專利名稱：一種多功能減隔震支座的轉換裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種多功能減隔震支座的新型體系轉換裝置，特別適用于處在地震多發(fā)區(qū)得工程建筑中采用，以有效降低建筑結構在遭受地震作用時所發(fā)生的破壞。
背景技術：
地震是一種嚴重威脅人類生存和發(fā)展的自然災害，它的突發(fā)性和毀滅性可以使一個地區(qū)在瞬間淪為一片廢墟。全世界每年要發(fā)生成千上萬次的地震，這其中有破壞性的強地震也有幾十次。近年來，全球發(fā)生了許多次大地震，包括中國汶川大地震、玉樹地震、海地地震以及東日本大地震等，給人類造成了非常慘重的生命財產損失。人類在與地震作斗爭的過程中，逐漸發(fā)展出一條合理有效的抗震途徑一工程結構減震控制。減震是利用特制減震構件或裝置，使之在強震時率先進入塑性區(qū)，產生大阻尼，大量消耗進入結構體系的能量；而隔震則是利用隔震體系，設法阻止地震能量進入主體結構。 在實際中，有時把這兩種體系合二為一。通過選擇適當?shù)臏p、隔震裝置與設置位置，可以達到控制結構內力分布與大小的目的。目前，減隔震技術是建筑結構抗震的研究熱點之一。為此國內外技術人員已研制并開發(fā)了許多類型的減隔震裝置，用于橋梁抗震領域的主要有橡膠支座、鉛芯橡膠支座、滑動摩擦型減隔震支座、彈塑性減震耗能鋼阻尼器、磁流變阻尼器以及油阻尼器等。將現(xiàn)有的兩種或多種減隔震方法組合應用，揚長避短以充分發(fā)揮不同減隔震裝置的功能，是橋梁減隔震裝置的發(fā)展趨勢。聚四氟乙烯滑動支座由不銹鋼和聚四氟乙烯材料制成，由于這兩種材料之間摩擦系數(shù)小，且該支座具有水平滑動位移大的優(yōu)點，作為橋梁結構的滑動支座被廣泛應用于工程實際。這種支座的缺點也很明顯。一是通過聚四氟乙烯和鋼板間的摩擦耗能，其隔震效果對地震輸入的頻率成份不敏感。二是會導致橋梁結構主梁與滑動裝置之間過大位移的發(fā)生，進而導致地震中因梁墩相對位移過大而造成落梁破壞。鉛芯橡膠支座(墊)是新西蘭學者在1975年發(fā)展的，該支座通過在普通分層橡膠支座中插入鉛芯而形成，充分利用了鉛芯良好的力學特性，包括較低的屈服剪力和較高的初始剪切剛度。此外，對鉛芯橡膠支座的動力試驗表明，鉛芯橡膠支座具有良好的滯回特性。 因此在地震作用下，鉛芯橡膠支座不僅利用了橡膠在變形過程中的阻尼耗能，而且鉛芯的屈服同樣能夠延長結構周期，消耗地震能量。本發(fā)明人已發(fā)明出一種用于橋梁工程的多功能減隔震支座(一種多功能橋梁減隔震支座，201020600889. 4，發(fā)明人王浩，李愛群)，其主要特點是當橋梁結構，特別是連續(xù)梁橋結構，在遭受常遇荷載(如溫度作用、汽車荷載作用)作用時，上部聚四氟乙烯滑板提供所需要的縱向位移，且為了橋梁結構的安全考慮，通過一種“凹凸相嵌”的體系轉換裝置限制住橋梁結構的橫向變形。當橋梁結構遭受到地震作用時，因為橋梁結構沿縱向的變形以超出正常的位移限制，此時還是通過上述“凹凸相嵌”的體系轉換裝置來帶動下部鉛型橡膠墊發(fā)揮作用，以有效耗散地震能量，進而起到保護橋梁結構免受或少收地震破壞的作用。然而，上述“凹凸相嵌”的體系轉換裝置，其主要功能及特點是，限制住橋梁的橫向位移，允許橋梁沿縱向自由變形，且當橋梁結構沿縱向的變形超過限制值時，帶動下部耗能裝置，進而有效保護橋梁結構。建筑結構要求減隔震支座應當適應沿結構2個主軸方向(有時還要考慮斜交方向)的地震力作用，即隔震層應當可以提供任意方向的變形，這樣才可以當?shù)卣饋砼R是，具有最大的安全保證。針對建筑結構隔震層的這種特性，已有的體系轉換裝置只能產生一個方向的位移，是不適用于建筑結構的減隔震設計的。在很多時候，建筑結構設計人員為了讓采用隔減震設計的建筑能在地震來臨時免受或少受破壞，必須增強隔震層的隔減震能力，這時多功能減隔震支座可以發(fā)揮較大的作用，但必須對原有的適用于橋梁工程的多功能減隔震支座的體系轉換裝置進行改造，以保證在不同地震動輸入方式下該支座均能發(fā)揮其良好的耗能作用。我國當前正處于大型土木、交通工程建設的蓬勃發(fā)展階段，又地處地震多發(fā)國家，結合建筑結構抗震的工程實際需求，研制多功能隔減震支座，工程意義和社會意義重大。

發(fā)明內容
技術問題本發(fā)明的目的是提供一種多功能減隔震支座的轉換裝置，該轉換裝置能提供任意方向的位移，且能帶動下部耗能裝置發(fā)揮作用，以滿足地震區(qū)工程結構多方位滑移的需求。技術方案本發(fā)明的多功能減隔震支座的轉換裝置從上至下順序設有上連接板、 光面不銹鋼板、聚四氟乙烯板、上頂板、鉛芯橡膠墊、下連接板，鉛芯位于鉛芯橡膠墊的中間，鉛芯的上下兩端分別連接上頂板和下連接板；其中，聚四氟乙烯板位于上頂板上部組成下部滑移機構；上頂板通過螺栓與下部的鉛芯橡膠墊連接，圓形聚四氟乙烯板放置在方形上頂板的圓形凹槽里，但其頂面應高出凹槽，以利于滑動；上連接板、光面不銹鋼板、擋塊這三個部分組成上部滑移機構；光面不銹鋼板、擋塊依次用螺栓與上連接板相連；擋塊在上連接板上應呈矩形狀布置，其合圍形成的內部矩形的尺寸，應該依設計滑移量來確定，并與上頂板配合使用；
聚四氟乙烯板的表面壓制圓形儲油槽，同時在儲油槽里注滿硅脂潤滑油，以通過減小接觸面和增加滑移性能的方法來減小摩擦系數(shù)，并在整個支座的四周設置防塵罩。該裝置下上部滑移機構為正方形，或為長方形；但下部滑移機構的上頂板為正方形；當設計要求兩個主軸方向的滑移量一致時，上部滑移機構為正方形；當設計要求兩個主軸方向的滑移量不相同時，上部滑移機構為長方形。上連接板、光面不銹鋼板與聚四氟乙烯板一起構成支座的上部結構，它主要解決讓支座實現(xiàn)大位移的問題。上頂板、鉛芯橡膠墊與下連接板一起構成支座的下部結構，它主要解決支座在地震作用下耗能減震的問題。體系轉換裝置就是為了讓減隔震支座的上述兩項性能連貫實現(xiàn)，以達到需要的隔減震效果。具體的實現(xiàn)途徑為在小震作用下，依靠光面不銹鋼板和聚四氟乙烯板之間的滑動來實現(xiàn)隔離地震、保護上部結構的作用；在大震作用下，當上部滑移結構的滑移量達到極限時，通過體系轉換裝置帶動下部隔震墊發(fā)揮作用，以加強隔震層的耗能能力，從而顯著減小地震的破壞作用。有益效果通過對現(xiàn)有多功能減隔震支座的體系轉換裝置的改進，使得該新型橋梁多工程減隔震支座可以很好的滿足建筑工程結構需要在多個方向滑移的功能需求，不僅可以在任意方向形成位移，還具備抵抗大震的良好的耗能能力。建筑工程結構量大面廣，提
4高其抗震性能極為必要。隨著全世界內對采用隔減震技術的建筑結構的重視，該新型減隔震支座給抗震設計人員帶來了更多的選擇，為建筑工程抗震設計提供了諸多便利，因此具有廣泛的工程應用前景，社會經濟效益重大。


圖1是本發(fā)明在支座結構中的整體縱向剖面構造示意圖； 圖2是支座體系轉換裝置的下部滑移機構；
圖3是圖2中A-A剖面圖； 圖4是支座體系轉換裝置的上部滑移機構； 圖5是圖4中B-B剖面圖。圖中有上連接板1 ；光面不銹鋼板2 ；聚四氟乙烯板3 ；擋塊4 ；上頂板5 ；連接螺栓6 ；鉛芯7 ；鉛芯橡膠墊71 ；下連接板8 ；頂板連接螺栓9 ；上連接板連接螺栓10。
具體實施例方式本發(fā)明的多功能減隔震支座的新型體系轉換裝置包括上連接板1、光面不銹鋼板2、聚四氟乙烯板3、擋塊4、上頂板5、連接螺栓6、鉛芯7、下連接板8、頂板連接螺栓9、上連接板連接螺栓10。其中，聚四氟乙烯板3、上頂板5這兩個部分組成下部滑移機構(見圖 2、圖3);上頂板5通過螺栓9與下部的鉛芯橡膠墊6連接，圓形聚四氟乙烯板3放置在方形上頂板5的圓形凹槽里，但其頂面應高出凹槽，以利于滑動。上連接板1、光面不銹鋼板2、 擋塊4這三個部分組成上部滑移機構，具體圖形見圖4 ；光面不銹鋼板2、擋塊4，依次用螺栓6與上連接板1相連；擋塊4在上連接板1上應呈矩形狀布置，其合圍形成的內部矩形的尺寸，應該依設計滑移量來確定，并與上頂板1配合使用。聚四氟乙烯板3的表面壓制圓形儲油槽，同時在儲油槽里注滿硅脂潤滑油，以通過減小接觸面和增加滑移性能的方法來減小摩擦系數(shù)，并在整個支座的四周設置防塵罩。支座結構整體縱向剖面構造示意圖見圖1。上連接板1、光面不銹鋼板2與聚四氟乙烯板3 —起構成支座的上部結構，它主要解決讓支座實現(xiàn)大位移的問題。上頂板5、鉛芯橡膠墊7與下連接板8 一起構成支座的下部結構，它主要解決支座在地震作用下耗能減震的問題。體系轉換裝置就是為了讓減隔震支座的上述兩項性能連貫實現(xiàn)，以達到需要的隔減震效果。具體的實現(xiàn)途徑為在小震作用下，依靠光面不銹鋼板2和聚四氟乙烯板3之間的滑動來實現(xiàn)隔離地震、保護上部結構的作用；在大震作用下，當上部滑移結構的滑移量達到極限時，通過體系轉換裝置帶動下部隔震墊發(fā)揮作用，以加強隔震層的耗能能力，從而顯著減小地震的破壞作用。本體系轉換裝置的上部滑移機構可以為正方形，也可以為長方形，但下部滑移機構的上頂板5為正方形。這樣的構造是順應設計的要求，即當設計要求兩個主軸方向的滑移量一致時，上部滑移機構為正方形；當設計要求兩個主軸方向的滑移量不相同時，上部滑移機構為長方形。制作光面不銹鋼板2時，應該注意產品的質量，保證光面的平整、無毛刺。 聚四氟乙烯板3的圓形儲油槽應該采用機械壓制，并符合相關規(guī)范的要求。擋塊4的橫截面因為連接螺栓6的削弱，應該經驗算強度合格才可使用。
權利要求
1.一種多功能減隔震支座的轉換裝置，其特征是該裝置從上至下順序設有上連接板 (1)、光面不銹鋼板(2)、聚四氟乙烯板(3)、上頂板(5)、鉛芯橡膠墊(71)、下連接板(8)，鉛芯(7)位于鉛芯橡膠墊(71)的中間，鉛芯(7)的上下兩端分別連接上頂板(5)和下連接板(8)；其中，聚四氟乙烯板(3)位于上頂板(5)上部組成下部滑移機構；上頂板(5)通過螺栓(9)與下部的鉛芯橡膠墊(71)連接，圓形聚四氟乙烯板(3)放置在方形上頂板(5)的圓形凹槽里，但其頂面應高出凹槽，以利于滑動；上連接板(1)、光面不銹鋼板(2)、擋塊(4)這三個部分組成上部滑移機構；光面不銹鋼板(2)、擋塊(4)依次用螺栓(6)與上連接板(1)相連； 擋塊(4)在上連接板(1)上呈矩形狀布置，其合圍形成的內部矩形的尺寸，依設計滑移量來確定，并與上頂板(5)配合使用。
2.根據(jù)權利要求1所述的多功能減隔震支座的新型體系轉換裝置，其特征是聚四氟乙烯板(3)的表面壓制圓形儲油槽，同時在儲油槽里注滿硅脂潤滑油，以通過減小接觸面和增加滑移性能的方法來減小摩擦系數(shù)，并在整個支座的四周設置防塵罩。
3.根據(jù)權利要求1所述的多功能減隔震支座的新型體系轉換裝置，其特征是該裝置下上部滑移機構為正方形，或為長方形；但下部滑移機構的上頂板(5)為正方形；當設計要求兩個主軸方向的滑移量一致時，上部滑移機構為正方形；當設計要求兩個主軸方向的滑移量不相同時，上部滑移機構為長方形。
全文摘要
一種多功能減隔震支座的轉換裝置，該體系轉換裝置由上下兩部分組成。其中上半部分由上連接板、光面不銹鋼板、擋塊組成，下半部分由聚四氟乙烯板、上頂板組成，這兩部分相配合使用，可提供任意方向的滑移位移。在小震作用下，依靠光面不銹鋼板和聚四氟乙烯板之間的滑動來實現(xiàn)隔離地震、保護上部結構的作用；在大震作用下，當上部滑移結構的滑移量達到極限時，通過體系轉換裝置帶動下部隔震墊發(fā)揮作用，以加強隔震層的耗能能力，從而顯著減小地震的破壞作用。隨著世界范圍內對工程結構抗震設防的重視以及經濟水平的不斷發(fā)展，本發(fā)明為建筑工程抗震設計提供了諸多便利，因此具有廣泛的工程應用前景。
文檔編號E01D19/04GK102400439SQ20111036063
公開日2012年4月4日 申請日期2011年11月15日 優(yōu)先權日2011年11月15日
發(fā)明者吳繼榮, 李愛群, 王浩 申請人:東南大學