[发明专利]一种摩擦摆隔震系统

说明书

本发明公开了一种摩擦摆隔震系统，其包括一摩擦摆，所述摩擦摆包括相对设置的上支座板（5）和下支座板（8），上、下支座板的两侧通过剪切销键（1）连接成一体，且上、下支座板的中部经第一球铰结构滑动连接，下支座板的顶面覆盖耐磨板（7），所述耐磨板上表面从内到外依次分布多个摩擦系数不同的区域，位于最中心的实心圆区域的摩擦系数最小，且实心圆区域的摩擦系数与多遇地震时摩擦摆启动所需摩擦力匹配；第一球铰结构滑动设置在耐磨板上表面，使得第一球铰结构与耐磨板之间的摩擦力随着第一球铰结构在耐磨板上滑移位置的改变而变化；一超线性粘滞阻尼器的一端与下支座板刚性连接，另一端经刚性杆（18）、滑动铰支座（17）连接上支座板。

技术领域

本发明涉及结构工程抗震结构，特别是一种摩擦摆隔震系统。

背景技术

结构工程抗震一直是土木工程领域研究的热点。传统的抗震方法是一种硬抗的方法，即通过增加结构构件截面、增加构件配筋等来提高结构的抗力。与传统抗震方法相反，隔震技术通过积极地防御策略阻隔或耗散地震能量,抑制结构地震响应。摩擦摆隔震系统是由平面滑移隔震系统发展而来。它除了具有平面滑移隔震系统对地震激励频率范围低敏感性和高稳定性等特性外,特有的圆弧滑动面使其具有自复位功能。经过30多年的发展,已经发展出多种摩擦摆隔震支座,但传统摩擦摆隔震支座在不同水准地震作用下隔震层的性能没有明显变化。

目前大量隔震研究和设计都是为了保证大震和超设防裂度的特大地震下的隔震效果，这样导致隔震系统对小震没有隔离能力，特别是摩擦摆隔震系统对小震没有隔离能力，因为摩擦力的特性是静摩擦远大于动摩擦而导致摩擦摆系统在小震下很难启动，而没有隔震效果。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种在小震、中震时也能启动的摩擦摆隔震系统。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种摩擦摆隔震系统，包括一摩擦摆，所述摩擦摆包括相对设置的上支座板和下支座板，上、下支座板的两侧通过剪切销键连接成一体，且上、下支座板的中部经第一球铰结构滑动连接，所述下支座板的顶面覆盖耐磨板，所述耐磨板上表面从内到外依次分布多个摩擦系数不同的区域，即位于最中心的实心圆区域和位于实心圆区域外周的多个同心圆环区域，其中实心圆区域的摩擦系数最小，各同心圆环区域的摩擦系数由内到外依次递增，且实心圆区域的摩擦系数与多遇地震时摩擦摆启动所需摩擦力匹配，各同心圆环区域的摩擦系数与设防地震时摩擦摆启动所需摩擦力匹配；所述第一球铰结构滑动设置在所述耐磨板上表面，使得第一球铰结构与耐磨板之间的摩擦力随着第一球铰结构在耐磨板上滑移位置的改变而变化。这样，在多遇地震、设防地震，即小震、中震时，本发明摩擦摆隔震系统都能够启动，从而保证小震、中震的隔震效果。

进一步地，所述摩擦摆隔震系统还包括一速度指数大于1的超线性粘滞阻尼器，所述超线性粘滞阻尼器的一端经球形轴承与所述摩擦摆的下支座板的一端刚性连接，另一端经球形轴承连接刚性杆的一端，所述刚性杆的另一端经滑动铰支座连接所述摩擦摆的上支座板。

粘滞阻尼器是速度相关型阻尼器，从阻尼力F与速度v的关系式(F＝CV_α，式中：F为阻尼力(kN)；C为阻尼系数(kN/(mm/s))；V为活塞运动的速度(mm/s)；α为速度指数，根据工程要求进行设计选定，一般在0.01～1之间取值)可以看出，速度的变化直接影响阻尼力的大小。当0α1时为非线性粘滞阻尼器，当α＝1时为线性粘滞阻尼器，当α1为超线性粘滞阻尼器，本发明中采用的即为超线性粘滞阻尼器，这样在罕遇地震，即大震时，由于本发明采用的是超线性粘滞阻尼器，因而具有很好的隔震效果，特别是用在核电站等重大结构的隔震方面，从而保证小震、中震和大震，甚至是超设防裂度的特大地震下，本发明摩擦摆隔震系统均有隔震效果，大幅度提高隔震系统的适用性。

进一步地，所述第一球铰结构包括设置于所述上支座板底面的带凹球面的滑动容腔和顶部设置为凸球面的铰接滑块，所述铰接滑块顶部的凸球面卡入所述滑动容腔内，所述铰接滑块的底面设置所述耐磨板上，且所述滑动容腔的凹球面的球面半径与所述铰接滑块顶部的凸球面的球面半径相匹配。