[发明专利]一种复合叠层橡胶-环状钢棒隔震装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型复合叠层橡胶－环状钢棒隔震装置，特别适用于处在地震多发区的建筑工程结构中采用，以有效降低建筑结构在遭受地震作用时所发生的破坏。

背景技术

地震是一种严重威胁人类生存和发展的自然灾害，它的突发性和毁灭性可以使一个地区在瞬间沦为一片废墟。全世界每年要发生成千上万次的地震，这其中有破坏性的强地震也有几十次。近年来，全球发生了许多次大地震，包括中国汶川大地震、印尼大地震、中国青海玉树地震、海地大地震、智利大地震以及年日本大地震等，给人类造成了非常惨重的生命财产损失。地震的发生具有突然性，其持续时间往往也较短，一般都在十几到几十秒以内，但地震所造成的破坏力是其他自然灾害所无法相比的。因为地震的突发性，且至今也没有寻找到有效的地震预报手段，每次大地震所造成的人员伤亡及财产损失都是惊人的。随着社会的进步，城市化正在快速发展，一旦发生破坏性的大地震，必将造成非常严重的后果。人类在与地震作斗争的过程中，逐渐发展出一条合理有效的抗震途径—工程结构减震控制。

结构减震控制可以这样理解：通过在结构中设置减震耗能装置，以达到调整结构的自振频率或自振周期或增大结构的阻尼的效果，从而有效控制结构的地震响应，使结构在外界作用下的各项反应值被控制在允许范围内。减震的原理可以认为减震装置比结构率先进入塑性阶段，利用自身消耗大量的能量，从而减小结构自身的耗能与塑性耗能，减轻结构的损伤破坏。

目前，减隔震技术是建筑结构抗震的研究热点之一。为此国内外技术人员已研制并开发了许多类型的减隔震装置，用于建筑工程结构抗震领域的主要有叠层橡胶支座、铅芯橡胶支座、滑动摩擦型减隔震支座、弹塑性减震耗能钢阻尼器、粘滞流体阻尼器、粘弹性阻尼器以及磁流变阻尼器等。将现有的两种或多种减隔震方法组合应用，扬长避短以充分发挥不同减隔震装置的功能，是结构减隔震装置的发展趋势。

叠层橡胶支座由薄橡胶板与薄钢板交替叠合而成。由于薄钢板对橡胶板横向变形的约束作用，使叠层橡胶支座具有较大的竖向刚度。同时，叠层橡胶支座中的夹层橡胶提供了较大的水平向变形能力，从而使支座具有较好的隔震能力。但同时，该支座只具有弹性性质，本身并没有显著的阻尼性能，故而其耗散地震能量的能力较小，需与其他阻尼装置协同使用。现在常用的增加普通叠层橡胶支座耗能能力的方式为在支座中插入铅芯，形成铅芯橡胶支座。这种构造方式充分利用了铅芯良好的力学特性，包括较低的屈服剪力和较高的初始剪切刚度，使铅芯橡胶支座具有良好的滞回特性，实际工程结构隔震设计中已大量采用此种支座。但在铅芯橡胶支座生产加工、使用的过程中，也发现铅芯的加工、成形的质量受到加工原材料、生产企业的加工水平的影响，且其铅芯材料的有害性也对生产人员的健康产生着莫大的危害，以及人们对铅芯使用安全性的担忧，促使人们寻找好的解决方法。近年来抗震工程师积极寻找替代材料，譬如钢铅组合芯、软钢芯等，可以在一定程度上解决以上问题。但替代材料屈服点较铅材料要高，不容易与叠层橡胶支座协同变形，以及替代材料性能的不稳定等因素也给其的推广使用带来很多困难。

弹塑性钢阻尼器是一种利用钢材在受地震作用时发生弹塑性变形而吸收能量的特性，配合以相应的构造加工而成的耗能减震装置。此类阻尼器减震机理明确，效果显著，构造相对简单，经济耐用，且通常只是作为结构的附属构件使用，在地震作用来临时，可有效保护主体结构免受破坏。弹塑性钢阻尼器的使用不受建筑结构高度和平面形式的限制，取材简单安全，新旧建筑物均可使用，近年来得到推广应用。

在很多时候，建筑结构设计人员希望建筑物在多个受力方向均有隔震减震措施，且所采用的隔震减震措施应该可靠有效。铅芯橡胶隔震支座可以在水平向多个方向实现隔离地震做作用的效果，但其不能实现竖向隔震作用，且不能承受竖向拉力。并且其内部铅芯的使用也不符合环保安全可靠的要求。这时，采用已有的阻尼器和隔震装置联合使用，在满足结构隔震减震的前提下，可以发挥各自的长处，避免各自的短处。我国当前正处于大型土木、交通工程建设的蓬勃发展阶段，又地处地震多发国家，结合建筑结构抗震的工程实际需求，研制新型隔震装置，工程意义和社会意义重大。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种复合叠层橡胶-环状钢棒隔震装置，该隔震装置能提供任意水平方向的隔震耗能作用，且能提供一定的竖向减震耗能作用，以满足地震区建筑工程结构隔震减震的需求。