[发明专利]一种基于预压螺旋弹簧与黏滞阻尼器的多阶段竖向隔震耗能系统

说明书

本发明涉及一种基于预压螺旋弹簧与黏滞阻尼器的多阶段竖向隔震耗能系统，该隔震耗能系统包括竖向隔震顶板(1)、预压弹簧柱基座(2)、预压弹簧柱固定连接件(3)、黏滞阻尼器基座(4)、黏滞阻尼器固定连接件(5)、预压弹簧柱(6)、黏滞阻尼器(7)、限位轴(8)、限位轴连接件(9)、框架柱(1‑1)和框架梁(1‑2)。能够有效控制静力下支座的竖向变形量，并且能够提供足够的承载力、多阶段的刚度和足够的变形能力，最终起到减隔震的作用。该耗能系统可以与现有水平向隔震装置组合使用，起到三维减隔震的作用，也可单独使用，仅发挥竖向减隔震的功效。

技术领域

本发明属于工程结构抗震技术领域，具体涉及一种基于预压螺旋弹簧与黏滞阻尼器的多阶段竖向隔震耗能系统。

背景技术

我国地震活动频率高、强度大，且分布地区广。随着经济发展，各种大跨度建筑结构的数量不断增多，例如体育馆、候机厅、博物馆等，往往此类建筑会成为地标性公共建筑，人口密集，流动大。

国内学者经过多年对大跨度结构体系的系统研究，已提出对此类结构体系较为完备的抗震设计方法，并用于工程实践当中。然而，现有的设计方法大多出于大跨度结构自身的抗震能力，在多次强震中大跨度上部结构与下部结构的连接处受到的震害明显，且竖向地震作用对大跨度结构体系的影响不可忽略。现有应用广泛的橡胶支座与滑动支座着眼于实现水平隔震，不具备竖向隔震能力，无法为大跨度空间结构提供竖向隔震功能。少量能够提供竖向减隔震功能的竖向隔震支座，其对上部结构的竖向周期延长效果有限。

例如，授权公告号为CN 106835958 B的中国发明专利，其公开了一种三维隔震支座，其包括中部支撑平台、上部支撑平台及两者之间的结构组成的临界解锁竖向隔震单元可以在保证三维隔震支座具有较强的竖向隔震功能的同时，保证该三维隔震支座的竖向承载能力与稳定性。水平隔震单元同时具有水平滑板支座与阻尼器的功能，使得支撑平台内部空间得以充分利用；且在水平面任意方向地震作用下，该水平隔震单元均可实现耗能隔震；该水平隔震单元对水平地震与竖向地震的综合作用时，具有较大的竖向承载力和抗拉拔能力，用于高层建筑的隔震时可抗摇摆防倾覆。但该发明中水平隔震单元的自复位能力较弱。

又如，公布号为CN108842919A的中国发明专利申请，其公开了一种三维隔震支座，包括竖向叠放在一起的水平隔震部和竖直隔震部，所述水平隔震部包括铅芯叠层橡胶以及包覆并贴合在所述铅芯叠层橡胶四周的橡胶保护层、分别固接在所述铅芯叠层橡胶顶面和底面的上连接层和下连接层；所述竖直隔震部包括厚肉橡胶支座、分别固接在所述厚肉橡胶支座顶面和底面的上连接层和下连接层。铅芯叠层橡胶的隔离侧向震动的效果是不言而喻的，厚肉橡胶适合制成竖向通孔，所述竖向通孔中设有竖直阻尼结构辅助吸收能量。但该发明中采用厚肉橡胶支座时水平方向上刚度较小，而且抗拉拔能力不足。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提出一种基于预压螺旋弹簧与黏滞阻尼器的多阶段竖向隔震耗能系统，其中，预压螺旋弹簧具备极高的初始刚度，可有效支承上部结构的自重，在受到竖向地震作用时，该隔震装置以较低的次级刚度能够有效延长结构竖向周期，以隔离结构受到的竖向地震作用，同时，与预压螺旋弹簧配合使用的黏滞阻尼器可在竖向提供耗能能力，以控制预压弹簧柱的轴向变形。上述竖向隔震耗能系统可与现有水平方向隔震装置组合在一起使用，起到三维减隔震的效果，也可单独使用，仅发挥竖向减隔震的功效。水平向隔震装置与竖向隔震顶板之间可采用螺栓或焊接等形式连接。

本发明提出的多阶段竖向隔震耗能系统包括竖向隔震顶板、预压弹簧柱基座、预压弹簧柱固定连接件、黏滞阻尼器基座、黏滞阻尼器固定连接件、预压弹簧柱、黏滞阻尼器、限位轴、限位轴连接件；其中预压弹簧柱包括连接轴、顶板、上部套筒、螺旋弹簧、抗剪螺栓、底部套筒、底板、螺母。