本發(fā)明屬于減震技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種減隔震混合控制結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

依據(jù)抗震減災(zāi)技術(shù)，可將結(jié)構(gòu)大致分為三大類：抗震結(jié)構(gòu)、減震結(jié)構(gòu)和隔震結(jié)構(gòu)?？拐鸾Y(jié)構(gòu)主要通過結(jié)構(gòu)構(gòu)件自身的承載和耗能能力來抵抗地震力；減震結(jié)構(gòu)則主要通過阻尼器等耗能構(gòu)件來吸收地震傳給結(jié)構(gòu)的能量，從而達(dá)到保護(hù)主體結(jié)構(gòu)的目的；而隔震結(jié)構(gòu)主要通過基礎(chǔ)或中間層隔開等技術(shù)來增大結(jié)構(gòu)的自振周期，以避開地震的卓越周期，從而減小結(jié)構(gòu)自身的地震響應(yīng)。隔震結(jié)構(gòu)在1995年日本神戶地震中表現(xiàn)出顯著的減震效果，近年來隔震技術(shù)和隔震結(jié)構(gòu)的數(shù)量與規(guī)模發(fā)展迅速，并已在高層建筑中應(yīng)用。

近年來，減震結(jié)構(gòu)與隔震結(jié)構(gòu)的應(yīng)用得到了迅猛的發(fā)展，但也發(fā)現(xiàn)了不少新的有待解決的問題。在巨大長周期地震動中，由于共振隔震層產(chǎn)生過大變形，導(dǎo)致隔震結(jié)構(gòu)與隔震基礎(chǔ)的擋墻之間發(fā)生碰撞，從而產(chǎn)生較大的沖擊加速度而對隔震支座和結(jié)構(gòu)構(gòu)件造成損壞。此外，高層建筑中采用基礎(chǔ)隔震支座，在巨大長周期地震動下由于較大的傾覆彎矩會使橡膠支座因受到較大的拉力和壓力而發(fā)生破壞。

被廣泛應(yīng)用于機械學(xué)科的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器可有效減少共振響應(yīng)，它通過調(diào)節(jié)彈簧剛度及連接阻尼大小使附加質(zhì)量塊與主結(jié)構(gòu)的振動頻率相近，從而使振動能量從主結(jié)構(gòu)傳遞到附加質(zhì)量塊，以減少主結(jié)構(gòu)的振動響應(yīng)。在建筑結(jié)構(gòu)領(lǐng)域已采用調(diào)諧質(zhì)量阻尼器對高層建筑的風(fēng)振響應(yīng)及中小震下的地震響應(yīng)進(jìn)行控制，然而傳統(tǒng)的小質(zhì)量比的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器僅對某個頻率下的振動響應(yīng)有較好的控制效果，對寬頻域或卓越周期遠(yuǎn)離主結(jié)構(gòu)基頻的地震動下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)控制效果并不理想。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題而提供一種減隔震混合控制結(jié)構(gòu)，可廣泛應(yīng)用于房屋建筑、橋梁等結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計以及加固改造中。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種減隔震混合控制結(jié)構(gòu)，包括基礎(chǔ)隔震層、附加質(zhì)量塊和耗能構(gòu)件，所述的附加質(zhì)量塊通過提供水平剪切剛度的連接部件設(shè)于所述的基礎(chǔ)隔震層的下部，附加質(zhì)量塊下部與地面之間通過所述的耗能構(gòu)件相連，附加質(zhì)量塊底部設(shè)有滑動支座。該結(jié)構(gòu)在特征周期與基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)的基頻相近的地震荷載作用下，主結(jié)構(gòu)大部分能量傳遞給附加質(zhì)量塊，附加質(zhì)量塊發(fā)生水平向振動，能量通過質(zhì)量塊與地面之間的耗能構(gòu)件消耗。

所述的滑動支座從上到下依次包括上支座板、下支座板、上滑動面板和下滑動面板，所述的附加質(zhì)量塊設(shè)于上支座板上部且與上支座板用錨栓固定連接。

所述的上支座板與下支座板之間設(shè)有橡膠墊層，起到一定的豎向緩沖與豎向承載作用。

所述的上滑動面板覆有聚四氟乙烯層，所述的下滑動面板為不銹鋼板，由于聚四氟乙烯摩擦系數(shù)極低，上下滑動面板之間可發(fā)生相對自由滑動。

所述的連接部件為橡膠支座。

所述的耗能構(gòu)件為阻尼器，各種形式的被動型阻尼器，如粘滯型、粘彈性型、摩擦型，以及阻尼可變的半主動型阻尼器，如磁流變阻尼器，或直接提供所需阻尼力的主動作動器等均可用于該體系。

所述的基礎(chǔ)隔震層底部設(shè)有隔震支座。

本發(fā)明減隔震混合控制結(jié)構(gòu)，可有效控制基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)中的基礎(chǔ)隔震層在簡諧共振荷載或長周期地震動下的過大位移，同時不增大上部主結(jié)構(gòu)樓層絕對加速度。該結(jié)構(gòu)可同時降低上部主結(jié)構(gòu)的加速度頻域響應(yīng)函數(shù)峰值，而如果直接在基礎(chǔ)隔震層與地面之間安裝耗能構(gòu)件，由于耗能構(gòu)件有一定的剛度，會提高基礎(chǔ)隔震層的剛度，使隔震結(jié)構(gòu)周期變短，這樣隔震結(jié)構(gòu)的基頻與高頻接近，就會使包含許多高頻成分的加速度增大。

附加質(zhì)量塊與隔震層之間用提供水平向剪切剛度的連接部件相連，該連接部件可以是剪切剛度為定值的被動式控制部件，也可以是剪切剛度可變的半主動式控制部件或直接提供所需回復(fù)力的主動式作動器。附加質(zhì)量塊底部與地面之間用滑動支座相連，附加質(zhì)量塊的重量不需要上部主結(jié)構(gòu)承受，可采用質(zhì)量較大的附加質(zhì)量，提高減震效果及魯棒性，并降低運動行程。

區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)將耗能構(gòu)件設(shè)置于基礎(chǔ)隔震層與地面之間，本發(fā)明在基礎(chǔ)隔震層底部加入附加質(zhì)量塊，且將耗能構(gòu)件設(shè)置于質(zhì)量塊與地面之間，便于安裝，主結(jié)構(gòu)的頻域響應(yīng)函數(shù)峰值較低，減震效果更優(yōu)。同時，附加質(zhì)量塊自身運動行程小，可節(jié)約空間。本發(fā)明附加質(zhì)量塊直接置于地面的滑動支座上，不需要建筑結(jié)構(gòu)承受其重量，可采用質(zhì)量較大的附加質(zhì)量塊，進(jìn)一步提高減震效果。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明滑動支座的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1-基礎(chǔ)隔震層；2-附加質(zhì)量塊；3-連接部件；4-隔震支座；5-滑動支座；51-上支座板；52-下支座板；53-上滑動面板；54-下滑動面板；55-橡膠墊層；6-耗能構(gòu)件。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

實施例1

一種減隔震混合控制結(jié)構(gòu)，如圖1所示，包括基礎(chǔ)隔震層1、附加質(zhì)量塊2和耗能構(gòu)件6，基礎(chǔ)隔震層1底部設(shè)有隔震支座4，附加質(zhì)量塊2通過提供水平剪切剛度的連接部件3設(shè)于基礎(chǔ)隔震層1的下部，連接部件3采用天然橡膠支座，附加質(zhì)量塊2下部與地面之間通過耗能構(gòu)件6相連，耗能構(gòu)件6采用粘滯型阻尼器，附加質(zhì)量塊2底部設(shè)有滑動支座5并由滑動支座5支撐，如圖2，滑動支座5從上到下依次包括上支座板51、下支座板52、上滑動面板53和下滑動面板54，附件質(zhì)量塊2與上支座板51用錨栓固定連接，上支座板51與下支座板52之間設(shè)有橡膠墊層55，上滑動面板53覆有聚四氟乙烯層，摩擦系數(shù)低，下滑動面板54為不銹鋼板。該結(jié)構(gòu)可有效控制長周期下隔震層的位移，即減少隔震支座4的剪切變形，又可不增加或進(jìn)一步減少上部結(jié)構(gòu)樓層絕對加速度，同時，可采用質(zhì)量大的附加質(zhì)量塊，增加減震效果，質(zhì)量塊本身最大運動行程不到1米，節(jié)約空間，易于實現(xiàn)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種減隔震混合控制結(jié)構(gòu)，包括基礎(chǔ)隔震層、附加質(zhì)量塊和耗能構(gòu)件，附加質(zhì)量塊通過提供水平剪切剛度的連接部件設(shè)于基礎(chǔ)隔震層的下部，附加質(zhì)量塊下部與地面之間通過耗能構(gòu)件相連，附加質(zhì)量塊底部設(shè)有滑動支座并由滑動支座支撐。區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)將耗能構(gòu)件設(shè)置于基礎(chǔ)隔震層與地面之間，本發(fā)明在基礎(chǔ)隔震層底部加入附加質(zhì)量塊，且將耗能構(gòu)件設(shè)置于質(zhì)量塊與地面之間，便于安裝，主結(jié)構(gòu)的頻域響應(yīng)函數(shù)峰值更低，減震效果更優(yōu)；附加質(zhì)量塊自身運動行程小，可節(jié)約空間；附加質(zhì)量塊直接置于地面的滑動支座上，不需要建筑結(jié)構(gòu)承受其重量，可采用質(zhì)量較大的附加質(zhì)量塊，提高減震效果。

技術(shù)研發(fā)人員：項平;賈良玖
受保護(hù)的技術(shù)使用者：同濟(jì)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.03.27
技術(shù)公布日：2017.07.28