[发明专利]集合球竖向隔震筒

说明书

技术领域

本发明属于结构工程和地震工程领域，具体涉及一种用于建筑结构或其它工程结构减轻竖向地震作用或者竖向环境振动的新式竖向隔震减震支座，特别涉及一种由集合球和筒体组合而成的竖向隔震支座。

背景技术

无论是试验还是真实地震考验，采用隔震技术的工程结构都表现出比传统抗震结构显著优越的抗震性能，因此以叠层橡胶隔震支座为主导的隔震技术在近几十年内得到了迅速发展。隔震支座是设在建筑物与基础之间的隔震装置，目前广泛使用的各种隔震支座都是以隔离地震波的水平分量为主要目的的。然而，地震时地面运动是复杂三向运动的组合，地面加速度既有水平方向运动分量，也有竖直方向的运动分量。传统观点认为，水平地震力对结构破坏起决定性作用，竖向地震作用微不足道。但研究表明，竖向地震作用对结构破坏状态和破坏程度的影响是不容忽视的，如在2008年岩手·宫城内陆地震中，在KiK-net一关西观察站记录到接近4000gal的强烈竖向加速度，此外还曾多次实测到地震的竖向加速度峰值大于水平加速度峰值。在多次地震中现有的隔震支座无法有效地减少地震竖向分量对建筑结构的影响，不能实现竖向隔震或者三维隔震。因此国内外不少学者对水平隔震支座进行改造，从二维隔震向三维隔震迈进。近年来，已有不少新型三维隔震支座方案相继被提出，大多数都由竖向隔震支座与水平隔震支座组合而成，但存在着以下缺点：

1、支座所提供的阻尼不能满足竖向隔震的要求，竖向振动的耗能仅限于钢材之间的相互摩擦，如碟形弹簧组成的支座。

2、采用某些竖向隔震装置的建筑结构在地震作用下，其竖向反应与非隔震结构相比反而放大了，如加厚橡胶层的叠层橡胶隔震支座。

3、造价昂贵、加工精度要求高、维护费用高、容易在地震作用下产生摇摆，如空气弹簧支座。

4、耐久性差、维护费用高是目前大部分的竖向隔震支座或三维隔震装置的通病，因此难以广泛应用于实际工程结构。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具备较高竖向承载力、满足正常使用功能要求，并且在地震中能够有效地隔离竖向震动、消耗竖向振动能量的支座——集合球竖向隔震筒。该支座既可以单独作为竖向隔震使用，又可以与现有的水平隔震支座组合，形成三维隔震的复合支座。该支座不但隔震性能良好，而且构造简单、耐久性好、造价低廉、有一定的抗倾覆能力，特别适用于核电站、生命线工程、高耸高层、大跨度、长悬臂等对竖向隔震敏感的建筑。

为了达到以上目的，本发明采取如下解决方案：

本发明的一种集合球竖向隔震筒，它包括一端封闭一端开放的下筒、至少一个独立球体构成的球集合体、隔板和一端封闭一端开放的上导筒组成，所述的球集合体装在下筒的筒体内，所述隔板直接平放在球集合体的顶部；所述上导筒套入下筒内。

它还包括阻尼填充体，所述阻尼填充体充满球集合体的空隙中。所述阻尼填充体可以是阻尼油和/或阻尼脂，可以根据所需阻尼的大小选用不同的黏度。所述阻尼油、阻尼脂可以是单一多种黏度的，也可以是各种不同黏度组合。

所述隔板上开有小通孔。

所述上导筒外固定套设一个一端封闭一端开放的外套筒，所述外套筒与上导筒同轴，外套筒的高度大于上导筒的高度但小于下筒的高度，外套筒的内径大于下筒的外径。

所述上导筒的筒内底部固定套设有至少一个与上导筒同轴的内套管，内套管的高度与上导筒的高度相同；所述下筒嵌套入上导筒与外套筒之间的间隙中，上导筒及内套管架在隔板上。以实现对本隔震筒进行水平方向的限位，防止隔震筒在地震时发生侧向倾覆，保证隔震筒的抗倾覆能力。

所述上导筒、外套筒、内套管与下筒的高度还应该满足竖向位移的需要，使建筑结构在地震时沿竖向能够做上下平动，且保证在罕遇地震作用下，外套筒不与下筒的安装面接触，下筒不与上导筒的安装面接触。当内套管大于一个时，其中最里层内套管的外径为所述隔板的直径之1/3，上导筒外径略小于下筒的内径，并与各层内套管的高度相同；外套筒的高度大于内套管的高度但小于下筒的高度，外套筒的内径大于下筒的外径。上导筒、外套筒、内套管与下筒的直径和高度，取决于上导筒、下筒之间的行程以及球集合体的体积。

所述下筒和外套筒的封闭端分别向外延伸至一个与筒轴线垂直的安装面，所述安装面上开有安装孔，以便与建筑物的上部结构连接。