一种新型自复位装配式隔震框架结构的制作方法

本实用新型涉及建筑隔震减震技术领域，具体而言，涉及一种新型自复位装配式隔震框架结构。

背景技术：

我国是一个地震频发的国家，受太平洋板块、印度洋板块和菲律宾板块的挤压作用，造成了我国地址构造复杂，地震断裂带十分发育，而且地震活动的范围广、强度大、频率高。据不完全统计，在全球大陆地区的大地震中，大约有1/4到1/3是发生在我们国家。自1900年至20世纪末，我国已发生四级以上地震3800余次，其中6～6.9级地震460余次，7～7.9级地震99次，8级以上地震9次，再加上最近一次发生的汶川大地震，地震烈度直接达到12度，远远超过了本地的设防烈度。因此，如何抗震是我们在建筑设计中必须要考虑的问题。

同时，随着我国劳动力成本的不断提高和环境污染的不断加重，装配式建筑得到了国家高层领导的重视，它弥补了现浇结构的不足，它是将整个建筑拆分成多个构件，在工厂生产完毕之后，运送到现场拼装起来的一种建筑，具有污染低、施工周期短、精细化程度高、劳动力用量少等优点。但是，装配式建筑也有其不足之处，由于是拼装起来的，因此整体性没有现浇结构好，抗震性能较差，尤其对于装配式混凝土框架结构，其节点连接不好的话，很容易导致在地震作用下破坏，造成人员伤亡和财产损失。

近年来隔震技术在房屋建筑领域的应用也是非常的突出，而比较容易实现和有效的隔震方法就是采用隔震支座。目前国内外比较常用的几种隔震支座主要有橡胶隔震支座、摩擦滑移隔震支座和滚动隔震支座等。

橡胶隔震支座分为天然橡胶隔震支座，铅芯橡胶隔震支座和高阻尼橡胶隔震支座三类。橡胶隔震支座隔振效果明显，能够吸收到大部分地震能量，在多层和小高层混凝土建筑结构当中能够发挥很好的作用。但是橡胶隔震支座也有一些比较明显的缺点，橡胶隔震支座老化现象比较明显，有一定的服役期限，达到服役期限后，隔震效果就会严重降低，这样为了保证能够达到隔震作用，就得需要更换橡胶垫，在桥梁结构里面更换橡胶垫还相对容易一些，但是在房屋建筑里面就非常的麻烦，更换难度非常大，成本也比较高。另外，橡胶隔震支座的自复位功能很差，甚至是没有自复位功能，当经历一次地震作用之后，有可能隔震支座就会发生永久移位，失去了隔震功能，当地震再次来临的时候，就无法起到隔震的效果。

摩擦滑移隔震支座设置摩擦滑移元件和限位件，通过滑移运动产生的摩擦力而消耗地震能量。但是这种隔震方式也有其弊端，就是当地震过大导致位移偏大后容易造成限位元件的破坏，同时也需要单独设置复位机构，这使得施工难度非常大，自然建造成本也很高，因此其应用也并不广泛。

滚动隔震支座即在基础与上部结构之间铺设具有良好滑动性能的滚球或滚轴，使基础与建筑物之间产生相对滑动，并利用摩擦阻尼来消耗地震能，但是这种支座不具有自复位的功能，经历过一次地震之后就会永久性的失去隔震功能，因此应用也具有很大的局限性。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的在于针对上述问题，提供一种新型自复位装配式隔震框架结构。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下的技术方案：

一种新型自复位装配式隔震框架结构，包括复位板和设置于复位板上方的上部框架结构，二者通过液压阻尼器连接，复位板分为上部复位板和下部复位板，上部复位板底面和下部复位板顶面上对称设置有多个凹槽，上下凹槽形成空腔，空腔内设置有滚珠，滚珠与凹槽表面相接触。

进一步的，液压阻尼器顶部为方形钢板筒，方形钢板筒内壁焊接有抗剪栓钉，与上部框架结构浇筑连接在一起；

进一步的，液压阻尼器底部为垫板，上部复位板顶面上预埋钢板，垫板与上部复位板上预埋的钢板通过高强螺栓连接；

进一步的，上部复位板和下部复位板的接触面上均设置有滑动摩擦钢板；

进一步的，滑动摩擦钢板厚度为1-2cm；

进一步的，滑动摩擦钢板背面焊接有抗剪栓钉，滑动摩擦钢板与上下复位板同时浇筑。

本实用新型具有以下有益效果：

(1)本实用新型的上下复位板之间设置有滑动摩擦钢板和滚珠，滑动摩擦钢板在地震作用下能够起到耗能的作用，滚珠使其具有自复位功能；

(2)本实用新型在服役期间不会产生老化的现象，也不需要进行更换，完全能够保证达到建筑结构的设计使用年限，具有良好的经济效益；

(3)本实用新型在复位板和上部框架结构之间设置有液压阻尼器，液压阻尼器可以抵消掉当上下复位板发生相对位移时上部复位板的抬升位移，保证上部结构纹丝不动，达到居住者对房屋舒适度的要求。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图；

图2是液压阻尼器结构示意图；

其中，上述附图包括以下附图标记：1、上部框架结构；2、液压阻尼器；3、上部复位板；4、下部复位板；5、滚珠；6、方形钢板筒；7、垫板；8、抗剪栓钉。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，一种新型自复位装配式隔震框架结构，包括复位板和设置于复位板上方的上部框架结构1，二者通过液压阻尼器2连接，该液压阻尼器与常规阻尼器的区别在于，液压阻尼器顶部为方形钢板筒6，底部为垫板7，其他部分与常规阻尼器机构相同，其中方形钢板筒内壁焊接有抗剪栓钉8，与上部框架结构同时浇筑连接在一起；

复位板分为上部复位板3和下部复位板4，上部复位板顶面上预埋钢板，钢板与液压阻尼器底部的垫板通过高强螺栓连接。

上下复位板的厚度之和要满足相关基础设计规范的要求，还要满足上部框架结构相应的抗压承载力和抗冲切承载力，同时上下每块复位板的厚度还要满足如下要求：

A₁＝l×l-π×r₁²

式中：

P—上部框架结构的竖向荷载

A₁—冲切力的作用面积

l—复位板上单个凹槽的计算边长

r₁—冲切力作用面底部圆形的半径

f_t—复位板的抗拉强度

b_m—冲切破坏椎体斜裂面上下边长的平均值

上部复位板底面和下部复位板顶面上对称设置有多个凹槽，上下凹槽形成空腔，空腔内设置有滚珠5，滚珠与凹槽表面相接触，在上下复位板没有发生相对位移的时候，滚珠不参与受力，当上下复位板发生相对位移的时候，上部结构的重量全部由这些滚珠承受，所有滚珠的承载能力之和不能小于上部结构的总重，因此，滚珠的个数n要满足如下要求：

式中：

P—单个滚珠所分担的上部荷载

G—上部框架结构总重力荷载，可取G＝G_eq

q—滚珠的最大压应力

E₁、E₂—分别为复位板和滚珠材料的弹性模量

R、r—分别为凹槽的半径和滚珠的半径

滚珠的材质为超高强度钢制材料，或其他形式的超高强度和刚度的材料。

上部复位板和下部复位板的接触面上均设置有滑动摩擦钢板，滑动摩擦钢板的厚度为1-2cm，其背面焊接有抗剪栓钉，与上下复位板同时浇筑而成，在浇筑的时候能够保证与混凝土结合的更加牢固，同时也能够起到抗剪的作用。

滑动摩擦钢板的接触面要有一定的摩擦力，摩擦力大小要等于结构的总水平地震作用标准值，即：

F＝F_Ek，F_Ek＝α₁G_eq

式中：

F—摩擦力

F_Ek—结构总水平地震作用标准值

α₁—相应于结构基本自振周期的水平地震影响系数值，应按现行《建筑抗震设计规范》第5.1.1、第5.1.5条确定

G_eq—结构等效总重力荷载，单质点应取总重力荷载代表值，多质点可取总重力荷载代表值的85％

钢板之间接触面的摩擦系数要满足如下要求：

F＝μG

式中：

F—摩擦力

μ—摩擦系数

G—上部框架结构总重力荷载，可取G＝G_eq

本实用新型的上下复位板的凹槽内设置有超高强度滚珠，当上下复位板发生相对滑动的时候，上部复位板会向上抬升，由于上部复位板与上部框架结构通过液压阻尼器连接，这样由于液压阻尼器的作用抵消掉上部复位板的抬升位移，保证上部结构纹丝不动。达到居住者对房屋舒适度的要求。

本实用新型具有自复位功能，地震结束之后能够恢复到原来的状态，可以反复使用，同时水平地震作用下，上部结构不会发生振动或者出现任何方向的位移，理想状态下能够做到地震发生时也能够达到静止不动的效果，且不会对结构产生应力发生破坏；另外也不会发生老化的现象，不需要对其更换，在一定程度上能够降低造价，具有一定的经济效益。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。