[发明专利]摩擦摆型惯容隔震系统

说明书

本发明涉及一种用于土木工程和能源基础设施领域的一种摩擦摆型惯容隔震系统，包括摩擦摆单元、惯容子系统单元和安装单元。本发明针对受外部作用的结构体系，建立了系统的能量处置机制，首先通过摩擦摆单元隔离结构与地面，降低了外部能量输入，其次通过惯容子系统中惯容的转动将能量以动能的形式储存，利用摩擦摆摩擦滑移机制和电涡流单元来耗散能量。该装置利用惯容子系统单元的设置，在不显著增加隔震系统物理质量的同时，提高了该系统的吸能和耗能效率，不仅可以有效控制隔震层位移，更能有效地调整上部结构的惯性特性，从而实现对结构高阶振动的控制，显著降低结构的动力响应。本发明具有耗能高效和鲁棒性强等特点，具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明所属于土木工程结构耗能减隔震技术领域，尤其涉及一种摩擦摆型惯容减震系统。

背景技术

隔震技术在建筑物和构筑物的基底或某个位置设置隔震装置隔离或耗散地震能量，以避免或减少地震能量向上部结构的传输，减轻结构振动反应，使得建筑物只发生较轻微运动和变形，从而保障地震时建筑物安全。摩擦摆支座是一种常见的基于干摩擦滑移型的减隔震支座，在外部作用下，摩擦摆支座用过摩擦滑动从而隔离上部结构与地面，延长摩擦摆隔震结构系统的自振周期进而降低上部结构的动力响应。在地震等往复荷载作用下，摩擦摆内部的往复滑动通过摩擦生热效应耗散结构的振动能量。但此类装置往往存在着摩擦耗能效率较低(尤其在隔震层变形较小时)、隔震层变形过大以及由摩擦导致的自复位能力不足等问题。

发明内容

本发明目的在于，提供一种摩擦摆型惯容隔震系统，其采用摩擦摆单元来隔离上部结构，通过摩擦机制耗散结构振动能量，并附加设计一套或者若干套惯容子系统单元作为吸能和耗能的增效机构，联合构成一种新型惯容隔震系统。

本发明需要保护的技术方案概括为：

一种摩擦摆型惯容隔震系统，包括摩擦摆单元和安装单元，同时还设计有惯容子系统单元；其中，摩擦摆单元用于隔离结构与地面，降低外部能量输入，并通过摩擦滑移机制耗能量；惯容子系统单元用于该隔震系统的能量吸收、耗散以及上部被隔震结构的振动控制。

进一步，安装单元包括上连接板和下连接板；摩擦摆单元和惯容子系统单元均安装于上连接板和下连接板之间。

在优选的实施方式中，惯容子系统单元可以设置有多组，多组惯容子系统单元分别位于摩擦摆单元的左右两侧。

进一步，惯容子系统单元包括上齿板、下齿板、齿轮组单元、飞轮、旋转轴、以及永磁体。

上齿板与上连接板固定连接，下齿板与下连接板固定连接；齿轮组单元包括传动齿轮，传动齿轮位于上齿板、下齿板之间，并与上齿板、下齿板啮合连接；传动齿轮的轴心穿设有一根旋转轴，并与该旋转轴同轴固定连接；同时旋转轴的前、后两端各自设置一个飞轮，并与飞轮中心固定连接，使得飞轮在旋转轴带动下绕其中心轴线做旋转运动。

永磁体分别固定设置于上连接板的前后两侧及下连接板的前后两侧，且位于同侧上连接板、下连接板上的永磁体所在竖向平面与该侧飞轮所在竖向平面平行。

进一步，摩擦摆单元包括上滑动体、摩擦滑动块和下滑动体。

上滑动体通过其顶面与上连接板固定连接，其底面为上滑动面；下滑动体通过其底面与下连接板固定连接，其顶面为下滑动面；上滑动面、下滑动面之间设置摩擦滑动块，摩擦滑动块的上下两端面均为凸出面，并通过凸出面与上滑动面和下滑动面摩擦接触。

在优选的实施方式中，上滑动面及下滑动面设置为凹球面型。

进一步，下滑动面的顶部还设置有聚四氟乙烯板作为摩擦板，用以提供设计的摩擦力并隔离上部结构，并通过摩擦行为耗散结构振动耗能。