一种适应结构隔震抗风的变刚度隔震层刚度控制机构制造技术

本发明专利技术公开了一种适应结构隔震抗风的变刚度隔震层刚度控制机构，包括与上部结构相连的上法兰盘、与底部基础结构相连的下法兰盘、设置在上法兰盘和下法兰盘中空部之间的销键，所述销键能在上法兰盘、下法兰盘中空部之间上下移动且销键的高度大于上法兰盘与下法兰盘之间的间隔距离，以及固定销键不动或者控制销键向下运动的控制装置。本发明专利技术的隔震层刚度控制机构，能自动变换隔震层的刚度，既能有效抗风，又能有效防震。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种适应结构隔震抗风的变刚度隔震层刚度控制机构，包括与上部结构相连的上法兰盘、与底部基础结构相连的下法兰盘、设置在上法兰盘和下法兰盘中空部之间的销键，所述销键能在上法兰盘、下法兰盘中空部之间上下移动且销键的高度大于上法兰盘与下法兰盘之间的间隔距离，以及固定销键不动或者控制销键向下运动的控制装置。本专利技术的隔震层刚度控制机构，能自动变换隔震层的刚度，既能有效抗风，又能有效防震。【专利说明】一种适应结构隔震抗风的变刚度隔震层刚度控制机构
本专利技术涉及结构抗震抗风领域，特别涉及一种适应结构隔震抗风的变刚度隔震层刚度控制机构。
技术介绍
建筑物抵抗地震有两个途径，其一是抗，即增加结构的强度，使结构在预期烈度的地震作用下，保证结构的安全(如图1、图3);另一种是放，即在主体结构和基础之间设置水平刚度很小的隔震层，使主体结构与大地在水平方向基本隔离，地震的能量不易传到主体结构，从而避免主体结构破坏(如图2、图4)。对主体结构而言，隔震层的水平刚度越小，上部结构的地震反应越小。也就是说，对地震作用而言，隔震层的水平刚度越小对上部结构越有利(如图4)。另一方面，结构是要抵抗风荷载的。且结构遭遇强风的概率比遭遇强震的概率要高得多。对结构抗风来说，设置隔震层是不利的，隔震层的水平刚度越小对上部结构越不利(如图5、图6)。因此，采用普通隔震层的隔震结构，隔震层的水平刚度是兼顾结构隔震和抗风两方面而取一个折中值。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种适应结构隔震抗风的变刚度隔震层刚度控制机构。本专利技术的目的通过以下的技术方案实现:一种适应结构隔震抗风的变刚度隔震层刚度控制机构，包括与上部结构相连的上法兰盘、与底部基础结构相连的下法兰盘、设置在上法兰盘和下法兰盘中空部之间的销键，所述销键能在上法兰盘、下法兰盘中空部之间上下移动且销键的高度大于上法兰盘与下法兰盘之间的间隔距离，以及固定销键不动或者控制销键向下运动的控制装置。这些装置构成刚度控制机构。刚度控制机构的刚度与隔震支座的刚度并联。所述的控制装置包括设置在上法兰盘和下法兰盘之间间隔处的用于夹持销键的弹性支架、卡住弹性支架的首尾端的活动卡件、固定在下法兰盘上的支杆、置于支杆上的钢球，以及连接钢球与活动卡件的软绳，所述软绳的长度大于活动卡件与钢球的垂直距离，小于活动卡件与钢球的垂直距离、支杆的高度之和，所述弹性支架与下法兰盘固定连接。其中的钢球还可以为其他质量较大、其他形状的物体，选择钢球的原因是因为钢的密度较大，在同等质量的情况下其体积较小，置于支杆上状态较稳定，同时钢材比较普遍，价格较低，选择球状是因为球状体对水平的扰动更敏感，在发生地震时能从支杆上滚落下来，完成预设动作；活动卡件卡住弹性支架后，弹性支架夹持住销键，对销键形成有效的支撑，此时上法兰盘、下法兰盘之间的中空部均有销键，上法兰盘、下法兰盘之间的相对水平位移被限制，二者之间的水平刚度非常大，有利于抵抗强风，适用于地震未发生的状态；当地震发生时，由于支杆仅向钢球提供竖向支承作用，在地震的作用下，钢球失稳从支杆上跌落，带动活动卡件从弹性支架的首尾端脱落，弹性支架失去对销键的夹持，销键失去支撑则下落至下法兰盘，上法兰盘中空部此时没有销键，上法兰盘、下法兰盘之间的相对水平位移则不再被限制，二者之间的水平刚度变小，有利于防震，地震的能量不易传到主体结构，从而避免主体结构破坏。所述的支杆顶部设置一个与钢球大小相适应的浅槽。钢球置于浅槽中，能有效避免非地震的轻微水平扰动所导致的误判，同时槽较浅，又不会在地震真正发生时，钢球不从支杆上滚落下来，不完成预设动作。所述的弹性支架为对称曲线形，在活动卡件将其卡住时能将销键固定在上、下法兰盘之间；当活动卡件与其脱离时能自动张开，失去固定销键的作用。弹性支架的设置为对称曲线形，其目的是使夹持销键的效果更好，同时活动卡件与弹性支架脱离时释放销键更方便。所述的控制装置包括下法兰盘开有的K个横向小孔、置于K个小孔中的K个限位滑杆、在下法兰盘的外侧K个横向小孔的出口处设置内侧带有条形槽的限位环、与限位环底部连接的M个电磁铁、包裹电磁铁下部的电磁铁线圈、与电磁铁线圈相连的电路，以及压在电路常开开关上的球，其中K > 2，M > K。其中限位小孔中的限位滑杆在限位环的约束下不能向外侧移动，从而形成对销键的有效支承，而使上法兰盘、下法兰盘之间的中空部同时存在销键，同时销键的重力作用使得限位滑杆有向外移动的趋势及作用力，该作用力阻止带有条形槽的限位环下滑，此时上法兰盘、下法兰盘之间的相对位移被限制，二者之间的水平刚度非常大，有利于抗风；在地震发生时，地面的振动、摇摆使压在电力常开开关上的钢球滚落，常开开关导通，电路工作，电磁铁线圈通电，电磁铁铁芯受到向下的电磁力，在电磁铁铁芯重力和电磁力的共同作用下，电磁铁铁芯带着与之连接的限位环向下运动，限位环被拉下后，限位滑杆失去限位环的约束并在销键的重力作用下向外滑动，进而销键因失去限位滑杆的支承作用而落入下法兰盘的中空部，此时上法兰盘中空部此时没有销键，上法兰盘、下法兰盘之间的相对水平位移则不再被限制，二者之间的水平刚度变小，有利于防震，地震的能量不易传到主体结构，从而避免主体结构破坏。所述的电路，还串联一个常闭开关，常闭开关位于销键的正下方。当销键下落后，常闭开关在销键的重力作用下断开，电磁铁线圈的电源被切断二停止工作，避免了电能的浪费。所述的控制装置包括销键中间设置的内孔、穿过内孔且内侧带有螺纹的支承销键装置、与内侧螺纹相适应的丝杆、与丝杆相连接的步进电机、控制步进电机工作的计算机，以及与计算机相连的加速度传感器，还包括限制销键相对于下法兰盘自由旋转的装置、限制支承销键装置在内孔中自由旋转的装置。在正常情况下，丝杆旋接于销键纵向开的内侧带螺纹的小孔，此时上法兰盘、下法兰盘之间的中空部同时存在销键，上法兰盘、下法兰盘之间的相对位移被限制，二者之间的水平刚度非常大，有利于抗风；当地震发生时，地面振动信息被加速度传感器捕捉，并传输至计算机，当加速度值达到一定的值以后，计算机发出指令，步进电机工作，步进电机带动丝杆回缩，直至完全脱离销键，销键失去支承而下落至下法兰盘的中空部，此时上法兰盘中空部此时没有销键，上法兰盘、下法兰盘之间的相对水平位移则不再被限制，二者之间的水平刚度变小，有利于防震，地震的能量不易传到主体结构，从而避免主体结构破坏。所述的步进电机，设置在丝杆的正下方，所述的销键下部设置有与步进电机大小相对应的凹槽。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点和有益效果:A、对隔离地震的作用而言，隔震层水平刚度越小，其隔震效果越好。但设置隔震层对于抗风而言是不利的。故对抗风而言，隔震支座水平刚度越大越好。传统隔震结构的隔震层既要兼顾隔震效果，又要兼顾抗风效果，故其水平刚度既不能太大，也不能太小。这样，传统隔震结构在地震作用下结构性能虽优于普通结构，但在风荷载的作用下，其结构性能反而不如普通结构。本专利技术的变刚度隔震层在风荷载作用下，隔震支座不起隔震作用，结构性能与普通结构相同；而在水平地震作用下，隔震支座起着隔震作用，结构的性能等同于隔震结构。另外，因在风荷载作用下隔震层不起作用，故可将隔震支座本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适应结构隔震抗风的变刚度隔震层刚度控制机构，其特征在于：包括与上部结构相连的上法兰盘、与底部基础结构相连的下法兰盘、设置在上法兰盘和下法兰盘中空部之间的销键，所述销键能在上法兰盘、下法兰盘中空部之间上下移动且销键的高度大于上法兰盘与下法兰盘之间的间隔距离，以及固定销键不动或者控制销键向下运动的控制装置。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：舒宣武，
申请(专利权)人：华南理工大学建筑设计研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44