[发明专利]限位连杆型低频隔震耗能支撑

说明书

技术领域

本发明涉及一种限位连杆型低频隔震耗能支撑，属于建筑结构工程抗震与减震及抗风技术领域。 

背景技术

地震是人类社会无法避免的一种自然现象，地震造成的人员伤亡和经济损失90%甚至更多源于建筑物倒塌所致。因此世界各国都在致力于做好工程抗震减灾工作，致力于提高建设工程的抗震设防水平，提高建设工程的抗震能力。在地震区修建建筑物时，为了减轻潜在地震威胁，必须对建筑物进行抗震设计，其中，采取隔震设计是减小建筑物地震损伤破坏的有效途径之一。传统基础隔震技术就是通过在建筑物底部和基础顶面之间设置刚度较小的隔震层，来降低结构的基本频率，延长振动周期，使其与地震震动隔离开，限制上部结构的运动响应。这种工程技术已经在多个国家得到了广泛应用，在我国，按新规范设计的建筑，应用隔震技术的房屋设防目标高，安全性明显提高。 

强烈的地震给人类造成巨大损失，目前世界范围内都在努力寻求经济、有效、可靠的方法来减小这种损失。结构振动控制方法的出现，为解决传统的抗震结构体系中存在的问题提供了一条有效途径。然而，目前的减震控制都是在建筑物底部和基础顶面之间设置隔震层进行考虑，对于大跨度轻柔结构和底框结构，例如商住多层建筑和大跨度工业厂房等建筑物等，由于底层空间较大，刚度较小，上层结构质量较大，具有“头重脚轻”、“上刚下柔”的特点，在地震时非常不利，极易发生扭转破坏。因此，大跨轻柔结构和底框结构底层振动控制研究具有重要意义。 

近年来，随着人们对抗震认识的不断发展，提出了一些可行的抗震措施，传统的加强措施中，为了增大底层空间刚度，在底框结构底层两个方向设置抗震墙做成框架—抗震墙结构，而不是纯框架结构。大跨度工业厂房为提高纵向 刚度和稳定性沿纵向布置柱间支撑，主要形式有十字交叉支撑，人字形支撑，八字形支撑和斜柱式支撑等，可以起到增大纵向刚度、传力的作用，同时可以提高厂房的整体性。调谐系统是在结构顶层加上惯性质量或者在附属结构内部添加流动的液体，并配以弹簧和阻尼器与结构相连，对结构的某些振型加以控制。调谐质量或调谐液体阻尼器的基本原理是利用二次系统吸引主体结构的振动能量而使主体结构振动反应得到降低。 

采取传统的加强措施，虽然减震效果明显，但是目前仍存在一些不足。最明显的是，采用抗震墙设计，限制了底层空间，耗费了人力。对工业厂房布置柱间支撑，用钢量比较大，布置起来也比较复杂，地震来临时振动控制效果不佳，无法起到良好的耗能效果。因此开发成本低廉、反应灵敏的限位连杆型低频隔震耗能支撑具有重大的工程意义。 

发明内容

本发明的目的在于提出了一种限位连杆型低频隔震耗能支撑，该隔震耗能支撑具有低频减震、制作简单、布置灵活、成本低廉等特点。在正常使用状态下，该隔震耗能支撑有较大刚度，可以对上层结构起到支撑作用，在地震作用下，该隔震耗能支撑结构具有很低的运动频率和耗散外部动能的功能，从而保证结构安全，可以满足底框结构和其他大跨度轻柔结构的抗震要求。 

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为一种限位连杆低频隔震耗能支撑，该支撑包括刚性垫板、碟形弹簧组、刚性防护筒、水平杆、万向铰链、拉簧组、斜杆、限位弹簧、U形支架、人字形阻尼支撑、外部框架；外部框架为所需隔震耗能的建筑结构的连接构件；刚性垫板与碟形弹簧组固定连接，刚性防护筒套在碟形弹簧组外部并与水平杆焊接固定，水平杆与斜杆之间以及两根斜杆之间均通过万向铰链连接，保证水平杆与斜杆之间以及各斜杆之间在震动时可以发生相对转动，拉簧组两端与万向铰链连接，限位弹簧一端与万向铰链固接，一端与U型支架固接，U型支架和水平杆焊接固定，人字形阻尼支撑一端与U型支架焊接固定，一端和外部框架焊接固定；刚性垫板顶部与外部框架焊接固定；由于该隔震耗能支撑并联了负刚度机构，结构体系整体刚度得到 降低，处于低频状态，能够有效减轻结构在振动的动力反应。 

正常使用状态下，该支撑具有较大刚度，可以承受上层结构的重量，同时，碟形弹簧组产生较小变形并将荷载传递给下部机构，水平杆和斜杆组成的体系在上部荷载作用下产生负刚度，人字形阻尼支撑具有较大正刚度，可以支撑上部重量保证结构稳定，整个体系的刚度由于并联了负刚度机制而降低到很小，使框架结构处于低频，可有效控制外部结构在地震时的震动，并且底部人字形支撑上的粘滞性阻尼器可以产生小幅振动耗散地震能量，保证整体结构的安全。