[发明专利]一种用于振震双控的模块化层并联三维隔震/隔振支座

说明书

本发明提供了一种用于振震双控的模块化层并联三维隔震/隔振支座。该模块化层并联三维隔震/隔振支座包括：支座本体，包括多个中间层连接板和多个橡胶模块单元，多个中间层连接板上下间隔设置，多个橡胶模块单元分别并联设置在中间层连接板上表面和下表面并将多个中间层连接板连接为一体；支座组件，包括盖板组件和预紧件，盖板组件包括围设成支座腔室的上盖板、下盖板和侧壁，侧壁顶端设有翼缘板，上盖板与翼缘板之间留有空隙，支座本体固定设置在支座腔室中，预紧件穿设于翼缘板与上盖板之间以使支座本体呈预压状态。该模块化层并联三维隔震/隔振支座具有竖向刚度低、阻尼高、稳定性和隔震/隔振效果好、制造工艺可控、成本低廉等优势。

技术领域

本发明涉及隔震支座技术领域，尤其是涉及一种用于振震双控的模块化层并联三维隔震/隔振支座。

背景技术

隔震支座是隔震技术应用中的关键部件。作为一种日益成熟的产品，隔震支座已大量应用于建筑工程领域，通过在建筑物或结构的特定位置设置隔震支座，可以延长上部结构的自振周期，降低上部结构的地震响应，实现对上部结构的地震保护。

近年来，新的市场发展对隔震支座的性能提出了新的需求。随着交通和城市建设的集约化发展，不少处于地铁上盖或邻近交通振源的建筑物、构筑物或设备等，除了存在抵御地震作用的需求外，还存在抵御交通环境振动的需求，以保证建筑物使用的舒适度和设备的正常运营，因此要求隔震支座既具有隔离地震的作用，同时具有隔离环境振动的作用，即兼具振/震双控功能。此外，由于交通枢纽附近的建筑物往往楼层高、体量大，其所需的隔震支座尺度和承载能力需求也越来越高。然而，现行成熟的隔震支座产品无法满足上述需求，具体表现如下：

1)现行成熟的隔震支座产品如天然橡胶隔震支座(LNR支座)、铅芯橡胶隔震支座(LRB支座)、高阻尼橡胶隔震支座(HDR支座)、弹性滑板隔震支座(SLB支座)等，仅具有隔离水平向地震作用的功能，且造价昂贵；这些隔震支座产品为了确保其在竖向荷载作用下的支座稳定性，第一形状系数S₁(支座中单层橡胶层的有效承压面积与其自由侧表面积之比)与第二形状系数S₂(内部橡胶层直径或有效宽度与内部橡胶总厚度之比)均采用较大的数值(S₁15，S₂5)，使支座的竖向刚度很大，不具备竖向隔振功能。

2)目前主流的改善隔震支座竖向隔振性能的方式是采用厚叠层(厚肉型)橡胶支座方案，即增大支座的单层橡胶层厚，使单层橡胶自由侧表面积增加，然而该方式对支座竖向刚度的降低程度仍然非常有限，其原因主要在于：为了保持支座的稳定性和结构安全性，单层橡胶层厚度的增大幅度较为有限，仅能有限地降低第一形状系数S₁，使得在实际工程应用中仍无法将隔振频率降低至10Hz以下，不仅不能高效隔振，还可能造成对交通环境振动低频段成分的放大，使隔振功能散失，因此难以推广。

3)目前另一类改善隔震支座竖向隔振性能的方式是将传统隔震支座与竖向隔振元件串联集成，例如在隔震支座顶部加装串联蝶形钢弹簧、螺栓钢弹簧等部件，然而该方式同样无法实现高效实用的振震双控功能，其原因主要在于：首先，为了将竖向隔振频率降低至10Hz甚至更低，钢弹簧等元件的高度必须足够高，由于采取上下串联式的支座构造形式，整体支座的高度大大增加，支座外形细高，而弹簧又几乎不具备抗弯曲能力，从而使得支座在长期承载和瞬时地震作用下的防侧屈稳定性显著降低，带来结构安全隐患；其次，钢制的弹簧阻尼远低于橡胶材料，难以满足隔振支座的最优阻尼要求，且由于钢制弹簧自身存在局部振动模态，使与其共振的高频振动成分可以顺利穿透支座向上部传播，形成高频通过现象，降低了隔振效果；此外，所串联的竖向弹簧等部件的抗侧力能力很弱，本身必须增加水平向限位使建筑物在风荷载作用下弹簧不产生水平位移，而限位部件的物理接触又反过来造成竖向振动的物理传递，使支座针对交通环境振动的隔振功能散失，矛盾无法得到解决。