模型底盘，其中所述震动机上方设有震动台，所述震动台上设有若干穿孔，在模型基座上设有若干固定穿孔，在固定穿孔内穿设有固接组件，供将模型基座固定于震动台上，所述隔震装置设有滑座与滑轨，其滑座通过固接组件固设于模型基座上，所述模型底盘上设有若干固定穿孔供固接组件穿设，而模型底盘上设有穿孔供固接组件穿设并锁固于滑轨上，在模型底盘上方组设有模型试体，所述模型试体的底部设有若干穿孔，所述模型试体的楼面上设有质量块。
与现有技术相比，本实用新型有益效果如下：由于具备设于模型基座上的隔震装置、设于隔震装置滑轨上的模型底盘，可以有效降低建筑结构的动态反应及降低结构物必须承受的能量，而有效提升结构的耐震能力的滑动型隔震建筑结构。
本实用新型进一步的改进如下：
进一步地，所述模型试体的侧面设有定位片。
进一步地，所述定位片上设有透孔，以供组装斜撑。
进一步地，所述模型基座上及模型试体的各楼面上均设有侦测组件。
进一步地，所述侦测组件用于测得各楼层的速度值。
附图说明
图1所示为本实用新型的立体分解图。
图2所示为本实用新型的立体组合图。
图3所示为本实用新型单楼层空架构的示意图。
图4所示为本实用新型双楼层空架构的示意图。
图5所示为本实用新型三楼层空架构的示意图。
图6所示为本实用新型一楼为弱层，二楼加斜撑的示意图。
图7所示为本实用新型一楼为弱层，二、三楼加斜撑的示意图。
图8所示为本实用新型单楼层加斜撑的示意图。
图9所示为本实用新型双楼层加斜撑的示意图。
图10所示为本实用新型一、二、三楼层均加斜撑的示意图。
其中：1.震动机，10.震动台，11.穿孔，2.模型基座，20.透孔，21.固定穿孔，22.固接组件，23.侦测组件，3.隔震装置，30.滑座，31.滑轨，32.固接组件，4.模型底盘，40.固定穿孔，41.固接组件，42.穿孔，43.固接组件，5.模型试体，50.穿孔，51.定位片，52.透孔，53.侦测组件，54.质量块，6.斜撑。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
如图1所示，本实用新型滑动型隔震建筑结构包括一震动机1，该震动机1上方设有震动台10，该震动台10上设有若干穿孔11。模型基座2组设在震动台10上，该模型基座2的中间设有一透孔20，在模型基座2上设有若干固定穿孔21，在固定穿孔21内穿设有固接组件22，供将模型基座2固定于震动台10上，于模型基座2上设有侦测组件23，另于模型基座2上设有二组隔震装置3，该隔震装置3设有滑座30与滑轨31，其滑座30通过固接组件32固设于模型基座2上。一模型底盘4设于二隔震装置3的滑轨31上，该模型底盘4上设有若干固定穿孔40供固接组件41穿设，而模型底盘4的近二侧设有穿孔42供固接组件43穿设并固设于滑轨31上，在模型底盘4上方组设有模型试体5，该模型试体5的底部设有若干穿孔50供固接组件41穿设，而模型试体5的侧面设有定位片51，定位片51上设有透孔52，在模型试体5的各楼面均设有侦测组件53，以测得各楼层的速度值，模型试体5的楼面上设有质量块54。
组装时，如图1至图3所示，先将隔震装置3的滑座30以固定组件32固定于模型基座2上，另将模型底盘4以固接组件43固定于滑轨31上，再以固定组件22穿设于模型基座2的穿孔21内，并穿设于震动台10的穿孔11内，将模型基座2固定于震动台10上，最后再将模型试体5以固接组件41固定于模型底盘4上，而模型试体5上的侦测组件53及模型基座2上的侦测组件23则联机至计算机，如此，即可完成整体的组装。
本实用新型的模型试体5设为单楼层、双楼层及三楼层，如图2至图5所示，在各楼层装上质量块54及侦测组件53，欲测试该模型结构的隔震效果，其三组模型试体5的总重量分别为2.45kg、4.09kg、5.70kg，模型试体5的尺寸长宽都是15cm，楼层高为25cm，材料为不锈钢，断面尺寸为1×15mm2，各楼层重量以质量块54模拟其重量为0.925kg，试验方式以震动机1输入地表加速度值为200gal、300gal、400gal、500gal进行试验。
试验时，模型试体5的结构统分为空构架、一楼弱层与各楼层都加斜撑6三种，如图3至图10所示，模型试体5为钢结构，且为缩小模型，地震输入的选择以位置振幅2公分(即震动台10往左和往右位移最大2公分)，每次的震动次若干为20次，相同状况下因频率越高所测得的加速度也会随的增大，最大地表加速度PGA分别模拟200gal、300gal、400gal、500gal，时间增量为0.05秒。
各楼层加速度结果分析：
1.经由震动机1试验结果得知若模型试体5下方未装隔震装置3时，基础为固定，模型试体5为空构架时，各个不同楼层加速度的反应会因楼层的增加而增大，试验时输入的地表加速度为200gal、300gal、400gal、500gal，但当试验时输入的地表加速度为500gal时即发生共振现象，模型试体5无法承受过大的加速度，所以只能测试到输入的地表加速度为500gal左右，避免模型试体5因过大的加速度而造成破坏。
2.但当模型试体5的下方加装隔震装置3时，其基础为可左右滑移的滑动支承，各楼层会因隔震装置3消耗了大部份的能量，使传递到上部结构的力量减小，各个不同楼层加速度反应因而减低，当输入的地表加速度越来越大时隔震效果越明显，输入的地表加速度为200gal时加速度并无明显差别，但随着加速度的增大，隔震效果愈明显，可有效隔绝地震力。
当总楼高为双楼层的模型试体5，其中一楼为空构架，二楼加斜撑6时，一楼即成为相对弱层，总楼高为三楼层的模型试体5，其中一楼为空构架，二、三楼加斜撑6时，一楼即成为相对弱层。
经由试验结果发现，基础固定时，顶层的加速度反应，会因为加斜撑6的关而减低，总楼高为双楼层的模型试体5，其一楼顶与二楼顶所量得的加速度近乎相等，表示模型试体5的上半部接近刚体运动，层间位移趋近于零；总楼高为三楼层的模型试体5，也有同样的结果，当基础安装隔震装置3时，各楼层的加速度反应同时降低了，一楼弱层(二、三楼加斜撑6)的模型试体5各个不同楼层的加速度反应会比空构架来的低，因其上半部有加装斜撑6增加刚度所致，且比基础固定时有更好的隔震效果。
1.当试体基础固定，加上各楼层都加斜撑6时，发现各楼层均呈现接近刚体运动，各个不同楼层位移反应几乎没什么太大的差别，各个不同楼层位移反应近乎相等。
2.当各楼层都加斜撑6的模型试体5底部加装隔震装置3时，发现一楼顶的加速度反应会降低，而顶层的加速度反应，会比一楼顶的加速度反应还要高一点，顶层的加速度反应与弱层楼顶的加速度反应的比较后发现，反而较大，分析其原因为全部加斜撑6的模型试体5太过于刚性，没有结构的韧性，而一楼配置弱层反而有降低结构体的刚性，使顶层的加速度反应比全部加斜撑6的试体顶层加速度反应还要小，各楼层都加斜撑6的模型试体5近乎刚体运动，加速度反应比弱层要大一点，但与空构架比较则降低很多。
本实用新型的有益效果如下：
一、输入不同的地表加速度结果分析可得知，不同总高度的楼层加装隔震装置的模型试体，其各个不同高程加速度的历时反应记录中的最大加速度，随震动台输入不同的加速度，从200gal增加到500gal作用下，模型底盘位置(基础)的最大加速度反应纪录的最大加速度值与震动台面的加速度值差距加大，也就是代表隔震效果较佳。
二、总高度不同的若干层的基础固定，模型试体的各个不同高程加速度的历时反应记录中的最大加速度，会随地表加速度增加而加大，且空构架越是明显。
三、模型试体的各个不同高程最大加速度反应比值分析，不同总高度的若干层模型试体的各个不同高程最大加速度比值，最大加速度比值等于(各个不同高程最大加速度反应/震动台面最大加速度反应)，比值愈小，代表隔震效率愈佳，随震动台输入不同的地表加速度从200gal增加到500gal，最大加速度比值愈来愈小，隔震效率愈来愈好。
四、比较模型试体的空构架与斜撑的各个不同高程最大加速度比值，不同结构统隔震效率差异不大。
五、空构架与斜撑的结构统的不同总高度的若干层模型试体的隔震效率差异不大，原因推估是低若干层原本刚度及自然频率就很高，不同楼层高度以及斜撑这两项变量，对于空构架的震动特性影响不大。
六、隔震装置可大量降低楼层加速度反应，与楼层相对位移反应，所以可以大幅提升楼房耐震能力。
七、隔震装置有补强耐震能力较差的楼房的效果，可考虑适用于老旧的古迹耐震补强。
八、良好的隔震结构由于所受的基础剪力较传统固定基础结构为低，且上部结构的最大弯曲韧性需求也较传统结构为低，甚至还处于线弹性范围内，而未使用到其非线性能力；所以，如果隔震结构在遭遇到更大的地震时，其构件弯曲韧性的能力将具有良好的发挥空间，但必须注意隔震支承所容许的最大变形量；此外，若能减低断面性质，使隔震结构在承受最大设计地震力的时，其上部结构也表现出非线性行为而且不致于破坏，如此一来，可达到经济的效果并维持安全性。
九、隔震装置的摩擦若干，以较小的摩擦若干效果为佳，除较易使统复位外，因为受震过程，各楼层会有摇晃的现像，摩擦若干较大的话，易使楼层摇晃更大，隔震效果反而更差。
本实用新型不局限于上述具体的实施方式，本领域的普通技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所作出的种种变换，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种滑动型隔震建筑结构，其包括震动机、设于震动台上的模型基座、设于模型基座上的隔震装置、设于隔震装置滑轨上的模型底盘，其特征在于：所述震动机上方设有震动台，所述震动台上设有若干穿孔，在模型基座上设有若干固定穿孔，在固定穿孔内穿设有固接组件，供将模型基座固定于震动台上，所述隔震装置设有滑座与滑轨，其滑座通过固接组件固设于模型基座上，所述模型底盘上设有若干固定穿孔供固接组件穿设，而模型底盘上设有穿孔供固接组件穿设并锁固于滑轨上，在模型底盘上方组设有模型试体，所述模型试体的底部设有若干穿孔，所述模型试体的楼面上设有质量块。
2.如权利要求1所述的滑动型隔震建筑结构，其特征在于：所述模型试体的侧面设有定位片。
3.如权利要求2所述的滑动型隔震建筑结构，其特征在于：所述定位片上设有透孔，以供组装斜撑。
4.如权利要求1所述的滑动型隔震建筑结构，其特征在于：所述模型基座上及模型试体的各楼面上均设有侦测组件。
5.如权利要求4所述的滑动型隔震建筑结构，其特征在于：所述侦测组件用于测得各楼层的速度值。
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