專利名稱：建筑物被動(dòng)式隔震系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種運(yùn)用于建筑物或橋梁中的被動(dòng)式隔震系統(tǒng)。
現(xiàn)今一般的大樓或橋梁主要是以被動(dòng)式的隔震支撐機(jī)構(gòu)來(lái)隔離地震波的影響，能有效降低建筑物的搖動(dòng)，如后述圖7、9、10所示，主要利用隔震墊(P)的彈性支撐或滑動(dòng)特性，以隔離傳遞到建筑物的地震波，并利用吸震設(shè)備吸收振動(dòng)能量，使得建筑物僅在其原來(lái)位置上作輕微的晃動(dòng)，圖7可以清楚顯示地震時(shí)，建筑物安裝隔震墊(P)與未安裝時(shí)的振動(dòng)形態(tài)比較；如圖8、9、10所示，被動(dòng)式隔震支撐機(jī)構(gòu)的隔震墊(P)是安裝于建筑物地基52與地盤(pán)50之間，或者是于橋梁與橋墩的接合處，當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí)，因?yàn)楦粽饓|(P)的屈服變形，使水平振動(dòng)的加速度下降約為原來(lái)的八分之一，有效減低建筑物的位移量，并能防止剪力破壞及避免產(chǎn)生裂縫，確保建筑物的結(jié)構(gòu)安全，避免地震造成的二次傷害；由于被動(dòng)式隔震支撐機(jī)構(gòu)的隔震、減震效果相當(dāng)良好，因此廣泛地為建筑業(yè)所采用。
目前廣泛采用的被動(dòng)式隔震機(jī)構(gòu)主要有如后述

圖11所示的鉛心橡膠墊及后述圖12所示的盤(pán)式支撐隔震機(jī)構(gòu)兩種；其中如圖11所示的鉛心橡膠墊80，是于上承座82與基座81之間，墊設(shè)有多層疊合狀的橡膠墊83，且在橡膠墊83中心處加設(shè)一鉛心柱84，除了可以由橡膠墊83提供彈性支撐外，更可以利用鉛心柱84的鉛心屈服變形，來(lái)吸收地震的振動(dòng)能量，由鉛心橡膠墊80能快速地達(dá)到減震消能的效果；但是這樣的被動(dòng)式隔震機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，仍存在下述缺點(diǎn)(1)、鉛心橡膠墊80系利用多層橡膠墊83來(lái)提供彈性支撐，但是橡膠墊83的橡膠層經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，就會(huì)有彈性疲勞及老化變形等問(wèn)題，造成鉛心橡膠墊80在實(shí)施運(yùn)用上的諸多麻煩；(2)、鉛心橡膠墊80系利用鉛心柱84的屈服變形，來(lái)吸收地震的振動(dòng)能量，但鉛心柱84發(fā)生塑性變形后，就難以讓建筑物回復(fù)到原位，造成建筑物發(fā)生定位偏移的缺點(diǎn)；(3)、建筑物系利用鉛心橡膠墊80的橡膠墊83被支撐，具有彈性的橡膠墊83不僅使建筑物的支撐穩(wěn)定性較差，且當(dāng)建筑物地基的某一橡膠墊83發(fā)生老化時(shí)，建筑物就會(huì)發(fā)生偏斜的現(xiàn)象。
(4)、目前一般采用的鉛心橡膠墊80，如果要發(fā)揮橡膠墊83的功能，必須使承受較重的負(fù)荷，因此難以適用于較輕量的建筑物減震結(jié)構(gòu)中。
(5)、對(duì)于加速度較大的地震波，鉛心橡膠墊80的最大缺點(diǎn)是反應(yīng)較慢且鉛心橡膠墊80的減震效果僅為原來(lái)的1/3～1/4。
此外，如圖12所示的盤(pán)式支撐隔震機(jī)構(gòu)90，是于基座91頂面的凹槽912內(nèi)，依次重疊設(shè)有合成橡膠層94及中間圓盤(pán)93，且將承座92重疊設(shè)于中間圓盤(pán)93上方，并于上承座92與中間圓盤(pán)93間，以耐磨樹(shù)脂96形成一低磨擦滑動(dòng)層，與設(shè)于中間圓盤(pán)93頂面軸心處的導(dǎo)桿95相配合，使地震發(fā)生時(shí)，上承座92可以產(chǎn)生水平滑動(dòng)，并利用低磨擦滑動(dòng)層來(lái)達(dá)到隔震效果，避免剪力造成橋梁及建筑物的裂縫，可廣泛地作為高速鐵路及橋梁等建物的隔震結(jié)構(gòu)；但這種盤(pán)式支撐隔震機(jī)構(gòu)90在使用上，還存在以下缺點(diǎn)(1)、因該盤(pán)式支撐隔震機(jī)構(gòu)90的上承座92與中間圓盤(pán)93間的水平滑動(dòng)功能，主要是利用導(dǎo)桿95及滑槽的配合而實(shí)現(xiàn)，使承座92受單一滑動(dòng)方向的限制，難以滿足對(duì)各種振動(dòng)方向的消震需要；(2)、由于盤(pán)式支撐隔震機(jī)構(gòu)90本身缺乏回復(fù)原位的功能，因此往往必需配合如圖13所示的鋼棒機(jī)構(gòu)54或阻尼機(jī)構(gòu)等輔助設(shè)備，才能使建筑物滑回原來(lái)的位置，方可組成一個(gè)完整的建筑物隔震系統(tǒng)，這樣，使結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜。
因此，本發(fā)明正是鑒于前述鉛心橡膠墊及盤(pán)式支撐隔震機(jī)構(gòu)等傳統(tǒng)被動(dòng)式隔震機(jī)構(gòu)的諸多缺點(diǎn)而成立，主要目的在于提供一種不僅可以有效地減少建筑物地震產(chǎn)生的滑行行程，并且完全無(wú)需加裝任何彈簧裝置，就能夠利用建筑物的重量自行滑回地基原點(diǎn)建筑物被動(dòng)式隔震系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明的建筑物被動(dòng)式隔震系統(tǒng)，由一底部固定于地盤(pán)的基座、一頂部用以承載建筑物的承座及一設(shè)于所述基座之間的滑塊組成，其特征在于將所述滑塊分別與基座及承座的接觸面中的至少一組形成互呈凹凸配合的弧狀曲面。
本發(fā)明與已往技術(shù)相比優(yōu)點(diǎn)和積極效果非常明顯。由以上的技術(shù)方案可知，由于本發(fā)明被動(dòng)式隔震系統(tǒng)的支撐墊，具有特定的凹凸曲面設(shè)計(jì)，因此在使用上，具有如下所述的優(yōu)點(diǎn)(1)、本發(fā)明利用基座、承座及滑塊等相鄰構(gòu)件間，形成互為凹凸對(duì)應(yīng)的弧曲面設(shè)計(jì)，配合以耐磨樹(shù)脂構(gòu)成的低摩擦滑動(dòng)層，除了有效地提供建筑物及橋梁一種絕佳的被動(dòng)式隔震系統(tǒng)，并因?yàn)槠浠?、承座及滑塊等構(gòu)件都是剛性的金屬構(gòu)造，不僅耐用性特好，并且可以于地震發(fā)生后，讓建筑物自然回復(fù)到地基原點(diǎn)，不會(huì)發(fā)生建筑物定位偏移的麻煩，從而解決了被動(dòng)式隔震系統(tǒng)在實(shí)施運(yùn)用上長(zhǎng)期存在的諸多限制，且無(wú)使用年限的問(wèn)題。
(2)、由于本發(fā)明的基座、承座及滑塊等構(gòu)件，都是剛性的金屬構(gòu)造，各支撐墊之間不會(huì)有定會(huì)偏移的問(wèn)題，使建筑物具有更為良好的支撐穩(wěn)定性。
(3)、本發(fā)明將具雙凹曲面的滑塊設(shè)于基座與承座之間，利用相鄰凹凸曲面呈圓弧形的設(shè)計(jì)，有效提供承座具有各種水平方向滑移消震功能，充分滿足建筑物及橋梁的隔震需要。
(4)、本發(fā)明有效利用建筑物的重量，自行滑回建筑物的地基原點(diǎn)，完全無(wú)需加裝彈簧裝置和阻尼機(jī)構(gòu)等輔助設(shè)備，有效簡(jiǎn)化被動(dòng)式隔震系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)配置，并進(jìn)一步降低設(shè)備成本。
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)特征及目的。
對(duì)附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例的立體剖視圖，圖2是本發(fā)明第一實(shí)施例的剖視示意圖(一)，說(shuō)明地盤(pán)滑移時(shí)，利用滑塊產(chǎn)生的消震作用形態(tài)，圖3是本發(fā)明第一實(shí)施例的剖視示意圖(二)，說(shuō)明建筑物利用自重滑回地基原點(diǎn)的動(dòng)作形態(tài)，圖4是本發(fā)明第二實(shí)施例的立體剖視圖，圖5是本發(fā)明第三實(shí)施例的立體剖視圖，圖6是本發(fā)明第四實(shí)施例的立體剖視圖，圖7是發(fā)生地震時(shí)，安裝隔震墊與否的振動(dòng)比較圖，圖8是表示裝設(shè)隔震墊變形而降低建筑物位移量的示意圖，圖9表示以振動(dòng)試驗(yàn)使建筑物搖動(dòng)時(shí)的變形圖，圖10是實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ图铀俣确磻?yīng)圖，圖11是傳統(tǒng)鉛心橡膠墊的立體結(jié)構(gòu)剖視圖，圖12是傳統(tǒng)盤(pán)式支撐隔震機(jī)構(gòu)的立體剖視圖，圖13是鋼棒機(jī)構(gòu)安裝于建筑物的示意剖視圖，本發(fā)明是一種能夠利用建筑物自重滑回地基原點(diǎn)的被動(dòng)式隔震系統(tǒng)，主要是把在中間滑塊與下基座或上承座的接觸面中的至少一組形成互呈凹凸對(duì)應(yīng)的曲面設(shè)計(jì)，與涂布于接觸面間的耐磨樹(shù)脂相相配合，不僅可以有效地減少建筑物因地震產(chǎn)生的滑動(dòng)行程，并能利用建筑物的自重滑回地基原點(diǎn)；本發(fā)明的具體實(shí)施形態(tài)大約可以區(qū)分如圖1、4、5、6所示的雙凹曲支撐墊10、負(fù)凹曲支撐墊10A及正雙凹曲支撐墊10B、10C幾種實(shí)施形態(tài)。
如圖1、2所示第一實(shí)施例的雙凹曲 支撐墊10，主要由一可以定位于地盤(pán)50的基座12、一用以承載建筑物52的承座14及一可滑動(dòng)設(shè)于基座12與承座14之間的滑塊16組成；其中，基座12以其底面定位固設(shè)于地盤(pán)50或橋墩等處，并于上部一體地凸起形成具有適當(dāng)厚度的圓形凸部120，且于凸部120頂面形成一深度適當(dāng)?shù)膱A形凹槽121，該置槽121的槽內(nèi)依次密合嵌置有一層橡膠襯板125及一圓盤(pán)形載板122，并于載板122頂面形成一圓弧形凹曲面123，且凹曲面123的表面涂有一層耐磨樹(shù)脂124；滑塊16為一具有適當(dāng)高度的圓形塊體，其頂面及底面皆形圓弧形凸曲面162，且底面的凸曲面162與基座12的凹曲面123形成密合的可滑動(dòng)形態(tài)；承座14以其頂面供建筑物52或橋梁承載固定，其下部則一體地凸出形成具有適當(dāng)厚度的圓形凸部140，并配合滑塊16頂部的凸曲面162，于凸部140底面形成一向上凹的圓弧狀凹曲面141，藉以讓其凹曲面141與滑塊16的凸曲面162形成密合的可滑動(dòng)形態(tài)，且于凹曲面141表面涂有一層耐磨樹(shù)脂142；如此，利用基座12、承座14及滑塊16的配合，組成一種如圖1所示的雙凹曲支撐墊10結(jié)構(gòu)；再如圖2、3所示，將本發(fā)明的多組雙凹曲支撐墊10組裝于建筑物52與地盤(pán)50或橋梁與橋墩之間后，就可以于建筑物52或橋梁形成一種全新的被動(dòng)式隔震系統(tǒng)；當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生而使地盤(pán)50產(chǎn)生滑移時(shí)，利用上、下面皆呈與曲面162相配的雙凸曲滑塊16設(shè)計(jì)，配合以耐磨樹(shù)脂124、142形成的低摩擦滑動(dòng)層，可以減少建筑物52或橋梁的滑動(dòng)偏移行程，有效減弱地震波傳遞到建筑物52或橋梁，并且不必加裝任何的彈簧裝置，就能夠利用建筑物52本身的重量，讓建筑物52自行滑回到地基的原點(diǎn)，保持基座12、滑塊16及承座14的軸心位于同一鉛垂線上，同時(shí)利用橡膠襯板125的襯設(shè)，提供一個(gè)允許建筑物52作一小角度θ的旋轉(zhuǎn)，不僅使得建筑物52趨于水平狀態(tài)，并能吸收垂直方向的振動(dòng)量。
如圖4所示第二實(shí)施例的負(fù)凹曲支撐墊10A，由一基座12、一承座14及一滑塊16A共同組成；其中基座12與前述實(shí)施例相同，其上部一體地形成具有凹槽121的凸部120，并于凸部120的凹槽121的槽內(nèi)依次密合嵌置有一層橡膠襯板125及一圓塊形滑塊16A，該滑塊16A以其底面的平面164貼合于凹槽121內(nèi)，且其頂部突出基座12一段適當(dāng)?shù)暮穸?，同時(shí)將滑塊16A的頂面形成一圓弧形的凸曲面162；又，承座14于其下部一體地凸出形成具有凹曲面141的凸部140，且恰使其凹曲面141與滑塊16A頂部的凸曲面162形成密合的可滑動(dòng)形態(tài)，并于凹曲面141表面涂布有一層耐磨樹(shù)脂142；如此，利用基座12、承座14及滑塊16A的配合，組成一種如圖4所示的負(fù)凹曲支撐墊10A結(jié)構(gòu)；雖然本實(shí)施例僅于承座14與滑塊16A之間形成凹凸配合的曲面141、162，但仍然可以有效減少建筑物52或橋梁的滑動(dòng)偏移行程，同時(shí)不必加裝彈簧裝置，就能利用建筑物52的自重滑回到地基原點(diǎn)，提供建筑物52或橋梁極好的被動(dòng)式隔震系統(tǒng)。
如圖5所示第三實(shí)施例的正凹曲支撐墊10B，由一基座12、一承座14及一滑塊16B組成；其中，基座12于上部一體地凸出形成一適當(dāng)厚度的凸部120，并于凸部120的頂面形成一圓弧形凹曲面123，且于凹曲面123表面涂有一層耐磨樹(shù)脂124；又，滑塊16B為一具有適當(dāng)厚度的圓形塊體，并配合基座12的凹曲面123，其底面形成一圓弧狀凸曲面162，而滑塊16B的頂面則形成一圓形嵌槽166，可以供承座底面一體地凸出的圓形凸部140緊密地嵌合其中，同時(shí)有一層橡膠襯板168襯設(shè)于承座14凸部140與滑塊16B之間；如此，利用基座12、承座14及滑塊16B的配合，組成一種如圖5所示的正凹曲支撐墊10B結(jié)構(gòu)；本實(shí)施例雖僅于基座12與滑塊16B之間形成凹凸配合的弧曲面123、162，然而還是可以有效提供減少建筑物52或橋梁的滑動(dòng)偏移行程，以及利用建筑物52自重滑回到地基原點(diǎn)等實(shí)用效能。
如圖6所示第四實(shí)施例的另一種正凹曲支撐墊10C，由一基座12及一承座14組成；其中，基座12于其上部凸起的圓形凸部120凹設(shè)一圓形凹槽121，且于凹槽121內(nèi)依次密合嵌置有一層橡膠襯板125及一圓盤(pán)形載板122，并于載板122頂面形成圓弧狀凹曲面123，而其凹曲面123的表面則涂有一層耐磨樹(shù)脂124；又，承座14于其底部一體地凸出形成一適當(dāng)厚度的圓形凸部140，且于凸部140底面形成一圓弧狀凸曲面143，且該凸曲面143恰與基座12的凹曲面123形成密合可滑動(dòng)形態(tài)；如此，利用基座12以載板122與承座14互呈凹凸弧曲面123、143的接觸面設(shè)計(jì)，配合耐磨樹(shù)脂124形成的低摩擦滑動(dòng)層，組構(gòu)成一種如圖6所示正凹曲支撐墊10C的實(shí)施形態(tài)。
權(quán)利要求
1.一種建筑物被動(dòng)式隔震系統(tǒng)，由一底部固定于地盤(pán)的基座、一頂部用以承載建筑物的承座及一設(shè)于基座與承座之間的滑塊組成，其特征在于將滑塊分別與基座及承座的接觸面中的至少一組形成互呈凹凸配合的曲面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隔震系統(tǒng)，其特征在于于所述基座上部形成將其頂面構(gòu)成圓形凹槽的凸部，并于凹槽內(nèi)密合嵌置有一圓盤(pán)形載板，且于載板頂面形成一圓弧形凹曲面，而于承座底部形成其底面具圓弧形凹曲面的凸部，并使所述滑塊以其頂、底面的圓弧狀凸曲面，分別密切貼合于基座與承座的圓弧凹弧曲面之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的隔震系統(tǒng)，其特征在于于所述基座及載板底面墊設(shè)一層橡膠襯板。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的隔震系統(tǒng)，其特征在于在所述滑塊與基座及滑塊與承座的接觸曲面之間，分別涂有耐磨樹(shù)脂。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隔震系統(tǒng)，其特征在于在基座的頂部形成具有凹槽的凸部，構(gòu)成將滑塊的底部密合嵌置于所述凹槽中，在該滑塊的突出頂部的頂面形成凸?fàn)畹那?，而于所述承座底部形成底面具有圓弧凹曲面的凸部，滑塊與承座的凹曲面形成密合可滑動(dòng)形態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的隔震系統(tǒng)，其特征在于于所述滑塊面墊設(shè)有一層橡膠襯板。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的隔震系統(tǒng)，其特征在于在滑塊與承座的弧狀接觸曲面之間涂有耐磨樹(shù)脂。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隔震系統(tǒng)，其特征在于其基座于頂部一體地凸出頂面呈圓弧狀凹曲面的承座，而所述滑塊以其底面的圓弧狀凸曲面密切貼合于基座上方，且于滑塊頂面形成一供承座底面凸部緊密嵌合的嵌槽。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的隔震系統(tǒng)，其特征在于其中于承座凸部與滑塊之間襯設(shè)有一橡膠襯板。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的隔震系統(tǒng)，其特征在于于所述滑塊與基座的弧狀接觸曲面之間涂布有耐磨樹(shù)脂。
11.一種建筑物被動(dòng)式隔震系統(tǒng)，由一底部固定于地盤(pán)的基座及一頂部用以承載建筑物的承座組成，其中，于基座頂部形成具有凹槽的凸部，并于所述凹槽密合嵌置一圓盤(pán)形載板，于該載板頂面形成圓凹狀且表面涂有一層耐磨樹(shù)脂的弧狀曲面，又，于承座底部凸出形成一底面具圓弧狀凸曲面的凸部，且其凸曲面恰與基座的凹曲面形成密合可滑動(dòng)形態(tài)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的隔震系統(tǒng)，其特征在于于其基座的載板底面墊設(shè)有一層橡膠襯板。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的隔震系統(tǒng)，其特征在于于所述承座與基座的接觸曲面間，涂有耐磨樹(shù)脂。
全文摘要
本發(fā)明涉及建筑物被動(dòng)式隔震系統(tǒng);包括一定位于地盤(pán)的基座、一承載建筑物的承座及一設(shè)于基座與承座間的滑塊,其特點(diǎn)在于,將中間滑塊與基座或承座的接觸面中的至少一組形成互呈凹凸對(duì)應(yīng)的曲面,配合接觸面間以耐磨樹(shù)脂形成低摩擦滑動(dòng)層,具有在地震時(shí)能有效地減少建筑物的滑動(dòng)行程,并能利用建筑物的自重滑回地基原點(diǎn),有效降低大樓受地震反應(yīng)產(chǎn)生的搖動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)E04B1/98GK1196432SQ9711075
公開(kāi)日1998年10月21日 申請(qǐng)日期1997年4月17日 優(yōu)先權(quán)日1997年4月17日
發(fā)明者李原吉, 嚴(yán)之揚(yáng) 申請(qǐng)人:臺(tái)中精機(jī)廠股份有限公司