結構豎向隔震、減震體系的製作方法

2023-07-24 08:02:26 4

專利名稱：結構豎向隔震、減震體系的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種結構豎向隔震、減震體系。可以適用於水平隔震結構或抗震結構的隔震、減震體系。可以降低豎向地震反應。
背景技術：
目前，公知的隔震技術是在建築結構底部設置水平隔震或減震層，即基礎隔震或減震，或者在建築中部設置水平隔震或減震層，即層間隔震或減震，但不能降低豎向地震作用，使得高烈度地區工程結構的豎向地震災害不能有效消減，只能採取抗震措施。大跨結構受豎向地震作用的影響尤為顯著
發明內容

在抗地震設防地區，為了克服現有隔震技術在建築結構中不能有效減小豎向地震作用的不足，本發明提供了一種有效措施，這種措施在水平隔震或抗震的基礎上，可以進行豎向隔震或減震，有效減小建築結構的豎向地震作用，可以方便地應用於建築結構的豎向隔震、減震。本發明解決其技術問題所採用的技術方案是在建築結構的底部或中部設置水平隔震或減震層，同時在水平隔震或減震層上部設置豎向隔震或減震層。即，在水平隔震支座上部設置水平面內剛度較大的剛架、桁架或結構，從而可以保證剛架、桁架或結構的水平位移相同，也可以保證上部結構不同水平位置的豎向位移也相同；在這一水平面內剛度較大的剛架、桁架或結構上部設置傾斜滑移方向及傾斜滑移角度均相同的平行可滑動支座，上部結構可以沿傾斜支座滑動面移動，在傾斜支座底部設置彈性支座和阻尼器，支承在這一水平面內剛度較大的剛架、桁架或結構上，也可以設置摩擦支座；上部結構沿傾斜面可支承在彈性支座上，也可以支承在傾斜面上，但要保證有需要的摩擦力抵抗豎向荷載，如施加預壓力。上部結構在傾斜滑移面上方處要根據需要保證在水平面內剛度較大；如，設置水平面內剛度較大的剛架、桁架或結構，以保證上部結構在傾斜滑移面上方處不產生豎向位移差。當地震時，水平地震作用通過水平隔震或減震層得到減小，豎向地震作用下或豎向地震荷載超過某一限值時，上部結構沿傾斜面移動(可採取抗拉螺栓、限位導向抗拉摩擦滑移板、折線形滑移面截面、曲線形滑移面截面、或側向限位措施保證上部結構不與傾斜面脫開或歪斜)，由於傾斜面的傾斜滑移角度及方向相同，同時下部剛架、桁架或結構的水平面內剛度較大，以及上部結構在傾斜滑移面上方處在水平面內剛度較大，上部結構的下部各不同水平位置在同一時刻的豎向位移相同，不會由於上部不同位置的豎向荷載不同而產生不同豎向位移。既達到豎向隔震、減震的效果，又保證上部結構在地震時不產生豎向位移差，避免了豎向位移差在上部結構中產生內應力。傾斜滑移面的角度、方向可根據隔震、減震效果要求確定。需要時可設置側向限位裝置、鎖定裝置，除可以具有水平隔震、減震能力外，結構具有豎向隔震、減震能力。豎向隔震或減震層具有傾斜滑移方向和角度相同的平行摩擦滑移斜面；除直線形夕卜，與滑移方向垂直的摩擦滑移面截面也可以是折線形、曲線形或兩者的組合型，此時滑移支座滑移面具有導向、限位能力。傾斜滑移方向和角度相同的平行摩擦滑移斜面下方可設置具有水平面內整體剛度較大的剛架、桁架或結構，平行摩擦滑移斜面上方也可設置有水平面內整體剛度較大的剛架、桁架或結構，需要時可在剛架、桁架或結構內施加預應力。水平隔震或減震層與豎向隔震或減震層的豎向位置可以互換；水平隔震或減震層與豎向隔震或減震層可以設置在建築結構的不同豎向位置；豎向隔震或減震層可以設在建築物底部也可以設置在中部，可以設置一層也可以設置多層；可以設置在水平隔震或減震層上方，也可以設置在水平隔震或減震層下方。豎向隔震或減震層也可以設置於轉換層、託梁處，在其上部或下部。豎向隔震支座也可設置於梁下、牆下或懸挑設置。除可沿水平方向設置外，豎向隔震或減震層也可根據需要沿斜向、豎向設置，具有一定抗傾覆能力。豎向隔震或減震層剖面可以是折線形、曲線形或兩者的組合型，各支座可以不在同一水平面，具有一定抗傾覆能力。折線形例如，「」」形、「_r」形、「_y」形、「_r」 形、「一廠」形、「_n_」形、「d」形、「=rb」形、「~r>」形、_n_形，其中隔震支座仍
平行放置；同一豎向隔震或減震層水平剖面也可以是折線、曲線或兩者的組合。豎向隔震或減震層上、下可以利用結構本身的平面剛度，不另設水平面內剛度較大的剛架、桁架或結構。豎向隔震或減震層的豎向位置可以直接設置在基礎上或下部結構上，此時可不設下部水平面內剛度較大的剛架、桁架或結構。豎向隔震或減震層可單獨設置，而不與水平隔震或減震層同時設置。 需要時可在豎向隔震或減震層設置傾斜面側向限位裝置。側向限位裝置也可採用立放的夾層橡膠支座。設置兩個或兩個以上的豎向隔震或減震層時，不同豎向隔震或減震層所具有的傾斜滑移方向和角度相同的平行摩擦滑移斜面可以有不同的傾斜滑移方向和角度。
為保證豎向隔震或減震層具有抗傾覆能力或抗拉能力，可設置限位導向摩擦滑移板、限位導向抗拉摩擦滑移板、預應力螺栓或非預應力螺栓。限位導向抗拉摩擦滑移板與下部摩擦滑移板相連或為整體，其上部擴大頭的下部滑移面可以有不同的角度、曲面、稜柱形面或組合面；具有限位、導向、抗拉能力，也可上下反向顛倒連接、設置。預應力摩擦滑移支座下部滑移板具有上部蓋板整體連接，上部滑移板開槽，預應力螺栓在上部滑移板槽中穿過且與下部滑移板固定不動，支座具有限位、導向、抗拉能力；也可上下反向顛倒連接、設置。非預應力摩擦滑移支座也可以採用與預應力摩擦滑移支座相同的構造措施。上述豎向隔震、減震措施也可應用於設備、構件、橋梁、涵管、塔架、電站、站臺、碼頭、水利工程、海洋工程及其他實體的豎向隔震、減震。本發明的有益效果是，在水平隔震結構中設置豎向隔震或減震層，除達到水平隔震的目的外，又達到豎向隔震、減震的目的。克服了目前建築結構不能有效豎向隔震或減震的不足，也克服了豎向隔震或減震時上部結構容易產生豎向位移差的不足。具體施工時也是可行的，容易實現。


圖I是本發明的一種布置了彈性支座的布置方式剖面圖。圖2是本發明的布置了阻尼器的一種布置方式的剖面圖。圖3是本發明的布置了摩擦滑移支座(也是摩擦阻尼器)的一種布置方式的剖面圖。圖4為傾斜滑移支座設置了限位導向摩擦滑移板的一種布置方式的剖面圖。圖5、圖6為分別設置了水平滑動摩擦支座、滾動摩擦支座的一種布置方式剖面圖。圖7、圖8、圖9是本發明當水平隔震或減震層與豎向隔震或減震層在不同層布置時的一種布置方式剖面圖。圖10為沒有設置水平隔震或減震層的一種布置方式剖面圖。圖11為豎向隔震或減震層設置在水平隔震或減震層下方的一種布置方式剖面圖。圖12為設置兩個或兩個以上豎向隔震或減震層的一種布置方式剖面圖。圖13、圖14、圖15為設置多個豎向隔震或減震層及水平隔震或減震層時豎向位置可以互換的幾種布置方式剖面圖。圖16、圖17、圖18為設置多個豎向隔震或減震層及水平隔震或減震層時豎向位置可以互換的另幾種布置方式剖面圖。圖19為圖3中預應力或非預應力摩擦滑移支座(或摩擦阻尼器)截面1-1可選用的一種截面方式圖。圖20為圖4中傾斜滑移支座的截面2-2可以選用的兩種設置方式圖。圖21為圖20的兩種下部摩擦滑移板圖。圖22為圖4中傾斜滑移支座 的截面2-2可以選用的另兩種設置方式圖。圖23為圖4中傾斜滑移支座的截面2-2可以選用的一種設置方式圖。圖24為傾斜滑移面④或⑨在垂直於滑移方向可以選用的一種截面形式圖。圖25為圖24的反向顛倒連接方式圖。圖26、圖27分別均為傾斜滑移面④或⑨在垂直於滑移方向可以選用的另兩種截面形式圖。下面結合附圖對本發明進一步說明。圖I 圖24中①為蝶形彈簧支座，是一種彈性支座，②為下部水平剛架或桁架，③為上部水平剛架或桁架，④為傾斜滑移面，⑤為夾層橡膠支座，⑥為上部結構，⑦為下部結構，⑧為阻尼器，⑨為預應力傾斜滑移面或非預應力傾斜滑移面，⑩為限位導向摩擦滑移板，(11)為滑動支座，(12)為滾動支座，(13)為一層或多層有支承結構，(14)為一層或多層有剪力牆結構，(15)為一層或多層結構，(16)為下部摩擦滑移板，(17)為上部摩擦滑移板，(18)為預應力螺栓或非預應力螺栓，(19)為傾斜滑移支座上部的結構，(20)為側摩擦滑移板，(21)為限位導向抗拉摩擦滑移板，(22)為限位導向抗拉摩擦滑移板。圖I是本發明的一種布置了彈性支座的布置方式剖面圖。圖中彈性支座除可採用蝶形支座外，也可以採用其他支座，如彈簧支座。除彈性支座外，可同時沿斜向滑移面方向設置阻尼器、限位裝置、鎖定裝置。圖中③為上部水平剛架或桁架，可保證豎向隔震或減震層上部結構有相同的豎向位移。圖2是本發明的布置了阻尼器的一種布置方式的剖面圖。圖3是本發明的布置了摩擦滑移支座(也是摩擦阻尼器)的一種布置方式的剖面圖。摩擦滑移支座(或摩擦阻尼器)根據需要可設為預應力或非預應力摩擦滑移支座(或摩擦阻尼器)，圖3中預應力或非預應力摩擦滑移支座(或摩擦阻尼器)截面1-1可採用圖19所示的截面方式，設置預應力螺栓或非預應力螺栓，同時摩擦支座具有限位、導向、抗拉能力；也可上下反向顛倒連接、設置。圖4為傾斜滑移支座設置了限位導向摩擦滑移板的一種布置方式的剖面圖。圖4中傾斜滑移支座的截面2-2可以為如圖20所不的兩種設置方式、圖22所不的兩種設置方式或者如圖23所示的設置方式，也可上下反向顛倒連接、設置。圖20所示支座具有限位、導向能力，圖22、圖23所示支座具有限位、導向、抗拉能力。圖中部件(21)、(22)上部突出部分可以不是90°，滑移接觸面可以設計不同的角度、曲面、稜柱形面或組合面。圖21為圖20的兩種下部摩擦滑移板。除夾層橡膠支座外，水平隔震支座可以是其他形式的隔震支座，如滑動摩擦支座、滾動摩擦支座。圖5、圖6為分別設置了水平滑動摩擦支座、滾動摩擦支座的一種布置方式剖面圖。其中①可以更換為⑧、⑨或另附加⑧、⑨。圖7、圖8、圖9是本發明當水平隔震或減震層與豎向隔震或減震層在不同層布置時的一種布置方式剖面圖。圖7中利用並增強了一層或多層結構剛度，可根據需要適度布置支承。圖8中利用並增強了一層或多層結構剛度，可根據需要適度布置剪力牆。支承、剪力牆布置宜考慮結構的空間作用。圖9中利用了一層或多層結構剛度，而沒有額外增加結構剛度。
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圖10為沒有設置水平隔震或減震層的一種布置方式剖面圖。圖11為豎向隔震或減震層設置在水平隔震或減震層下方的一種布置方式剖面圖。圖12為設置兩個或兩個以上豎向隔震或減震層的一種布置方式剖面圖。不同層的傾斜滑移面傾斜滑移方向、傾斜滑移角度可以相同也可以不同，但同一層的各傾斜滑移面傾斜滑移方向、傾斜滑移角度相同。結構不同時，圖13、圖14、圖15為設置多個豎向隔震或減震層及水平隔震或減震層時豎向位置可以互換的幾種布置方式剖面圖。其中圖13布置類似圖7的支承，圖14布置類似圖8的剪力牆，圖15布置類似圖9的結構。不同層的傾斜滑移面傾斜滑移方向、傾斜滑移角度可以相同也可以不同。結構不同時，圖16、圖17、圖18為設置多個豎向隔震或減震層及水平隔震或減震層時豎向位置可以互換的另幾種布置方式剖面圖。其中圖16布置類似圖7的支承，圖17布置類似圖8的剪力牆，圖18布置類似圖9的結構。不同層的傾斜滑移面傾斜滑移方向、傾斜滑移角度可以相同也可以不同。除直線形外，圖24為傾斜滑移面④或⑨在垂直於滑移方向的一種截面圖形式，其上部、下部摩擦滑移板(17)、(16)為V形，具有導向、側向限位能力；也可以採用其它折線形、曲線形或兩者的組合型，具有導向、側向限位能力，例如圖26所示的兩種形式。圖27為傾斜滑移面④或⑨在垂直於滑移方向的兩種截面圖形式，具有限位、導向、抗拉能力，(17)上部與(16)的擴大頭接觸滑移面可以有不同的角度、曲面、稜柱形面或組合面。豎向隔震或減震支座可以上下反向顛倒設置，例如圖25為圖24的反向顛倒連接方式。圖19 圖27中，上、下摩擦滑移板(17)、(16)與上、下結構連接。
具體實施例方式在圖I 圖9、圖11 圖18中，水平隔震或減震層採用常規的隔震或減震層設置方式，可以設在建築物底部也可以設置在中部，可以設置一層也可以設置多層，如，支座可以是橡膠支座、摩擦支座、滾動支座。
在圖I 圖20、圖22 圖27中，滑移傾斜面的上、下摩擦滑移板與上、下結構的連接可根據上、下結構的材料採用常規方式連接。如為鋼筋混凝土結構，滑移傾斜面的上、下摩擦滑移板可採用預埋件錨固於混凝土中；如為鋼結構，滑移傾斜面的上、下摩擦滑移板可採用焊接、螺栓連接與鋼構件連接；如為木結構，滑移傾斜面的上、下摩擦滑移板可採用膠接、螺栓連接與木構件連接。摩 擦滑移板(17)與上部結構(19)固定連接，摩擦滑移板(16)與下部結構固定連接。在圖7 圖9、圖13 圖15、圖16 圖18中，剛度加強部位，如支承、剪力牆，宜對稱布置，考慮空間作用；其位置、尺寸可計算確定。圖中(13)、(15)上、下的②或③可利用結構本身的剛度或適度加強。豎向隔震或減震層中，傾斜滑移隔震支座、彈性支座、阻尼器或鎖定裝置一般可同時設置。具體數目要根據具體結構計算確定。
權利要求
1.一種隔震、減震體系，設置了水平隔震或減震層，其特徵是設置豎向隔震或減震層，即設水平面內剛度較大的剛架、桁架或結構，在此剛架、桁架或結構上部設傾斜滑移方向和角度相同的平行摩擦滑移斜面，上部結構放置支承在此斜面上並可以沿斜面滑移，滑移面具有設計需要的摩擦阻力傳遞全部或部分豎向荷載，可在斜面方向或下方設置阻尼器、彈性支座，彈性支座例如蝶形彈簧支座；平行摩擦滑移斜面上方也可根據需要設置水平面內整體剛度較大的剛架、桁架或結構；需要時可設置側向限位裝置、鎖定裝置，結構具有豎向隔震、減震能力。
2.根據權利要求I所述的豎向隔震、減震體系，其特徵是豎向隔震或減震層具有傾斜滑移方向和角度相同的平行摩擦滑移斜面；除直線形外，與滑移方向垂直的摩擦滑移面截面也可以是折線形、曲線形或兩者的組合型，此時滑移支座滑移面具有導向、限位能力；需要時可在豎向隔震或減震層設置傾斜面側向限位裝置；側向限位裝置也可採用側向立放的夾層橡膠支座。
3.根據權利要求I所述的豎向隔震、減震體系，其特徵是傾斜滑移方向和角度相同的平行摩擦滑移斜面下方可設置具有水平面內整體剛度較大的剛架、桁架或結構，平行摩擦滑移斜面上方也可設置有水平面內整體剛度較大的剛架、桁架或結構；需要時可在剛架、桁架或結構內施加預應力。
4.根據權利要求I所述的豎向隔震、減震體系，其特徵是水平隔震或減震層與豎向隔震或減震層的豎向位置可以互換；水平隔震或減震層與豎向隔震或減震層可以設置在建築結構的不同豎向位置；豎向隔震或減震層可以設在建築物底部也可以設置在中部，可以設置一層也可以設置多層；可以設置在水平隔震或減震層上方，也可以設置在水平隔震或減震層下方。
5.根據權利要求I所述的豎向隔震、減震體系，其特徵是豎向隔震或減震層上、下可以利用結構本身的平面剛度，不另設水平面內剛度較大的剛架、桁架或結構；豎向隔震或減震層的豎向位置可以直接設置在基礎上或下部結構上，此時可不設下部水平面內剛度較大的剛架、桁架或結構；豎向隔震或減震層可單獨設置，而不與水平隔震或減震層同時設置；豎向隔震或減震層可以設置於轉換層、託梁處，在其上部或下部；豎向隔震支座也可設置於梁下、牆下或懸挑設置。
6.根據權利要求I所述的豎向隔震、減震體系，其特徵是設置兩個或兩個以上的豎向隔震或減震層時，不同豎向隔震或減震層所具有的傾斜滑移方向和角度相同的平行摩擦滑移斜面可以有不同的傾斜滑移方向和角度。
7.根據權利要求I所述的豎向隔震、減震體系，其特徵是除可沿水平方向設置外，豎向隔震或減震層也可根據需要沿斜向、豎向設置；同一豎向隔震或減震層剖面可以是折線形、曲線形或兩者的組合型，同一豎向隔震或減震層各支座可以不在同一水平面；折線形例如，「」」形、「_廠」形、「「■Th」形、J"1_形；同一豎向隔震或減震層水平剖面也可以是折線、曲線或兩者的組合。
8.根據權利要求I所述的豎向隔震、減震體系，其特徵是豎向隔震或減震層需要保證具有抗傾覆能力或抗拉能力時，可設置限位導向摩擦滑移板、限位導向抗拉摩擦滑移板、預應力螺栓或非預應力螺栓。
9.根據權利要求I所述的豎向隔震、減震體系，其特徵是限位導向抗拉摩擦滑移板與下部摩擦滑移板相連或為整體，其上部擴大頭的下部滑移面可以有不同的角度、曲面、稜柱形面或組合面；具有限位、導向、抗拉能力，也可上下反向顛倒連接、設置。
10.根據權利要求I所述的豎向隔震、減震體系，其特徵是預應力或非預應力摩擦滑移支座下部滑移板具有上部蓋板整體連接，上部滑移板開槽，預應力或非預應力螺栓在上部滑移板槽中穿過且固定不動，支座具有限位、導向、抗拉能力；也可上下反向顛倒連接、設置。
11.一種豎向隔震、減震措施，其特徵是權利要求I 10所述的結構體系也可應用於設備、構件、橋梁、涵管、塔架、電站、站臺、碼頭、水利工程、海洋工程及其他實體的豎向隔震、減震。
全文摘要
一種可以對建築結構進行豎向隔震、減震的措施。除可在建築結構中設置水平隔震或減震層外，再設置豎向隔震或減震層，豎向隔震或減震層中具有平行、同向的傾斜滑移面，並可沿傾斜滑移方向設置彈性支座、阻尼器、限位裝置，平行、同向的傾斜滑移面上、下可以設置水平面內剛度較大的剛架、桁架或結構。此豎向隔震或減震層具有豎向隔震、減震能力，在豎向隔震或減震層可設置阻尼器、彈簧、鎖定裝置。設置水平隔震或減震層及豎向隔震或減震層後，結構可同時具有水平及豎向隔震、減震效果。
文檔編號E04H9/02GK102828645SQ20111017755
公開日2012年12月19日 申請日期2011年6月15日 優先權日2011年6月15日
發明者趙世峰 申請人:趙世峰