專利名稱：一種多功能減隔震支座的轉(zhuǎn)換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ー種多功能減隔震支座的新型體系轉(zhuǎn)換裝置，特別適用于處在地震多發(fā)區(qū)得工程建筑中采用，以有效降低建筑結(jié)構(gòu)在遭受地震作用時(shí)所發(fā)生的破壞。
背景技術(shù)：
地震是ー種嚴(yán)重威脅人類生存和發(fā)展的自然災(zāi)害，它的突發(fā)性和毀滅性可以使ー個(gè)地區(qū)在瞬間淪為一片廢墟。全世界毎年要發(fā)生成千上萬次的地震，這其中有破壞性的強(qiáng)地震也有幾十次。近年來，全球發(fā)生了許多次大地震，包括中國(guó)汶川大地震、玉樹地震、海地地震以及東日本大地震等，給人類造成了非常慘重的生命財(cái)產(chǎn)損失。人類在與地震作斗爭(zhēng)的過程中，逐漸發(fā)展出一條合理有效的抗震途徑ー工程結(jié)構(gòu)減震控制。 減震是利用特制減震構(gòu)件或裝置，使之在強(qiáng)震時(shí)率先進(jìn)入塑性區(qū)，產(chǎn)生大阻尼，大量消耗進(jìn)入結(jié)構(gòu)體系的能量；而隔震則是利用隔震體系，設(shè)法阻止地震能量進(jìn)入主體結(jié)構(gòu)。在實(shí)際中，有時(shí)把這兩種體系合ニ為一。通過選擇適當(dāng)?shù)臏p、隔震裝置與設(shè)置位置，可以達(dá)到控制結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布與大小的目的。目前，減隔震技術(shù)是建筑結(jié)構(gòu)抗震的研究熱點(diǎn)之一。為此國(guó)內(nèi)外技術(shù)人員已研制并開發(fā)了許多類型的減隔震裝置，用于橋梁抗震領(lǐng)域的主要有橡膠支座、鉛芯橡膠支座、滑動(dòng)摩擦型減隔震支座、彈塑性減震耗能鋼阻尼器、磁流變阻尼器以及油阻尼器等。將現(xiàn)有的兩種或多種減隔震方法組合應(yīng)用，揚(yáng)長(zhǎng)避短以充分發(fā)揮不同減隔震裝置的功能，是橋梁減隔震裝置的發(fā)展趨勢(shì)。聚四氟こ烯滑動(dòng)支座由不銹鋼和聚四氟こ烯材料制成，由于這兩種材料之間摩擦系數(shù)小，且該支座具有水平滑動(dòng)位移大的優(yōu)點(diǎn)，作為橋梁結(jié)構(gòu)的滑動(dòng)支座被廣泛應(yīng)用于エ程實(shí)際。這種支座的缺點(diǎn)也很明顯。一是通過聚四氟こ烯和鋼板間的摩擦耗能，其隔震效果對(duì)地震輸入的頻率成份不敏感。ニ是會(huì)導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)主梁與滑動(dòng)裝置之間過大位移的發(fā)生，進(jìn)而導(dǎo)致地震中因梁墩相對(duì)位移過大而造成落梁破壞。鉛芯橡膠支座(墊)是新西蘭學(xué)者在1975年發(fā)展的，該支座通過在普通分層橡膠支座中插入鉛芯而形成，充分利用了鉛芯良好的力學(xué)特性，包括較低的屈服剪力和較高的初始剪切剛度。此外，對(duì)鉛芯橡膠支座的動(dòng)カ試驗(yàn)表明，鉛芯橡膠支座具有良好的滯回特性。因此在地震作用下，鉛芯橡膠支座不僅利用了橡膠在變形過程中的阻尼耗能，而且鉛芯的屈服同樣能夠延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)周期，消耗地震能量。本發(fā)明人已出ー種用于橋梁工程的多功能減隔震支座(一種多功能橋梁減隔震支座，201020600889. 4，發(fā)明人王浩，李愛群)，其主要特點(diǎn)是當(dāng)橋梁結(jié)構(gòu)，特別是連續(xù)梁橋結(jié)構(gòu)，在遭受常遇荷載(如溫度作用、汽車荷載作用)作用時(shí)，上部聚四氟こ烯滑板提供所需要的縱向位移，且為了橋梁結(jié)構(gòu)的安全考慮，通過ー種“凹凸相嵌”的體系轉(zhuǎn)換裝置限制住橋梁結(jié)構(gòu)的橫向變形。當(dāng)橋梁結(jié)構(gòu)遭受到地震作用時(shí)，因?yàn)闃蛄航Y(jié)構(gòu)沿縱向的變形以超出正常的位移限制，此時(shí)還是通過上述“凹凸相嵌”的體系轉(zhuǎn)換裝置來帶動(dòng)下部鉛型橡膠墊發(fā)揮作用，以有效耗散地震能量，進(jìn)而起到保護(hù)橋梁結(jié)構(gòu)免受或少收地震破壞的作用。然而，上述“凹凸相嵌”的體系轉(zhuǎn)換裝置，其主要功能及特點(diǎn)是，限制住橋梁的橫向位移，允許橋梁沿縱向自由變形，且當(dāng)橋梁結(jié)構(gòu)沿縱向的變形超過限制值時(shí)，帶動(dòng)下部耗能裝置，進(jìn)而有效保護(hù)橋梁結(jié)構(gòu)。建筑結(jié)構(gòu)要求減隔震支座應(yīng)當(dāng)適應(yīng)沿結(jié)構(gòu)2個(gè)主軸方向(有時(shí)還要考慮斜交方向)的地震力作用，即隔震層應(yīng)當(dāng)可以提供任意方向的變形，這樣才可以當(dāng)?shù)卣饋砼R是，具有最大的安全保證。針對(duì)建筑結(jié)構(gòu)隔震層的這種特性，已有的體系轉(zhuǎn)換裝置只能產(chǎn)生ー個(gè)方向的位移，是不適用于建筑結(jié)構(gòu)的減隔震設(shè)計(jì)的。在很多時(shí)候，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員為了讓采用隔減震設(shè)計(jì)的建筑能在地震來臨時(shí)免受或少受破壞，必須增強(qiáng)隔震層的隔減震能力，這時(shí)多功能減隔震支座可以發(fā)揮較大的作用，但必須對(duì)原有的適用于橋梁工程的多功能減隔震支座的體系轉(zhuǎn)換裝置進(jìn)行改造，以保證在不同地震動(dòng)輸入方式下該支座均能發(fā)揮其良好的耗能作用。我國(guó)當(dāng)前正處于大型土木、交通工程建設(shè)的蓬勃發(fā)展階段，又地處地震多發(fā)國(guó)家，結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)抗震的工程實(shí)際需求，研制多功能隔減震支座，工程意義和社會(huì)意義重大。

發(fā)明內(nèi)容技術(shù)問題本實(shí)用新型的目的是提供一種多功能減隔震支座的轉(zhuǎn)換裝置，該轉(zhuǎn)換裝置能提供任意方向的位移，且能帶動(dòng)下部耗能裝置發(fā)揮作用，以滿足地震區(qū)工程結(jié)構(gòu)多方位滑移的需求。技術(shù)方案本實(shí)用新型的多功能減隔震支座的轉(zhuǎn)換裝置從上至下順序設(shè)有上連接板、光面不銹鋼板、聚四氟こ烯板、上頂板、鉛芯橡膠墊、下連接板，鉛芯位于鉛芯橡膠墊的中間，鉛芯的上下兩端分別連接上頂板和下連接板；其中，聚四氟こ烯板位于上頂板上部組成下部滑移機(jī)構(gòu)；上頂板通過螺栓與下部的鉛芯橡膠墊連接，圓形聚四氟こ烯板放置在方形上頂板的圓形凹槽里，但其頂面應(yīng)高出凹槽，以利于滑動(dòng)；上連接板、光面不銹鋼板、擋塊這三個(gè)部分組成上部滑移機(jī)構(gòu)；光面不銹鋼板、擋塊依次用螺栓與上連接板相連；擋塊在上連接板上應(yīng)呈矩形狀布置，其合圍形成的內(nèi)部矩形的尺寸，應(yīng)該依設(shè)計(jì)滑移量來確定，并與上頂板配合使用；聚四氟こ烯板的表面壓制圓形儲(chǔ)油槽，同時(shí)在儲(chǔ)油槽里注滿硅脂潤(rùn)滑油，以通過減小接觸面和増加滑移性能的方法來減小摩擦系數(shù)，并在整個(gè)支座的四周設(shè)置防塵罩。該裝置下上部滑移機(jī)構(gòu)為正方形，或?yàn)殚L(zhǎng)方形；但下部滑移機(jī)構(gòu)的上頂板為正方形；當(dāng)設(shè)計(jì)要求兩個(gè)主軸方向的滑移量一致時(shí)，上部滑移機(jī)構(gòu)為正方形；當(dāng)設(shè)計(jì)要求兩個(gè)主軸方向的滑移量不相同時(shí)，上部滑移機(jī)構(gòu)為長(zhǎng)方形。上連接板、光面不銹鋼板與聚四氟こ烯板一起構(gòu)成支座的上部結(jié)構(gòu)，它主要解決讓支座實(shí)現(xiàn)大位移的問題。上頂板、鉛芯橡膠墊與下連接板一起構(gòu)成支座的下部結(jié)構(gòu)，它主要解決支座在地震作用下耗能減震的問題。體系轉(zhuǎn)換裝置就是為了讓減隔震支座的上述兩項(xiàng)性能連貫實(shí)現(xiàn)，以達(dá)到需要的隔減震效果。具體的實(shí)現(xiàn)途徑為在小震作用下，依靠光面不銹鋼板和聚四氟こ烯板之間的滑動(dòng)來實(shí)現(xiàn)隔離地震、保護(hù)上部結(jié)構(gòu)的作用；在大震作用下，當(dāng)上部滑移結(jié)構(gòu)的滑移量達(dá)到極限時(shí)，通過體系轉(zhuǎn)換裝置帶動(dòng)下部隔震墊發(fā)揮作用，以加強(qiáng)隔震層的耗能能力，從而顯著減小地震的破壞作用。有益效果通過對(duì)現(xiàn)有多功能減隔震支座的體系轉(zhuǎn)換裝置的改進(jìn)，使得該新型橋梁多工程減隔震支座可以很好的滿足建筑工程結(jié)構(gòu)需要在多個(gè)方向滑移的功能需求，不僅可以在任意方向形成位移，還具備抵抗大震的良好的耗能能力。建筑工程結(jié)構(gòu)量大面廣，提高其抗震性能極為必要。隨著全世界內(nèi)對(duì)采用隔減震技術(shù)的建筑結(jié)構(gòu)的重視，該新型減隔震支座給抗震設(shè)計(jì)人員帶來了更多的選擇，為建筑工程抗震設(shè)計(jì)提供了諸多便利，因此具有廣泛的工程應(yīng)用前景，社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益重大。

圖I是本實(shí)用新型在支座結(jié)構(gòu)中的整體縱向剖面構(gòu)造示意圖；圖2是支座體系轉(zhuǎn)換裝置的下部滑移機(jī)構(gòu)；圖3是圖2中A-A剖面圖；圖4是支座體系轉(zhuǎn)換裝置的上部滑移機(jī)構(gòu)；圖5是圖4中B-B剖面圖。圖中有上連接板I ;光面不銹鋼板2 ;聚四氟こ烯板3 ;擋塊4 ;上頂板5 ;連接螺栓6 ;鉛芯7 ;鉛芯橡膠墊71 ;下連接板8 ;頂板連接螺栓9 ;上連接板連接螺栓10。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的多功能減隔震支座的新型體系轉(zhuǎn)換裝置包括上連接板I、光面不銹鋼板2、聚四氟こ烯板3、擋塊4、上頂板5、連接螺栓6、鉛芯7、下連接板8、頂板連接螺栓9、上連接板連接螺栓10。其中，聚四氟こ烯板3、上頂板5這兩個(gè)部分組成下部滑移機(jī)構(gòu)(見圖2、圖3);上頂板5通過螺栓9與下部的鉛芯橡膠墊6連接，圓形聚四氟こ烯板3放置在方形上頂板5的圓形凹槽里，但其頂面應(yīng)高出凹槽，以利于滑動(dòng)。上連接板I、光面不銹鋼板2、擋塊4這三個(gè)部分組成上部滑移機(jī)構(gòu)，具體圖形見圖4 ;光面不銹鋼板2、擋塊4，依次用螺栓6與上連接板I相連；擋塊4在上連接板I上應(yīng)呈矩形狀布置，其合圍形成的內(nèi)部矩形的尺寸，應(yīng)該依設(shè)計(jì)滑移量來確定，并與上頂板I配合使用。聚四氟こ烯板3的表面壓制圓形儲(chǔ)油槽，同時(shí)在儲(chǔ)油槽里注滿硅脂潤(rùn)滑油，以通過減小接觸面和増加滑移性能的方法來減小摩擦系數(shù)，并在整個(gè)支座的四周設(shè)置防塵罩。支座結(jié)構(gòu)整體縱向剖面構(gòu)造示意圖見圖I。上連接板I、光面不銹鋼板2與聚四氟こ烯板3 —起構(gòu)成支座的上部結(jié)構(gòu)，它主要解決讓支座實(shí)現(xiàn)大位移的問題。上頂板5、鉛芯橡膠墊7與下連接板8 一起構(gòu)成支座的下部結(jié)構(gòu)，它主要解決支座在地震作用下耗能減震的問題。體系轉(zhuǎn)換裝置就是為了讓減隔震支座的上述兩項(xiàng)性能連貫實(shí)現(xiàn)，以達(dá)到需要的隔減震效果。具體的實(shí)現(xiàn)途徑為在小震作用下，依靠光面不銹鋼板2和聚四氟こ烯板3之間的滑動(dòng)來實(shí)現(xiàn)隔離地震、保護(hù)上部結(jié)構(gòu)的作用；在大震作用下，當(dāng)上部滑移結(jié)構(gòu)的滑移量達(dá)到極限時(shí)，通過體系轉(zhuǎn)換裝置帶動(dòng)下部隔震墊發(fā)揮作用，以加強(qiáng)隔震層的耗能能力，從而顯著減小地震的破壞作用。本體系轉(zhuǎn)換裝置的上部滑移機(jī)構(gòu)可以為正方形，也可以為長(zhǎng)方形，但下部滑移機(jī)構(gòu)的上頂板5為正方形。這樣的構(gòu)造是順應(yīng)設(shè)計(jì)的要求，即當(dāng)設(shè)計(jì)要求兩個(gè)主軸方向的滑移量一致時(shí)，上部滑移機(jī)構(gòu)為正方形；當(dāng)設(shè)計(jì)要求兩個(gè)主軸方向的滑移量不相同時(shí)，上部滑移機(jī)構(gòu)為長(zhǎng)方形。制作光面不銹鋼板2時(shí)，應(yīng)該注意產(chǎn)品的質(zhì)量，保證光面的平整、無毛刺。聚四氟こ烯板3的圓形儲(chǔ)油槽應(yīng)該采用機(jī)械壓制，并符合相關(guān)規(guī)范的要求。擋塊4的橫截面因?yàn)檫B接螺栓6的削弱，應(yīng)該經(jīng)驗(yàn)算強(qiáng)度合格才可使用。
權(quán)利要求1.一種多功能減隔震支座的轉(zhuǎn)換裝置，其特征是該裝置從上至下順序設(shè)有上連接板(I)、光面不銹鋼板(2)、聚四氟こ烯板(3)、上頂板(5)、鉛芯橡膠墊(71)、下連接板(8)，鉛芯(7)位于鉛芯橡膠墊(71)的中間，鉛芯(7)的上下兩端分別連接上頂板(5)和下連接板(8);其中，聚四氟こ烯板(3)位于上頂板(5)上部組成下部滑移機(jī)構(gòu)；上頂板(5)通過螺栓(9)與下部的鉛芯橡膠墊(71)連接，圓形聚四氟こ烯板(3)放置在方形上頂板(5)的圓形凹槽里，但其頂面應(yīng)高出凹槽，以利于滑動(dòng)；上連接板(I)、光面不銹鋼板(2)、擋塊(4)這三個(gè)部分組成上部滑移機(jī)構(gòu)；光面不銹鋼板(2)、擋塊(4)依次用螺栓(6)與上連接板(I)相連；擋塊(4)在上連接板(I)上呈矩形狀布置，其合圍形成的內(nèi)部矩形的尺寸，依設(shè)計(jì)滑移量來確定，并與上頂板(5)配合使用。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多功能減隔震支座的轉(zhuǎn)換裝置，其特征是聚四氟こ烯板(3)的表面壓制圓形儲(chǔ)油槽，同時(shí)在儲(chǔ)油槽里注滿硅脂潤(rùn)滑油，以通過減小接觸面和増加滑移性能的方法來減小摩擦系數(shù)，并在整個(gè)支座的四周設(shè)置防塵罩。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多功能減隔震支座的轉(zhuǎn)換裝置，其特征是該裝置下上部滑移機(jī)構(gòu)為正方形，或?yàn)殚L(zhǎng)方形；但下部滑移機(jī)構(gòu)的上頂板(5)為正方形；當(dāng)設(shè)計(jì)要求兩個(gè)主軸方向的滑移量一致時(shí)，上部滑移機(jī)構(gòu)為正方形；當(dāng)設(shè)計(jì)要求兩個(gè)主軸方向的滑移量不相同時(shí)，上部滑移機(jī)構(gòu)為長(zhǎng)方形。
專利摘要一種多功能減隔震支座的轉(zhuǎn)換裝置，該體系轉(zhuǎn)換裝置由上下兩部分組成。其中上半部分由上連接板、光面不銹鋼板、擋塊組成，下半部分由聚四氟乙烯板、上頂板組成，這兩部分相配合使用，可提供任意方向的滑移位移。在小震作用下，依靠光面不銹鋼板和聚四氟乙烯板之間的滑動(dòng)來實(shí)現(xiàn)隔離地震、保護(hù)上部結(jié)構(gòu)的作用；在大震作用下，當(dāng)上部滑移結(jié)構(gòu)的滑移量達(dá)到極限時(shí)，通過體系轉(zhuǎn)換裝置帶動(dòng)下部隔震墊發(fā)揮作用，以加強(qiáng)隔震層的耗能能力，從而顯著減小地震的破壞作用。隨著世界范圍內(nèi)對(duì)工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防的重視以及經(jīng)濟(jì)水平的不斷發(fā)展，本實(shí)用新型為建筑工程抗震設(shè)計(jì)提供了諸多便利，因此具有廣泛的工程應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)E01D19/04GK202390755SQ20112045066
公開日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2011年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月15日
發(fā)明者吳繼榮, 李愛群, 王浩 申請(qǐng)人:東南大學(xué)