[发明专利]多棱锥面摩擦隔震支座及隔震系统

说明书

技术领域

本发明涉及工程隔震技术领域，尤其是涉及一种多棱锥面摩擦 隔震支座及隔震系统。

背景技术

为了减轻地震灾害，减少经济损失和人员伤亡，在工程建设时 需要考虑工程建设场地可能遭遇到的地震危险程度，对建筑物增加 必要的隔震设计。

美国加州大学伯克利分校的Zayas提出了摩擦滑移摆隔震技术 (FrictionPendulumSystem,简称FPS)，如图1(a)所示，FPS包括 上部装置、中心滑块和下部滑动球形凹面三部分。地震发生时，中 心滑块可在球形凹面内滑动，从而隔离地震能量。

在FPS的基础上，Constantinou提出了三重摩擦摆隔震系统 (TripleFrictionPendulumSystem,简称TFPS)。如图1(b)所示， TFPS包括中心滑块和两对滑动面，对小震、中震和大震下均有不 同的调谐适应能力。

但是上述两种结构都存在一些缺点：

(1)传统隔震支座存在固定周期，可能与近场地震发生共振 反应；

(2)对于FPS和TFPS支座，在较大竖向地震动作用下，摩 擦子可能从凹槽中脱出，支座失效，如图2(a)和图2(b)所示；

(3)地震过后，FPS存在残余位移，影响使用；

(4)初始刚度较小，在环境荷载(风雨、交通、地铁振动等) 下可能运动，影响上部结构人员舒适性；

(5)竖向抗拉强度不高，在近场地震下容易提离破坏；

(6)结构不均匀沉降和混凝土徐变收缩对隔震支座有不利影 响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多棱锥面摩擦隔震支座及隔震系 统，以解决现有隔震技术存在的技术问题。

本发明提供的多棱锥面摩擦隔震支座，包括：上部卡座、中部 结构及下部结构；

所述下部结构的上表面设置呈倒置多棱锥形状的凹槽，所述凹 槽的内壁构成多棱锥滑动凹面；

所述中部结构包括一搭放在所述下部结构的凹槽边缘的平板； 所述平板的下表面设置凸柱，所述凸柱的下端为与所述多棱锥滑动 凹面形状吻合的多棱锥滑动凸面，使所述凸柱能够在所述凹槽中滑 动；所述平板的上表面设置圆形的卡环；

所述上部卡座的底部设置与所述卡环配合的卡槽，使所述上部 卡座能够相对于所述中部结构旋转。

隔震支座的滑动凹面为多棱锥凹面，没有固定周期，其刚度随 着水平位移的增大而减小。这种变刚度特性可使多棱锥面摩擦隔震 系统规避与近场地震能量集中的低频带共振的风险，隔震效果良 好；

取消了滑块，使滑动面与中部结构整合在一起，能够保证支座 运动到任何位置，凸柱的多棱锥滑动凸面至少有一面与多棱锥滑动 凹面吻合接触，提供足够的竖向荷载；

由于构造的特殊性，其支座初始滑动的屈服强度较大。大的屈 服强度意味着在比较小的环境荷载(如风荷载、小震、周围车辆地 铁通行引发的微小振动等)下，多棱锥面摩擦隔震支座不会产生滑 动，从而不会影响到上部建筑内人员的舒适度。在外部荷载(如地 震荷载)较大时，支座才会滑动、产生隔震效果从而保护上部结构 的安全。

进一步的，所述的多棱锥面摩擦隔震支座，还包括橡胶垫层； 所述橡胶垫层设置在所述上部卡座的上表面。

橡胶垫层可以使支座具备一定竖向隔震作用，并使其能适应基 础的不均匀沉降和由于混凝土蠕变造成的水平位移。再者，在其他 支座发生竖向提离时，支座的橡胶垫层能够使支座中部水平，从而 保证摩擦面的全面接触。

进一步的，所述凹槽的多棱锥滑动凹面的倾斜角度为1°～4°。

进一步的，所述中部结构的平板、凸柱及卡环为一体结构。

进一步的，所述下部结构采用高强度混凝土浇筑，并在所述凹 槽的表面铺设不锈钢板、高强陶瓷板或碳纤维板，或者所述下部结 构整体采用不锈钢、高强陶瓷或碳纤维材料；所述中部结构及所述 上部卡座均采用不锈钢、高强陶瓷或碳纤维材料。

进一步的，所述多棱锥滑动凹面包括三棱锥滑动凹面、四棱锥 滑动凹面、五棱锥滑动凹面以及六棱锥滑动凹面，所述凸柱下表面 为与所述多棱锥滑动凹面相匹配的多棱锥形状。