滑移隔震擺的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種用于中高層建筑隔離地震振動(dòng)能量損害的隔震裝置，尤其是一種 滑移隔震擺結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002] 地震給人類(lèi)生命財(cái)產(chǎn)帶來(lái)極大的危害，到目前為止，全世界都無(wú)法對(duì)地震作出確 切的預(yù)報(bào)，所W怎樣做好防震、抗震是擺在全世界人民面前的重要課題?，F(xiàn)有隔震技術(shù)有采 用疊層橡膠隔震支座、鋼珠盤(pán)隔震器、FPS摩擦滑移擺隔震支座等結(jié)構(gòu)方式，其原理是在建 筑物底部設(shè)置水平柔性的隔震裝置，是軟化結(jié)構(gòu)，降低剛度，從而延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的自振周期，過(guò) 濾掉地震振動(dòng)能量（50%~90%)的高頻振動(dòng)成分，使上部建筑物的地震反應(yīng)降低到最低程 度，即達(dá)到"隔震消能"的目的，使建筑物即使在強(qiáng)烈地震作用下也能夠保證安然無(wú)恙。FPS 摩擦擺隔震裝置技術(shù)是開(kāi)發(fā)應(yīng)用較早的隔震技術(shù)之一，受到國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者的重視，作為 傳統(tǒng)平面滑動(dòng)系統(tǒng)的改進(jìn)，摩擦擺系統(tǒng)特有的圓弧滑動(dòng)面使其具有自復(fù)位功能，無(wú)需附設(shè) 阻尼向屯、機(jī)構(gòu)，其在實(shí)際應(yīng)用中具有簡(jiǎn)單易行，造價(jià)低廉，不易出現(xiàn)共振等優(yōu)點(diǎn)。
[0003] 當(dāng)上部建筑較高時(shí)(超過(guò)40米），尤其當(dāng)上部結(jié)構(gòu)高寬比較大時(shí)(大于3.0)，由于在 地震作用下上部結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)及搖晃作用，使得隔震層角部支座或底部隔震支座密集布置區(qū) 通常會(huì)出現(xiàn)較大拉應(yīng)力，運(yùn)種作用可能是造成建筑物破壞的主要因素，運(yùn)是抗震建筑設(shè)計(jì) 規(guī)范所不允許的。運(yùn)就使得目前在多層建筑隔震中廣泛應(yīng)用的疊層橡膠隔震支座、FPS摩擦 滑移擺隔震支座在高層建筑隔震中的應(yīng)用受到極大限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的問(wèn)題在于提供一種滑移隔震擺，其隔震減震性能優(yōu)良，可有效過(guò) 濾掉地表任意方向傳來(lái)的地震振動(dòng)能量，阻斷或減輕地震的破壞力，并可自動(dòng)復(fù)位，可解決 高烈度區(qū)中高層隔震建筑隔震層水平位移大、易出現(xiàn)超規(guī)范拉應(yīng)力的問(wèn)題。
[000引本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:包括上連接板、下連接板、下弧形滑軌和關(guān)節(jié)滑塊，所 述關(guān)節(jié)滑塊下端設(shè)有與下弧形滑軌相匹配的第一弧面滑槽，所述下弧形滑軌的下端與下連 接板相連接，其特征在于:還包括一個(gè)上弧形滑軌，所述上弧形滑軌與下弧形滑軌成十字交 錯(cuò)方向設(shè)置，所述關(guān)節(jié)滑塊的上端設(shè)有與上弧形滑軌相匹配的第二弧面滑槽，所述上弧形 滑軌的上端部與上連接板相連接。
[0006]其原理是：本發(fā)明裝置設(shè)置于下部結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)與上部建筑主體結(jié)構(gòu)之間，地震振動(dòng) 能量傳來(lái)時(shí)，下部的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)和與上部的主體結(jié)構(gòu)之間產(chǎn)生相對(duì)位移，當(dāng)上部結(jié)構(gòu)在地震 作用下發(fā)生水平位移時(shí)，關(guān)節(jié)滑塊隨著上部結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)離開(kāi)原始平衡位置，同時(shí)使隔震層 W上結(jié)構(gòu)產(chǎn)生沿下弧形滑軌弧面的輕微向上運(yùn)動(dòng)，向上的重力和水平向摩擦力共同做功消 耗地震能量;當(dāng)?shù)卣鹱饔媒Y(jié)束時(shí)，上部結(jié)構(gòu)在重力荷載作用下，沿隔震擺雙向正交滑道自動(dòng) 復(fù)位，回到原始平衡位置，從而減輕上部結(jié)構(gòu)的絕對(duì)加速度地震反應(yīng)，即降低上部結(jié)構(gòu)各層 地震剪力反應(yīng)，減小上部結(jié)構(gòu)各層地震層間變形反應(yīng)，達(dá)到大大提高上部結(jié)構(gòu)地震安全冗 余度的目的。
[0007] -種改進(jìn)是所述關(guān)節(jié)滑塊設(shè)有上下兩對(duì)反扣機(jī)構(gòu)。運(yùn)種機(jī)構(gòu)是為克服傳統(tǒng)滑移摩 擦擺隔震系統(tǒng)不能承受豎向拉力的缺點(diǎn)，上弧形滑軌、下弧形滑軌通過(guò)上連接板、下連接板 分別與上部主體結(jié)構(gòu)及下部基礎(chǔ)相聯(lián)接，通過(guò)關(guān)節(jié)滑塊的連接，上弧形滑軌與下弧形滑軌 可雙向正交運(yùn)動(dòng)，關(guān)節(jié)滑塊翼緣設(shè)置有上下正交的凹形結(jié)構(gòu)的兩對(duì)反扣機(jī)構(gòu)（每一對(duì)左右 對(duì)稱(chēng)設(shè)置），兩對(duì)反扣機(jī)構(gòu)分別與上弧形滑軌、下弧形滑軌相匹配，反扣機(jī)構(gòu)既可保證結(jié)構(gòu) 上部在空間地震動(dòng)作用下的空間運(yùn)動(dòng)，又可保證隔震體系在地震作用下穩(wěn)定工作，達(dá)到抵 抗由于上部結(jié)構(gòu)大震作用下發(fā)生"彎曲變形"使結(jié)構(gòu)邊緣或角部隔震擺支座內(nèi)可能產(chǎn)生較 大"提離"拉力的目的。如果在空間地震動(dòng)作用下隔震層W上結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大傾覆力矩，在隔 震層邊緣或角部支座內(nèi)產(chǎn)生向上的"提離"拉力，則關(guān)節(jié)滑塊與上下兩個(gè)滑軌之間的反扣機(jī) 構(gòu)開(kāi)始發(fā)揮作用，使隔震擺的上下兩個(gè)連接板之間產(chǎn)生拉力但不發(fā)生豎向位移，保證上部 結(jié)構(gòu)不會(huì)發(fā)生左右晃動(dòng)，確保上部結(jié)構(gòu)的傾覆穩(wěn)定性，有效克服現(xiàn)有隔震擺裝置無(wú)法承受 較大拉力的缺點(diǎn)。具體工程應(yīng)用時(shí)，可根據(jù)具有不同地震反應(yīng)特點(diǎn)的上部結(jié)構(gòu)針對(duì)性地設(shè) 計(jì)上下弧形滑軌的弧度和關(guān)節(jié)滑塊上下弧形表面的曲率，并控制關(guān)節(jié)滑塊表面與弧形滑軌 之間的摩擦系數(shù)，使減隔震效果達(dá)到最佳。
[0008] 另一種改進(jìn)是，所述關(guān)節(jié)滑塊的上下兩個(gè)工作面覆有一層聚四氣乙締復(fù)合層。運(yùn) 種結(jié)構(gòu)具有自潤(rùn)滑能力高、耐磨性好、抗壓強(qiáng)度高、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。
[0009] 還有一種改進(jìn)是，所述上弧形滑軌的水平方向兩端設(shè)有第一限位擋板，所述下弧 形滑軌的水平方向兩端設(shè)有第二限位擋板。設(shè)置運(yùn)種結(jié)構(gòu)目的在于防止發(fā)生罕遇地震作用 下隔震系統(tǒng)失效，設(shè)計(jì)時(shí)通過(guò)設(shè)置上下弧形滑軌兩端設(shè)置限位擋板，來(lái)實(shí)現(xiàn)在罕遇地震作 用下的安全運(yùn)行。
[0010] 為進(jìn)一步證明本發(fā)明滑移隔震擺的可行性，我們對(duì)結(jié)構(gòu)自振特性進(jìn)行了試驗(yàn)檢 測(cè)。
[0011] 自振周期是結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性之一，它的大小與結(jié)構(gòu)所受的動(dòng)力激勵(lì)無(wú)關(guān)，只取決 于結(jié)構(gòu)的質(zhì)量及剛度。結(jié)構(gòu)的振型與自振周期對(duì)于結(jié)構(gòu)的動(dòng)力分析有非常重要的影響。W 下為振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)獲得的非隔震結(jié)構(gòu)和本發(fā)明滑移擺隔震結(jié)構(gòu)兩種情況下的結(jié)構(gòu)自振動(dòng)特 性。
[0012] 表1非隔震結(jié)構(gòu)和高強(qiáng)抗拉滑移擺隔震結(jié)構(gòu)自振周期(S)
非隔震結(jié)構(gòu)的自振周期非常短，說(shuō)明結(jié)構(gòu)的剛度非常大，運(yùn)就使結(jié)構(gòu)的地震加速度反 應(yīng)與基底輸入加速度其本相同。高強(qiáng)抗拉滑移擺隔震結(jié)構(gòu)，其水平向周期為2.56301S，豎向 周期為0.91534S有效的避開(kāi)了卓越周期，極大減小了結(jié)構(gòu)發(fā)生共振的可能，從而有效降低 結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)。
[0013] 振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比 振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)時(shí)，非隔震結(jié)構(gòu)地震加速度反應(yīng)與基底輸入加速度其本相同，高強(qiáng)抗拉滑 移擺隔震結(jié)構(gòu)能有效的減少結(jié)構(gòu)的加速度反應(yīng)。
[0014] 表2高強(qiáng)抗拉滑移擺隔震結(jié)構(gòu)頂層加速度反應(yīng)峰值
從上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果可看出高強(qiáng)抗拉滑移擺隔震支座具有十分優(yōu)良的隔震效果。高強(qiáng)抗拉 滑移擺隔震體系的水平向加速度可控制在地面輸入水平加速度的25%W內(nèi)，高強(qiáng)抗拉滑移 擺隔震體系的豎向加速度可控制在地面輸入豎向加速度的50%W內(nèi)。
[0015] 隔震層的水平位移反應(yīng) 表3高強(qiáng)抗拉滑移擺隔震結(jié)構(gòu)隔震層位移反應(yīng)峰值
從上表可W看出隔震支座水平向最大位移為591. Imm，豎向最大位移為54.82mm，據(jù)此 可W為高強(qiáng)抗拉滑移擺隔震支座的尺寸設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。
[0016] 高強(qiáng)抗拉滑移擺隔震結(jié)構(gòu)抗傾覆穩(wěn)定性分析 W最不利的上部結(jié)構(gòu)為浮放佛塔為例檢驗(yàn)高強(qiáng)抗拉滑移擺隔震結(jié)構(gòu)的抗傾覆穩(wěn)定性。 如果該類(lèi)結(jié)構(gòu)安全，則可保證其他類(lèi)結(jié)構(gòu)的地震安全。
[0017] 結(jié)構(gòu)采用滑動(dòng)隔震后，整個(gè)上部結(jié)構(gòu)體系處于浮擱在基座滑動(dòng)層之上的狀態(tài)，佛 塔層與層之間也沒(méi)有豎向約束，在地震中抵抗傾覆力矩，只能依靠自身的有效重量來(lái)提供， 對(duì)于粗矮的結(jié)構(gòu)，一般自身提供的穩(wěn)定力矩足W抗傾覆，而對(duì)于細(xì)高的結(jié)構(gòu)，它們自身的重 力穩(wěn)定力矩就可能出現(xiàn)不能滿(mǎn)足要求的情況，