本项创新技术介绍了一种新型自适应抗震韧性支座,其结构由上支座板、下支座板及两者间的弹性座和四个耗能构件组成,耗能构件环绕弹性座布置。该支座的设计旨在提升结构的抗震性能,通过耗能构件的有效分布,实现对地震能量的高效吸收和耗散。
背景技术
现有减隔震支座主要有橡胶型、滑动型、复合型三类。
橡胶隔震支座是由多层钢板与橡胶交替叠合而成,钢板作为橡胶支座的加劲材料,改变了橡胶体竖向刚度较小的特点,使之既能降低水平地震作用,又能承受较大竖向荷载。由于橡胶作为弹性体,耗能性不足,因此通常在支座中加入铅芯。铅芯橡胶隔震支座既能够承担整个上部结构的竖向荷载,延长结构周期,又能提供一定的阻尼,使得下部结构(墩和墩台)的地震力重新分配,隔震层的位移也不会很大,具有很好的隔震效果。同时,铅芯橡胶隔震支座又具备一定的初始水平刚度,能够抵御荷载和制动荷载的作用。
滑动隔震支座是在隔震层中设置滑动材料,如低摩擦系数材料石墨、砂粒、滑石粉等,使基础只能向上部结构传递有限的地震力作用,起到保护上部结构的作用。其动力学特点是滑动前整个系统的自振周期与结构周期相同,一旦滑动之后,隔震层的刚度变得很小,整个系统的自振周期变得很大,因此从理论上来讲滑动隔震能避开绝大多数地震波产生的共振效应。此外,隔震层摩擦力做功,能消耗结构的振动能量,增加结构阻尼,降低结构地震反应。
复合型隔震支座由于滑动摩擦支座本身并没有自复位能力,在大震时可能产生不可控制的位移;而叠层橡胶支座虽有自复位能力,但是阻尼有限,在耗散地震能量方面并无优势。目前采用的复合隔震支座包括橡胶支座与滑动支座的并联使用、橡胶支座和阻尼器的并联使用等,也包括同时具备弹性水平恢复力与阻尼的复合隔震装置。
上述三种常见的隔振支座均存在有一定的缺陷,例如,橡胶支座容易受温度变化、气温的变化、空气的氧化作用等而产生橡胶老化,正常荷载下橡胶也易产生变形,且普通橡胶支座无减隔震能力;减隔震橡胶支座的制作工艺复杂,造价相对较高,阻尼有限耗能较小;复合型隔震支座生产制造复杂,尤其是阻尼器安装复杂,成本很高。
实现思路