本发明专利技术涉及一种适用于贵重浮放文物和设备的新型三维隔震装置，主要包括上部水平隔震部分和下部竖向隔震部分，两个部分通过四个导向构件和一个竖向受力构件连接。水平隔震部分利用两组正交轨道将水平地震作用分解为两个方向，每个方向有四条相互平行的弧形轨道将重力作为回复力进行滞回耗能，弧形轨道端部曲率增大并增设阻尼达到限位的目的；竖向隔震部分通过四个导向构件将中间板和底座板连接在一起，使水平隔震部分仅可以相对于底座板竖向运动，实现了水平和竖向的解耦，并利用减隔震效果良好的金属橡胶进行竖向隔震。本发明专利技术不仅实现了三维隔震，同时考虑了限位保护，而且可以对三向隔震参数进行控制，具有很好的实用性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种新型的三维隔震装置，适用于贵重浮放文物或精密浮放设备的防震保护。
技术介绍
地震是一种突发性自然灾害，一次大地震会对一个地区甚至一个国家的社会、经济造成巨大冲击并深刻影响许多人的生活，因此往往会引起全国乃至全世界的高度重视。在进行历次地震灾害损失评估中发现，经济损失不仅包括建筑的损毁，道路、桥梁、电站等基础设施和生命线工程的破坏，还包括建筑内各种精密仪器、贵重设备、展陈文物等的震损甚至破坏。如2008年发生的汶川地震中，据国家文物局统计，由于大地震波及的省份基本都属于我国文化遗产的密集地区，全国多处重点文物保护单位(其中2处已列入世界遗产名录)受到不同程度损害，共有2766件馆藏文物(其中292件珍贵文物)受损；又如1975年，海城发生7.3级地震，海城变电所的设备全被破坏，营口地区通信电缆毁坏，通信阻断，工业设备也损失严重，经济损失总计约8.1亿元。这些贵重文物和设备出于展陈、使用或方便的原因一般浮放在展柜或地面上，因而在地震中极易损坏，其本身又非常贵重，某些设备还担负着数据存储和通信联络等重要功能，因此从它们在社会影响、生产、安全、科研、通信、医疗等方面的重要作用来看，其价值往往要超过建筑物本身的价值，因此对于贵重浮放文物和设备的防震保护很重要。国外针对浮放文物和设备的隔震装置的研究已经很多，不断涌现出滚轮式、滚轴式、滚珠式、摩擦摆等新型隔震装置，在多次地震中被证实具有良好的防震保护效果；国内现有浮放文物或设备的隔震装置多数是进口的，自主研发并应用的实例很少。当下全球地震频发，贵重浮放设备和文物的抗震保护刻不容缓，因此针对其研究出有效、适用、经济、可靠、耐久的隔震装置的意义重大。
技术实现思路
现有的贵重文物或设备的隔震装置多数也是仅水平的隔震装置，没有考虑地震竖向分量的影响，而且降低响应加速度峰值和限制响应位移幅值往往不能兼顾。考虑地震竖向分量的原因主要有三点:首先，地震动包括两水平和一竖向三个分量，近断层和震中附近区域的竖向分量峰值可能接近甚至超过水平分量峰值；其次，由于贵重浮放文物和设备一般放置在楼层中的展柜或支座上，地震作用竖向分量会有一定比例地放大；最后，由于贵重浮放文物和设备的质量较轻，在地震动的竖向分量影响下容易滑移和倾覆。综上所述，本文考虑贵重浮放文物和设备的抗震保护特点，兼顾降低响应加速度和限制位移幅值的目的，专利技术出了能分别对竖向和水平进行有效控制的调谐轨道式三维隔震装置。本专利技术设计的调谐轨道式三维隔震装置的技术方案如下:本专利技术涉及的是一种新型调谐轨道式三维隔震装置，主要包括放置在中间板上的上部调谐轨道水平隔震部分和连接着顶板和底座板的下部金属橡胶竖向隔震部分，两部分再利用四个竖向导杆连接。该隔震装置上部调谐轨道式水平隔震部分利用两组正交的弧形轨道将水平地震作用分解为两个方向，每个方向有四条相互平行的弧形轨道，利用重力作为回复力进行滞回耗能，而且中间为半径较大的主弧，两边为半径较小的短弧，并端部增加阻尼，通过在端部增加回复力和阻尼的方式达到限位的目的。该隔震装置下部结构首先利用四根导向杆将顶板和底座板连接在一起，导向杆使用的是直线轴承，达到轴向相对运动阻尼很小且能径向传力的要求，使水平隔震部分仅可以相对于底座板做竖向运动，实现了竖向和水平向的解耦。然后将金属橡胶作为抗压构件进行竖向隔震，由于有导向杆的存在，所以作为竖向隔震材料的金属橡胶不会受水平力的影响，而且会将顶板以及其上部构件所受的地震作用的竖向分量全部作用在金属橡胶上。金属橡胶具有变刚度、变阻尼特性，随激励量级的增加，其“固有频率”减小，因此具有良好的隔振效果，并且在共振区内阻尼显著增大，能有效抑制共振峰值，在隔振区内阻尼迅速减小，因而具有优良的阻尼减振特性。与现有针对贵重复方设备和文物的隔震装置相比，该专利技术的优点在于: 1.该专利技术利用直线轴承作为导向杆，直线轴承轴向摩擦力很小且可控，径向传力可靠，实现了水平向和竖向的解耦，可以分别对水平向隔震参数和竖向隔震参数进行控制，使得隔震装置的设计更为有理有据； 2.该专利技术通过调谐轨道进行水平向隔震，利用重力作为回复力进行滞回耗能，并且在端部增大轨道曲率、增设阻尼，实现了降低被隔震结构的响应加速度峰值的同时限制其位移幅值的目的； 3.该专利技术利用正交轨道将水平向地震作用分解，每个轨道弧分别对应一个滚轮，实现了同一方向各滚轮在弧面上的同步，保证了隔震装置台面在运动过程中的水平，这对于防止浮放物倾覆、滑移很重要； 4.为了保护贵重浮放文物和设备，不允许使用橡胶、油等可能导致次生灾害的材料，因此该专利技术选用金属橡胶作为竖向隔震材料，其变刚度、变阻尼特性所带来的优良减隔震效果对竖向隔震有利。【附图说明】: 图1是本专利技术的第一个实施例的立体结构示意图； 图2是本专利技术的第一个实施例的导向杆剖面详图； 图3是本专利技术的第一个实施例的金属橡胶部分剖面详图； 图4是本专利技术的第一个实施例的调谐轨道的详图； 图5是本专利技术的第一个实施例的分解结构第一较佳视角的立体示意图； 图6是本专利技术的第一个实施例的分解结构第二较佳视角的立体示意图； 图7是本专利技术的第二个较佳实施例的立体结构示意图，在隔震装置上面放置有浮放物。图中:1.底座板；2.导向套筒(直线轴承)；3.导向杆(圆柱轴)；4.导向杆支座；5.螺栓；6.金属橡胶固定槽；7.金属橡胶；8.“气门型”导杆；9.固定金属橡胶的顶板；10.螺栓拉杆；11.“气门型”导杆支座；12.中间板；13.X方向调谐轨道；14.中间板上的阻尼固定板；15.X方向阻尼块；16.带滚轮滑板；17.X方向Η型滚轮；18.Υ方向Η型滚轮；19.带滚轮滑板上的阻尼固定板；20.Y方向阻尼块；21.X方向阻尼挡板；22.台面板；23.Y方向调谐轨道；24.Y方向阻尼挡板。【具体实施方式】当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
本专利技术为一种新型调谐轨道式三维隔震装置，主要包括上部水平隔震部分和下部竖向隔震部分，两个部分通过四个竖向导向构件和一个竖向受力构件连接，所述上部水平隔震部分仅可以相对于底座板竖向运动，所以隔震装置的竖向和水平向是解耦的，可对各个方向的隔震参数进行设计；所述竖向隔震材料选用减隔震效果良好的金属橡胶构件。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：孟庆利，文祝，
申请(专利权)人：西南科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51
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