一種減隔震混合控制結構的制作方法

本發明屬于減震技術領域，具體涉及一種減隔震混合控制結構。

背景技術：

依據抗震減災技術，可將結構大致分為三大類：抗震結構、減震結構和隔震結構。抗震結構主要通過結構構件自身的承載和耗能能力來抵抗地震力；減震結構則主要通過阻尼器等耗能構件來吸收地震傳給結構的能量，從而達到保護主體結構的目的；而隔震結構主要通過基礎或中間層隔開等技術來增大結構的自振周期，以避開地震的卓越周期，從而減小結構自身的地震響應。隔震結構在1995年日本神戶地震中表現出顯著的減震效果，近年來隔震技術和隔震結構的數量與規模發展迅速，并已在高層建筑中應用。

近年來，減震結構與隔震結構的應用得到了迅猛的發展，但也發現了不少新的有待解決的問題。在巨大長周期地震動中，由于共振隔震層產生過大變形，導致隔震結構與隔震基礎的擋墻之間發生碰撞，從而產生較大的沖擊加速度而對隔震支座和結構構件造成損壞。此外，高層建筑中采用基礎隔震支座，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生破壞。

被廣泛應用于機械學科的調諧質量阻尼器可有效減少共振響應，它通過調節彈簧剛度及連接阻尼大小使附加質量塊與主結構的振動頻率相近，從而使振動能量從主結構傳遞到附加質量塊，以減少主結構的振動響應。在建筑結構領域已采用調諧質量阻尼器對高層建筑的風振響應及中小震下的地震響應進行控制，然而傳統的小質量比的調諧質量阻尼器僅對某個頻率下的振動響應有較好的控制效果，對寬頻域或卓越周期遠離主結構基頻的地震動下的結構響應控制效果并不理想。

技術實現要素：

本發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構，可廣泛應用于房屋建筑、橋梁等結構的抗震設計以及加固改造中。

本發明的目的通過以下技術方案實現：

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

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，所述的附加質量塊設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極低，上下滑動面板之間可發生相對自由滑動。

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。

所述的基礎隔震層底部設有隔震支座。

本發明減隔震混合控制結構，可有效控制基礎隔震結構中的基礎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構樓層絕對加速度。該結構可同時降低上部主結構的加速度頻域響應函數峰值，而如果直接在基礎隔震層與地面之間安裝耗能構件，由于耗能構件有一定的剛度，會提高基礎隔震層的剛度，使隔震結構周期變短，這樣隔震結構的基頻與高頻接近，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力的主動式作動器。附加質量塊底部與地面之間用滑動支座相連，附加質量塊的重量不需要上部主結構承受，可采用質量較大的附加質量，提高減震效果及魯棒性，并降低運動行程。

區別于現有技術將耗能構件設置于基礎隔震層與地面之間，本發明在基礎隔震層底部加入附加質量塊，且將耗能構件設置于質量塊與地面之間，便于安裝，主結構的頻域響應函數峰值較低，減震效果更優。同時，附加質量塊自身運動行程小，可節約空間。本發明附加質量塊直接置于地面的滑動支座上，不需要建筑結構承受其重量，可采用質量較大的附加質量塊，進一步提高減震效果。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖；

圖2為本發明滑動支座的結構示意圖；

圖中：1-基礎隔震層；2-附加質量塊；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-耗能構件。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。

實施例1

一種減隔震混合控制結構，如圖1所示，包括基礎隔震層1、附加質量塊2和耗能構件6，基礎隔震層1底部設有隔震支座4，附加質量塊2通過提供水平剪切剛度的連接部件3設于基礎隔震層1的下部，連接部件3采用天然橡膠支座，附加質量塊2下部與地面之間通過耗能構件6相連，耗能構件6采用粘滯型阻尼器，附加質量塊2底部設有滑動支座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之間設有橡膠墊層55，上滑動面板53覆有聚四氟乙烯層，摩擦系數低，下滑動面板54為不銹鋼板。該結構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，又可不增加或進一步減少上部結構樓層絕對加速度，同時，可采用質量大的附加質量塊，增加減震效果，質量塊本身最大運動行程不到1米，節約空間，易于實現。

技術特征：

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

技術研發人員：項平;賈良玖
受保護的技術使用者：同濟大學
技術研發日：2017.03.27
技術公布日：2017.07.28