[发明专利]一种建筑用阻尼减隔震装置

说明书

    

技术领域

本发明涉及建筑技术领域，具体地说是一种安装在建（构）筑物（以下统称为建筑物）上的阻尼减隔震装置。

背景技术

地震给人类造成了巨大的灾难，绝大多数地震造成的伤亡破坏是由于建筑物无法抗拒地震冲击，承重构件损坏后建筑物倒塌所致，由于建筑物在受到地震波冲击时，产生剪切形变导致建筑结构变形受损，更主要的原因是地震横波长时间的水平振动导致建筑物竖向上的水平摇摆，传导到建筑物上部的地震能量没有地方消耗，只能回到基础附近，如果与地震波下一次冲击正好叠加，对于框架结构建筑，叠加后的冲力超过了混凝土的抗压强度，薄弱部位的混凝土破碎，打破了混凝土抗压，钢筋抗拉的稳定结构，失稳、失去刚性支撑导致建筑物倒塌，而钢结构很少发生的倒塌现象则是上述地震力不断作用在其薄弱部位，反复拉压导致金属疲劳断裂，也可能是反复拉压造成金属发热，导致物理性状改变而使整个建筑物倒塌。当然，也存在建筑物没有按照抗震设防要求，建筑物框架或构造柱内钢材抗拉强度低于地震冲击强度（有的民房甚至没有抗震构造），抗震结构失效导致房屋倾倒。

发明内容

本发明的目的是克服现有隔震措施中常用到的隔震橡胶垫橡胶长期受压易老化和地震作用力下受剪切易断裂的不足，提供一种竖向保持钢结构稳定支撑，水平面上由构件的组合形成有阻尼位移使得地震对上部建筑的冲击力被有效减轻的减隔震装置。

 

本发明针对地震破坏建筑物的作用力分别在X、Y、Z三个轴向上来回冲击，特别是Y轴的作用力通过建筑物摇摆也有部分转化为平面上的冲击，地震波水平分量是造成建筑物破坏的主要因素这一原理，让本减隔震装置发挥钢结构承重、抗拉性好的特性，在保持建筑物竖向稳定的同时，通过装置内部件压缩橡胶材料的错动方式，延长地震作用力向上部结构传递的时间，减小上部建筑受地震冲击产生的运动加速度的方式降低地震对建筑物上部结构的冲击力，如同给建筑物装上了既能活动又十分稳定的“脚”，在获得一定的水平活动空间保持一定柔性的同时，无外力冲击时能保持稳定的刚性支撑，在构件一定强度保证下，确保建筑物与基础既有外力冲击时发生位移的空间，又能确保其无外力作用时为一个刚性连接的整体，减隔地震方面起主要作用的橡胶材料平时不受压，只有在外力冲击时才会受到几乎无剪切形变的压力，不存在受拉的情况，对于要考虑风作用力因素的高层、超高层建筑不会增加负面的担忧，构件有比橡胶隔震垫更长的使用寿命和更加安全可靠的理论依据，并且把更容易老化失效的橡胶件作为一个单独插入的部件，安装容易，更换、维护也更加方便。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： 包括相互垂直叠加的两个隔震单元构成，每个隔震单元由A件和B件组合构成，A、B两件在接触面上有一个或一个以上凹凸相对的导轨和滑槽（导轨和滑槽的截面形状一致，优选矩形），滑槽在与导轨滑动方向垂直的侧面开一个或一个以上长条形开口，在每个开口中插入一块两侧装有钢棒的加金属棒橡胶块。两个单元部件相互旋转90度，两个单元的槽轨在地面的投影成“十”叠加就构成一个本发明的建筑用阻尼减隔震装置（也可多个单元累计旋转90度构成，如三个单元部件每个相对旋转45度）。

在本发明中，由于组件中金属承担抗拉和承压的作用，橡胶材料仅仅承担地震力水平冲击时部件进行阻尼运动时水平方向上的压力，没有拉张、剪切现象，因此组件不会因为橡胶断裂导致建筑物与基础断开，既允许组件上下两端有一定的水平错动，又保证在本组件垂直向上没有压缩，仅存在可控的拉伸（钢棒与开口的间隙，制造时最好将与橡胶块制成一个整体，保持钢棒上下有一定厚度的橡胶），对于普通橡胶隔震垫视为禁区的高层、超高层及风口区的建筑物上使用不会产生任何负面作用，更有利于隔震技术的推广应用。由于地震波水平冲击分量破坏是造成建筑物损坏的主要原因，使用本发明的建筑物能得到很好的隔震、抗震效果。

本发明是基于部件组合的方式减隔地震，实际应用中二组部件的中间二个部件可合二为一，形成上、中、下三个部件，中间部件分别和上、下部件的相互错动组合起来就能在360度范围内减、隔地震波水平分量对建筑物的冲击。安装本装置的建筑物能保持上部建筑与基础有效连接的前提下，对地震波水平分量对建筑物的作用力进行减隔，由于地震波的水平分量是造成建筑物破坏的主要因素，安装本装置的建筑更有把握做到“大震不倒、中震不坏”。由于本隔震构件的最大位移由钢结构进行了限制，橡胶等弹性材料（以下简称橡胶）不会受到拉张、剪切的作用，不存在橡胶断裂导致建筑物与基础断开的问题，装置本身更加安全。