[实用新型]变刚度三维隔震装置

说明书

本实用新型属于土木工程以及机械工程领域和隔震技术领域，为提出一种具有足够竖向承载力与竖向变刚度控制能力，同时水平向也具有适宜刚度的新型变刚度三维隔震装置及方法，保证三维隔震装置的整体稳定性和工作安全性。为此，本实用新型采取的技术方案是，变刚度三维隔震方法和装置，包括上部的竖向隔震系统、下部的叠层橡胶支座及连接部件；竖向隔震系统包括竖向隔震器顶部连接板、滚珠、四周侧板、纵向加劲肋、上部限位块、一层主弹簧、中间层连接板、中间层弹簧、下层连接板、下层钢块、底部限位块、底层弹簧、中部限位块、高强螺栓、竖向隔震器底部连接板。本实用新型主要应用于机械工程隔振设计场合。

技术领域

本实用新型属于土木工程以及机械工程领域和隔震技术领域，涉及一种具有足够竖向承载力与竖向变刚度控制能力，同时水平向也具有适宜刚度的新型变刚度三维隔震装置及方法，适用于工业与民用建筑、桥梁、地下建筑等领域的隔震。

背景技术

对于地震灾害多发的国家，如何对建筑工程进行隔震、减震设计是一个重要的问题和发展方向。在结构震动控制领域，隔震技术的研究和发展最为成熟，近年来得到广大学者和工程师的关注和研究。目前，隔震耗能技术的研究主要集中在水平隔震的方向，针对结构竖向隔震研究较少。竖向地震作用同样会对建筑物造成严重灾害，一方面，地面运动是复杂的三向运动，根据已有的唐山地震、Chichi earthquake、Kobe earthquake、山谷地震、汶川地震等国内外近年发生的(特)大地震中获得的地震时程记录和震害数据可知，在高烈度区，尤其在近断层地区，地震动的竖向作用分量往往比较强烈，多次实测到地震动竖向加速度峰值超过水平加速度峰值，成为导致结构倒塌破坏的主要原因。另外，研究与实际震害发现，地震中虽然结构并未严重破坏，但竖向地震作用可能造成内部非结构物的严重损坏，从而造成结构重要功能缺失并引发经济上的巨大损失，甚至阻碍地震中人类的逃生。由此可见，有必要研发可以同时实现水平隔震和竖向隔震的三维隔震装置。

地震作用下，结构的竖向震动控制相对于水平震动控制具有更大的难度。由于结构的竖向刚度相对更大，普通的减震措施(如各类阻尼器)较难发挥有效作用。在结构竖向振动中，楼板的振动对结构存在的影响较大，但是由于结构开敞空间的要求，对楼板施加减震措施比较困难。针对以上情况，通过在现有的水平隔震基础上，开发三维隔震技术成为解决结构竖向振动的重要途径。

在三维隔震方面，国内外学者均做了大量的研究，并研发出很多种可用于工程实际的三维隔震支座，例如铅芯橡胶碟簧三维隔震支座、SMA-叠层橡胶隔震支座、摩擦-碟簧三维复合隔震支座等等，但这些三维隔震支座竖向隔震周期较短。而使用空气弹簧、液压等技术的三维隔震虽然可以达到较长周期，但构造较为复杂，造价昂贵，主要用于核工业设施隔震，较难在工程结构领域进行广泛推广。另外，传统三维隔震装置需要同时兼顾限制自重与活载作用下的变形与延长地震时的隔震周期的不同需求，设计存在较大难度，使得目前研究的三维隔震支座构造较为复杂。

发明内容