一种自适应的三维智能隔震装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种自适应的三维智能隔震装置，该三维智能隔震装置中的水平隔震系统包括水平向隔震组件与若干耗能与水平向限位组件，若干耗能与水平向限位组件沿水平向隔震组件周向分布，并能够根据振动级别依次进入弹性变形状态提供附加刚度、塑性变形耗能状态提供附加阻尼、形变限位状态；所述竖向隔震系统包括若干竖向弹簧隔震组件、若干竖向黏滞耗能组件以及铅挤压耗能与竖向限位组件，铅挤压耗能与竖向限位组件配合若干竖向弹簧隔震组件，能够根据振动级别依次进入变形耗能状态提供加刚度和阻尼、形变限位状态。该方案创新的构建分阶段的变刚度与变阻尼机制，能够针对各类不同工况做出针对性响应，做到全工况自适应，实现智能隔震。现智能隔震。现智能隔震。

【技术实现步骤摘要】
一种自适应的三维智能隔震装置


[0001]本专利技术涉及建筑减震与隔震技术，具体涉及自适应的三维智能隔震技术。

技术介绍

[0002]中国地处环太平洋地震带与欧亚地震带交叉地带，是地震频发国家，历史上由于地震引发非常多次灾难，造成人们生命财产损失。传统的抗震是通过对主体结构的加强来提高其抗震能力，例如增加构件截面、提高材料性能、改进构造措施等，以此增强结构刚度、强度和延性。但是，这种方式会造成工程成本的大幅增加，同时因为缺少多道防线，一旦结构抗震体系失效，后果难以想象。为了提高结构的耐震性能，不断有新的技术被提出和使用，隔震技术便是其中一种。
[0003]隔震技术是在建筑上部结构与地基(或下部结构)之间采用柔性连接，设置足够安全的隔震系统，延长结构基本周期、增加结构附加阻尼、减小结构地震响应，结构响应仅相当于不隔震情况下的1/4
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1/8(强震观测结果可达1/2
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1/16)，从而“隔离”了地震，通俗地说：使用隔震技术的房屋经历8级地震的震动仅相当于5.5级地震，不仅达到了减轻地震对上部结构造成损坏的目的，而且建筑装修及室内设备也得到有效保护。国内外的隔震房屋，经过多次强烈地震的考验，隔震效果良好，抗震性能显著。
[0004]目前比较成熟的隔震支座主要包括橡胶叠层隔震支座和摩擦摆隔震支座，早期的隔震支座主要为水平向隔震支座，即其只能对水平地震(即地震的水平分量)起到隔震效果，因此其适用范围有限，不能应用于竖向地震(即地震的竖向分量)响应明显的结构，例如大跨、长悬臂、高耸结构等，也不能应用于环境振动(以竖向振动为主)明显的结构，例如地铁上盖建筑、安装有高精密仪器的建筑等。
[0005]中国抗震设计规范规定位于高烈度区8度和9度的大跨结构、长悬臂结构、烟囱和类似的高耸结构，以及位于9度的高层建筑，均应考虑竖向地震作用，规范里计算时取竖向地震作用为水平地震作用的65％。同时随着公路、铁路、地铁、工地等遍满城市，造成的环境振动对周边建筑及其内精密仪器产生的影响也不容忽略。因此，三维隔震支座被提出和应用。
[0006]例如中国专利CN200420017320.X公开了一种三维隔震支座，下部为水平隔震部件，上部采用碟形弹簧竖向隔震部件，两者一起发挥水平向和竖向组合隔震作用。但是现有的三维隔震装置在实际应用过程中存在诸多的局限性：
[0007](1)环境振动、风振、小震、中震和大震的荷载特征、强度大小以及它们对结构产生的影响均不相同，因此隔震装置在这些工况下对应的响应机制也不相同。既有的三维隔震装置缺少合理的分阶段的变刚度与变阻尼机制，无法针对各类不同工况做到自适应，不够“智能”；
[0008](2)既有的隔震装置在取得较好的隔震效果和控制隔震层极限位移两者之间存在矛盾，通常来说，设置刚度更小的隔震层，能取得更好的隔震效果，但同时，过小的刚度会导致过大的位移，在大震作用下结构的安全性难以保障，适应性较差。其可通过变刚度、变阻
尼机制可改善这一问题，但是，既有的三维隔震装置无法实现各配套组件之间的相互配合与有机融合；
[0009](3)既有的三维隔震装置在水平向和竖向容易滑脱、拔出、摇摆，在大震下甚至容易导致结构倾覆，缺失可靠的自限位功能。

技术实现思路

[0010]针对现有隔震装置在自适应性方面所存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种自适应的三维智能隔震装置，该方案创新的构建分阶段的变刚度与变阻尼机制，能够针对各类不同工况做出针对性响应，做到全工况自适应，实现智能隔震。
[0011]为了达到上述目的，本专利技术提供的自适应的三维智能隔震装置，包括：上钢板，中钢板，下钢板，设置在上钢板与中钢板之间的水平隔震系统以及设置在中钢板与下钢板之间的竖向隔震系统；
[0012]所述水平隔震系统包括水平向隔震组件与若干耗能与水平向限位组件，所述水平向隔震组件分布在上钢板与中钢板之间的中部位置，若干耗能与水平向限位组件沿水平向隔震组件周向分布，所述耗能与水平向限位组件配合水平向隔震组件，能够根据振动级别依次进入弹性变形状态提供附加刚度、塑性变形耗能状态提供附加阻尼、形变限位状态；
[0013]所述竖向隔震系统包括若干竖向弹簧隔震组件、若干竖向黏滞耗能组件以及铅挤压耗能与竖向限位组件，所述铅挤压耗能与竖向限位组件分布在中钢板与下钢板之间的中部位置，若干竖向弹簧隔震组件与若干竖向黏滞耗能组件沿铅挤压耗能与竖向限位组件周向分布；
[0014]所述若干竖向弹簧隔震组件用于竖向隔震；所述竖向黏滞耗能组件配合若干竖向弹簧隔震组件同步实现竖向耗能形成竖向阻尼；
[0015]所述铅挤压耗能与竖向限位组件配合若干竖向弹簧隔震组件，能够根据振动级别依次进入变形耗能状态提供加刚度和阻尼、形变限位状态。
[0016]进一步的，所述耗能与水平向限位组件与水平向隔震组件配合形成的水平隔震系统中，在风振情况下，水平向隔震组件单独作用进行隔振，并提高阻尼；
[0017]在小震情况下，所述耗能与水平向限位组件与水平向隔震组件同时作用，所述耗能与水平向限位组件进入弹性变形状态提供附加刚度；
[0018]在中震和大震情况下，所述耗能与水平向限位组件与水平向隔震组件同时作用，所述耗能与水平向限位组件由弹性变形状态进入塑性变形耗能状态提供附加阻尼；
[0019]在大震及以上情况下，所述耗能与水平向限位组件与水平向隔震组件同时作用，所述耗能与水平向限位组件由塑性变形耗能状态进入形变限位状态，对水平向隔震组件的变形形成限制。
[0020]进一步的，所述水平向隔震组件为水平向高阻尼橡胶隔震组件。
[0021]进一步的，所述若干竖向弹簧隔震组件、若干竖向黏滞耗能组件以及铅挤压耗能与竖向限位组件配合形成的竖向隔震系统中，
[0022]在环境振动和小震情况下，竖向弹簧隔震组件与竖向黏滞耗能组件同时作用，铅挤压耗能与竖向限位组件不作用；
[0023]在中震和大震下情况下，竖向弹簧隔震组件、竖向黏滞耗能组件以及铅挤压耗能
与竖向限位组件同时作用，铅挤压耗能与竖向限位组件进入变形耗能状态提供加刚度和阻尼；
[0024]在大震及以上情况下，竖向弹簧隔震组件、竖向黏滞耗能组件以及铅挤压耗能与竖向限位组件同时作用，铅挤压耗能与竖向限位组件进入形变限位状态。
[0025]进一步的，所述若干竖向弹簧隔震组件与若干竖向黏滞耗能组件之间依次相间分布。
[0026]进一步的，所述竖向弹簧隔震组件由钢弹簧配合构成。
[0027]进一步的，所述竖向黏滞耗能组件由黏滞阻尼器以及设置其两端的铰接组件配合构成。
[0028]进一步的，所述铅挤压耗能与竖向限位组件包括外套筒以及铅芯，所述铅芯中部呈橄榄球形状，所述铅芯安置在外套筒中，铅芯的中部与外套筒之间间隙配合，铅芯的两端从外套筒中伸出，并与外套筒之间紧密贴合。
[0029]本专利技术提供的自适应的三维智能隔震装置相比现有技术，具有如下优点：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.自适应的三维智能隔震装置，包括：上钢板，中钢板，下钢板，设置在上钢板与中钢板之间的水平隔震系统以及设置在中钢板与下钢板之间的竖向隔震系统；其特征在于，所述水平隔震系统包括水平向隔震组件与若干耗能与水平向限位组件，所述水平向隔震组件分布在上钢板与中钢板之间的中部位置，若干耗能与水平向限位组件沿水平向隔震组件周向分布，所述耗能与水平向限位组件配合水平向隔震组件，能够根据振动级别依次进入弹性变形状态提供附加刚度、塑性变形耗能状态提供附加阻尼、形变限位状态；所述竖向隔震系统包括若干竖向弹簧隔震组件、若干竖向黏滞耗能组件以及铅挤压耗能与竖向限位组件，所述铅挤压耗能与竖向限位组件分布在中钢板与下钢板之间的中部位置，若干竖向弹簧隔震组件与若干竖向黏滞耗能组件沿铅挤压耗能与竖向限位组件周向分布；所述若干竖向弹簧隔震组件用于竖向隔震；所述竖向黏滞耗能组件配合若干竖向弹簧隔震组件同步实现竖向耗能形成竖向阻尼；所述铅挤压耗能与竖向限位组件配合若干竖向弹簧隔震组件，能够根据振动级别依次进入变形耗能状态提供加刚度和阻尼、形变限位状态。2.根据权利要求1所述的自适应的三维智能隔震装置，其特征在于，所述耗能与水平向限位组件与水平向隔震组件配合形成的水平隔震系统中，在风振情况下，水平向隔震组件单独作用进行隔振，并提高阻尼；在小震情况下，所述耗能与水平向限位组件与水平向隔震组件同时作用，所述耗能与水平向限位组件进入弹性变形状态提供附加刚度；在中震和大震情况下，所述耗能与水平向限位组件与水平向隔震组件同时作用，所述耗能与水平向限位组件由弹性变形状态进入塑性变形耗能状态提供附加阻尼；在大震及以上情况下，所述耗能与水平向限位组...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚顺明，马明磊，张世武，董天赐，察兴光，
申请(专利权)人：中国建筑第八工程局有限公司，
类型：发明
国别省市：