CN105863096A - 一种组合减隔震装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种组合减隔震装置，包括隔震器、U形钢阻尼器、固定螺栓。隔震器一般由低阻尼橡胶轴承构成，用来分离上部结构和地基。U形钢阻尼器通过固定螺栓固定在隔震器上，当上部结构遭受地震作用时，由于隔震器水平刚度比较小，主体结构和地基通过隔震器产生相互变形，之后这种变形传递到U形钢阻尼器上，使其产生较大的塑性变形，这样可以通过U形钢阻尼器自身的塑性变形来控制隔震器的变形同时消耗地震能量。该组合减隔震装置中隔震器与U形钢阻尼器形成有机整体，共同作用，共同耗散地震能量。
Description
技术领域
本发明涉及一种组合减隔震装置，包括隔震器，U形钢阻尼器和固定螺栓。U形钢阻尼器固定在隔震器上，当地震作用在结构上时，由于隔震器水平刚度比较小，主体结构和地基通过隔震器产生相互变形，这时这种变形传递到U形钢阻尼器上，使其产生较大的塑性变形，这样可以通过U形钢阻尼器自身的塑性变形来控制隔震器的变形同时消耗地震能量。属于土木结构（包括高层建筑、高耸结构和桥梁结构等）振动控制领域。
背景技术
隔震结构是一种简单的用来减小地震灾害的设计方法，该方法是通过在结构和地基之间插入一个低水平刚度的隔震系统来减弱地表移动的水平分力造成的地震波。现在诸多隔振系统，例如高阻尼橡胶轴承和滑动单元已经被世界各地的地震多发地区广泛采用。应用最广泛的隔振系统是由低阻尼橡胶轴承和一些不同种类的机器阻尼构成，包括液压阻尼器和金属阻尼器。前者是用来分离上部结构和地基的，而后者是控制隔振系统的变形以及消耗地震能量。
耗能设备对隔震建筑在隔震系统中的变形控制和地震能量的消散是很重要的。U形钢阻尼器（也被称为U形阻尼器）通过特殊设计的U形钢阻尼器单元的塑性变形来消散能量，通常在隔振系统中被用做消震装置。这种类型的设备可以安装在橡胶轴承上，或者安装在隔震系统的其他多处位置。带有U形阻尼器的隔震系统的阻尼比可以很好地满足设计的要求。1995年神户大地震以来，U形阻尼器已经在日本广泛的应用于多种类型的隔震建筑中，例如医院、工厂车间和居民区等。2011年日本东部大地震后，没有任何一个安装了U形阻尼器的隔震建筑有受到严重损害的报道，即使是在受影响很严重的地区，这证明它们具有较好的塑性变形能力。
地震期间，U形钢阻尼器承受随机荷载是由于上部隔振系统和下部固定地基产生了相对运动。基于不同的地震和土壤的特点，这种相对运动可能包括高达几百毫米或持续很长一段时间(几分钟)的大振幅运动。因此隔震系统的钢阻尼器必须具有足够强的塑性变形能力，以至于他们在强烈的地面运动或者余震期间不会失败。
发明内容
为利用U形钢阻尼器的塑性变形来耗散地震能量，从而在实际工程应用中发挥其减少隔震器变形和通过塑性变形耗散地震能量的作用，本发明的目的在于提供一种组合减隔震装置，该装置将隔震器和U形钢阻尼器合理结合，形成有机整体，共同作用，可以减少隔震器变形同时通过塑性变形耗散地震能量，进而可以进一步减小结构响应。本发明构造简单、消能减震效果好。
为了实现上述目的，本发明采取如下技术方案。
本发明提出的一种组合减隔震装置，包括隔震器1、U形钢阻尼器2和固定螺栓3，隔震器1由低阻尼橡胶轴承构成，即由若干层钢板中间夹橡胶层构成，即若干层钢板对称分布于橡胶层两层，位于顶部和底部的钢板一端伸出于其它层的钢板外，所述隔震层位于上部结构和地基之间，用来分离上部结构和地基；所述U形钢阻尼器2的两端分别通过固定螺栓固定于隔震器顶部和底部的钢板内侧；当上部结构遭受地震作用时，由于隔震器水平刚度比较小，上部结构和地基通过隔震器产生相互变形，这种相互变形传递到U形钢阻尼器上，使其产生较大的塑性变形，通过U形钢阻尼器自身的塑性变形来控制隔震器的变形，同时消耗地震能量。
本发明中，所述U形钢阻尼器2采用型钢，所述型钢具有足够的塑性变形能力和稳定的屈服强度，所述U形钢阻尼器2是由冷弯制成然后对其进行热处理加工。
与现有技术相比，本发明的优点如下：
1）本发明中所采用的U形钢阻尼器其加载速度和初始温度对U形阻尼器的滞后行为没有太大影响（在每个载荷循环中的刚度，最大受力和消能）。
2）本发明中所采用的U形钢阻尼器滞回曲线的形状几乎不受其尺寸的影响。
3）本发明中所采用的U形钢阻尼器在高速动载荷作用下比静载荷作用下的低周疲劳特征更好。
4）本发明构造形式简单，可以根据基本结构的特点使该组合减隔震装置中U形钢阻尼器与隔震器相对位置布置更为灵活，适用于大型桥梁支座系统的变形控制。
附图说明
图1为本发明组合减隔震装置正立面图；
图2为本发明组合减隔震装置中U形钢阻尼器正立面图；
图3为本发明组合减隔震装置中U形钢阻尼器俯视图；
图中标号：隔震器1、U形钢阻尼器2、固定螺栓3。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式。
实施例1：如图1，2，3所示，为本发明的一种组合减隔震装置实施实例，其主要包括隔震器1、U形钢阻尼器2、固定螺栓3。
该组合减隔震装置通常设置在大型桥梁的支座系统中。该组合减隔震装置包括隔震器1、U形钢阻尼器2、固定螺栓3。隔震器1一般由低阻尼橡胶轴承构成，由叠层钢板中间夹橡胶层构成，用来分离上部结构和地基。U形钢阻尼器2是由型钢组成，该型钢具有足够的塑性变形能力和稳定的屈服强度。特殊的U形钢阻尼器2是由冷弯制成然后对其进行热处理。所述U形钢阻尼器2通过固定螺栓3固定在隔震器的上，当地震作用在结构上时，由于隔震器的水平刚度比较小，主体结构和地基通过隔震器产生相互变形，之后这种变形传递到U形钢阻尼器上，使其产生较大的塑性变形，这样可以通过U形钢阻尼器自身的塑性变形来控制隔震器的变形同时消耗地震能量。该组合减隔震装置中隔震器与U形钢阻尼器形成有机整体，共同作用，共同耗散地震能量。本发明构造形式简单，可以根据基本结构的特点使U形钢阻尼器和隔震器的相对位置布置更为灵活，适用于大型桥梁支座系统的变形控制。
Claims (2)
1.一种组合减隔震装置，其特征在于包括隔震器（1）、U形钢阻尼器（2）和固定螺栓（3），隔震器（1）由低阻尼橡胶轴承构成，即由若干层钢板中间夹橡胶层构成，即若干层钢板对称分布于橡胶层两层，位于顶部和底部的钢板一端伸出于其它层的钢板外，所述隔震层位于上部结构和地基之间，用来分离上部结构和地基；所述U形钢阻尼器（2）的两端分别通过固定螺栓固定于隔震器顶部和底部的钢板内侧；当上部结构遭受地震作用时，由于隔震器水平刚度比较小，上部结构和地基通过隔震器产生相互变形，这种相互变形传递到U形钢阻尼器上，使其产生较大的塑性变形，通过U形钢阻尼器自身的塑性变形来控制隔震器的变形，同时消耗地震能量。
2.根据权利要求1所述的一种组合减隔震装置，其特征在于：所述U形钢阻尼器（2）采用型钢，所述型钢具有足够的塑性变形能力和稳定的屈服强度，所述U形钢阻尼器（2）是由冷弯制成然后对其进行热处理加工。
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