[发明专利]建筑物被动式隔震系统

说明书

本发明涉及一种运用于建筑物或桥梁中的被动式隔震系统。

现今一般的大楼或桥梁主要是以被动式的隔震支撑机构来隔离地震波的影响，能有效降低建筑物的摇动，如后述图7、9、10所示，主要利用隔震垫(P)的弹性支撑或滑动特性，以隔离传递到建筑物的地震波，并利用吸震设备吸收振动能量，使得建筑物仅在其原来位置上作轻微的晃动，图7可以清楚显示地震时，建筑物安装隔震垫(P)与未安装时的振动形态比较；如图8、9、10所示，被动式隔震支撑机构的隔震垫(P)是安装于建筑物地基52与地盘50之间，或者是于桥梁与桥墩的接合处，当地震发生时，因为隔震垫(P)的屈服变形，使水平振动的加速度下降约为原来的八分之一，有效减低建筑物的位移量，并能防止剪力破坏及避免产生裂缝，确保建筑物的结构安全，避免地震造成的二次伤害；由于被动式隔震支撑机构的隔震、减震效果相当良好，因此广泛地为建筑业所采用。

目前广泛采用的被动式隔震机构主要有如后述图11所示的铅心橡胶垫及后述图12所示的盘式支撑隔震机构两种；其中：如图11所示的铅心橡胶垫80，是于上承座82与基座81之间，垫设有多层叠合状的橡胶垫83，且在橡胶垫83中心处加设一铅心柱84，除了可以由橡胶垫83提供弹性支撑外，更可以利用铅心柱84的铅心屈服变形，来吸收地震的振动能量，由铅心橡胶垫80能快速地达到减震消能的效果；但是这样的被动式隔震机构设计，仍存在下述缺点：

(1)、铅心橡胶垫80系利用多层橡胶垫83来提供弹性支撑，但是橡胶垫83的橡胶层经过一段时间后，就会有弹性疲劳及老化变形等问题，造成铅心橡胶垫80在实施运用上的诸多麻烦；

(2)、铅心橡胶垫80系利用铅心柱84的屈服变形，来吸收地震的振动能量，但铅心柱84发生塑性变形后，就难以让建筑物回复到原位，造成建筑物发生定位偏移的缺点；

(3)、建筑物系利用铅心橡胶垫80的橡胶垫83被支撑，具有弹性的橡胶垫83不仅使建筑物的支撑稳定性较差，且当建筑物地基的某一橡胶垫83发生老化时，建筑物就会发生偏斜的现象。

(4)、目前一般采用的铅心橡胶垫80，如果要发挥橡胶垫83的功能，必须使承受较重的负荷，因此难以适用于较轻量的建筑物减震结构中。

(5)、对于加速度较大的地震波，铅心橡胶垫80的最大缺点是反应较慢且铅心橡胶垫80的减震效果仅为原来的1/3～1/4。

此外，如图12所示的盘式支撑隔震机构90，是于基座91顶面的凹槽912内，依次重叠设有合成橡胶层94及中间圆盘93，且将承座92重叠设于中间圆盘93上方，并于上承座92与中间圆盘93间，以耐磨树脂96形成一低磨擦滑动层，与设于中间圆盘93顶面轴心处的导杆95相配合，使地震发生时，上承座92可以产生水平滑动，并利用低磨擦滑动层来达到隔震效果，避免剪力造成桥梁及建筑物的裂缝，可广泛地作为高速铁路及桥梁等建物的隔震结构；但这种盘式支撑隔震机构90在使用上，还存在以下缺点：

(1)、因该盘式支撑隔震机构90的上承座92与中间圆盘93间的水平滑动功能，主要是利用导杆95及滑槽的配合而实现，使承座92受单一滑动方向的限制，难以满足对各种振动方向的消震需要；

(2)、由于盘式支撑隔震机构90本身缺乏回复原位的功能，因此往往必需配合如图13所示的钢棒机构54或阻尼机构等辅助设备，才能使建筑物滑回原来的位置，方可组成一个完整的建筑物隔震系统，这样，使结构过于复杂。

因此，本发明正是鉴于前述铅心橡胶垫及盘式支撑隔震机构等传统被动式隔震机构的诸多缺点而成立，主要目的在于提供一种不仅可以有效地减少建筑物地震产生的滑行行程，并且完全无需加装任何弹簧装置，就能够利用建筑物的重量自行滑回地基原点建筑物被动式隔震系统。

根据本发明的建筑物被动式隔震系统，由一底部固定于地盘的基座、一顶部用以承载建筑物的承座及一设于所述基座之间的滑块组成，其特征在于将所述滑块分别与基座及承座的接触面中的至少一组形成互呈凹凸配合的弧状曲面。

本发明与已往技术相比优点和积极效果非常明显。由以上的技术方案可知，由于本发明被动式隔震系统的支撑垫，具有特定的凹凸曲面设计，因此在使用上，具有如下所述的优点：

(1)、本发明利用基座、承座及滑块等相邻构件间，形成互为凹凸对应的弧曲面设计，配合以耐磨树脂构成的低摩擦滑动层，除了有效地提供建筑物及桥梁一种绝佳的被动式隔震系统，并因为其基座、承座及滑块等构件都是刚性的金属构造，不仅耐用性特好，并且可以于地震发生后，让建筑物自然回复到地基原点，不会发生建筑物定位偏移的麻烦，从而解决了被动式隔震系统在实施运用上长期存在的诸多限制，且无使用年限的问题。