[实用新型]一种多功能减隔震支座的转换装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种多功能减隔震支座的新型体系转换装置，特别适用于处在地震多发区得工程建筑中采用，以有效降低建筑结构在遭受地震作用时所发生的破坏。

背景技术

地震是一种严重威胁人类生存和发展的自然灾害，它的突发性和毁灭性可以使一个地区在瞬间沦为一片废墟。全世界每年要发生成千上万次的地震，这其中有破坏性的强地震也有几十次。近年来，全球发生了许多次大地震，包括中国汶川大地震、玉树地震、海地地震以及东日本大地震等，给人类造成了非常惨重的生命财产损失。人类在与地震作斗争的过程中，逐渐发展出一条合理有效的抗震途径—工程结构减震控制。

减震是利用特制减震构件或装置，使之在强震时率先进入塑性区，产生大阻尼，大量消耗进入结构体系的能量；而隔震则是利用隔震体系，设法阻止地震能量进入主体结构。在实际中，有时把这两种体系合二为一。通过选择适当的减、隔震装置与设置位置，可以达到控制结构内力分布与大小的目的。目前，减隔震技术是建筑结构抗震的研究热点之一。为此国内外技术人员已研制并开发了许多类型的减隔震装置，用于桥梁抗震领域的主要有橡胶支座、铅芯橡胶支座、滑动摩擦型减隔震支座、弹塑性减震耗能钢阻尼器、磁流变阻尼器以及油阻尼器等。将现有的两种或多种减隔震方法组合应用，扬长避短以充分发挥不同减隔震装置的功能，是桥梁减隔震装置的发展趋势。

聚四氟乙烯滑动支座由不锈钢和聚四氟乙烯材料制成，由于这两种材料之间摩擦系数小，且该支座具有水平滑动位移大的优点，作为桥梁结构的滑动支座被广泛应用于工程实际。这种支座的缺点也很明显。一是通过聚四氟乙烯和钢板间的摩擦耗能，其隔震效果对地震输入的频率成份不敏感。二是会导致桥梁结构主梁与滑动装置之间过大位移的发生，进而导致地震中因梁墩相对位移过大而造成落梁破坏。

铅芯橡胶支座（垫）是新西兰学者在1975年发展的，该支座通过在普通分层橡胶支座中插入铅芯而形成，充分利用了铅芯良好的力学特性，包括较低的屈服剪力和较高的初始剪切刚度。此外，对铅芯橡胶支座的动力试验表明，铅芯橡胶支座具有良好的滞回特性。因此在地震作用下，铅芯橡胶支座不仅利用了橡胶在变形过程中的阻尼耗能，而且铅芯的屈服同样能够延长结构周期，消耗地震能量。

本发明人已出一种用于桥梁工程的多功能减隔震支座（一种多功能桥梁减隔震支座，201020600889.4，发明人：王浩，李爱群），其主要特点是当桥梁结构，特别是连续梁桥结构，在遭受常遇荷载（如温度作用、汽车荷载作用）作用时，上部聚四氟乙烯滑板提供所需要的纵向位移，且为了桥梁结构的安全考虑，通过一种“凹凸相嵌”的体系转换装置限制住桥梁结构的横向变形。当桥梁结构遭受到地震作用时，因为桥梁结构沿纵向的变形以超出正常的位移限制，此时还是通过上述“凹凸相嵌”的体系转换装置来带动下部铅型橡胶垫发挥作用，以有效耗散地震能量，进而起到保护桥梁结构免受或少收地震破坏的作用。

然而，上述“凹凸相嵌”的体系转换装置，其主要功能及特点是，限制住桥梁的横向位移，允许桥梁沿纵向自由变形，且当桥梁结构沿纵向的变形超过限制值时，带动下部耗能装置，进而有效保护桥梁结构。建筑结构要求减隔震支座应当适应沿结构2个主轴方向（有时还要考虑斜交方向）的地震力作用，即隔震层应当可以提供任意方向的变形，这样才可以当地震来临是，具有最大的安全保证。针对建筑结构隔震层的这种特性，已有的体系转换装置只能产生一个方向的位移，是不适用于建筑结构的减隔震设计的。

在很多时候，建筑结构设计人员为了让采用隔减震设计的建筑能在地震来临时免受或少受破坏，必须增强隔震层的隔减震能力，这时多功能减隔震支座可以发挥较大的作用，但必须对原有的适用于桥梁工程的多功能减隔震支座的体系转换装置进行改造，以保证在不同地震动输入方式下该支座均能发挥其良好的耗能作用。我国当前正处于大型土木、交通工程建设的蓬勃发展阶段，又地处地震多发国家，结合建筑结构抗震的工程实际需求，研制多功能隔减震支座，工程意义和社会意义重大。

发明内容

    技术问题：本实用新型的目的是提供一种多功能减隔震支座的转换装置，该转换装置能提供任意方向的位移，且能带动下部耗能装置发挥作用，以满足地震区工程结构多方位滑移的需求。