以水平抗震为主的振震双控控制策略的制作方法

本发明属于建筑结构振动控制技术领域，具体涉及一种以水平抗震为主的振震双控控制策略。

背景技术：

目前缺乏以水平抗震和以竖向隔振相结合的系统性概念控制方法，也缺乏对两类控制方法的选择，在实际工程中多以只针对水平抗震或竖向隔振的设计为主。目前工程采用方法具有以下缺陷：

(1)只进行水平抗震造成竖向损害。目前广泛使用叠层橡胶，仅考虑水平地震荷载的作用，而对竖向隔振作用几乎不予考虑，存在竖向工业振动时会对叠层橡胶造成损害。

(2)只进行竖向隔振造成水平损害。当前广泛使用钢弹簧隔振器，仅考虑竖向工业振动，而对水平地震荷载几乎不予考虑，当发生地震产生水平震动时会对钢弹簧隔振器造成损害。

(3)传统抗震设计不能同时满足地震作用结构变形和振动控制要求。传统抗震设计一般采用增大截面面积和刚性基础，与结构使用功能需求相冲突，且冗余保护度低，改造升级难度大、工期长、造价高。

因此，需要新的技术和方法，已解至少部分决现有技术中存在的上述问题。

技术实现要素：

为弥补上述现有技术的不足，本发明提出了一种“以水平抗震为主”的振震双控控制策略，目的是在保障建筑结构及设备安全的前提下，再进行功能性和舒适度的设计，以确保建筑物在地震作用下不被破坏，在工业振动过程中不影响生产质量以及人的日常生活品质，从而实现建筑物振震双控的设计目标。

根据本发明的一方面，提供一种以水平抗震为主的振震双控控制策略，包括

在建筑物的基础梁(10)上设置叠层橡胶隔振器(20)，用于水平向抗震；

在叠层橡胶隔振器(20)上设置竖向隔振器(30)，用于支撑建筑物的柱(40)并增强竖向隔振；以及

在建筑物的基础梁与框架梁(50)之间设置粘滞阻尼器(60)，以增强水平抗震，使得建筑物同时在水平和竖向满足双控要求。

根据本发明的实施方案，所述竖向隔振器(30)为聚氨酯隔振垫。

根据本发明的实施方案，所述粘滞阻尼器(60)为圆柱状筒式粘滞阻尼器或、液压式粘滞阻尼器。

根据本发明的另一方面，提供一种以水平抗震为主的振震双控结构，包括：

在建筑物的基础梁(10)上设置的叠层橡胶隔振器(20)，用于水平向抗震；

在叠层橡胶隔振器(20)上设置的竖向隔振器(30)，用于支撑建筑物的柱(40)并增强竖向隔振；以及

在建筑物的基础梁与框架梁(50)之间设置的粘滞阻尼器(60)，以增强水平抗震，使得建筑物同时在水平和竖向满足双控要求。

根据本发明的实施方案，所述竖向隔振器(30)为聚氨酯隔振垫。

根据本发明的实施方案，所述粘滞阻尼器(60)为圆柱状筒式粘滞阻尼器或、液压式粘滞阻尼器。

本发明设计思维包括采用“以水平抗震为主”的设计原则，使层间位移角达到限值以内，同时增加聚氨酯减振垫满足竖向隔振要求。该发明主要适用于轨道交通、工业建筑、精密加工、电子工业、航空航天、大科学装置、光学检测、能源工程等有振震双控需求的建筑物，此技术发明具有以下特征：

1、加强水平抗震：在原有叠层橡胶的基础上，增添水平向粘滞阻尼器，进一步加强了水平抗震能力，确保建筑物在地震中不被破坏。

2、增设竖向隔振：增设聚氨酯隔振垫，减小工程振动，充分考虑建筑及设备的使用功能和人员舒适度，并通过结构安全设计。

3、同时满足双控：按照震害控制优先的原则，进行水平向隔震，通过增设聚氨酯隔振垫进行振动控制，并增加粘滞阻尼技术，确保地震和工程振动的过程中建筑及隔震(振)装置完好无损，在水平和竖向同时满足双控要求。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。本发明的目标及特征考虑到如下结合附图的描述将更加明显，附图中：

图1为根据本发明一个实施方案的以水平抗震为主的振震双控控制策略流程示意图；

图2为根据本发明一个实施方案的以水平抗震为主的振震双控结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一种地铁临近古建筑振动控制结构及设计方法作进一步阐述。以下的说明本质上仅仅是示例性的而并不是为了限制本发明。

图1为根据本发明一个实施方案的以水平抗震为主的振震双控控制策略流程示意图；图2为根据本发明一个实施方案的以水平抗震为主的振震双控结构示意图。参考图1-2，根据抗震(防振)信息需求表，针对建筑物进行传统的抗震设计，该抗震设计一般以水平隔震为主，通常在建筑物的基础梁(10)与柱(40)之间设置叠层橡胶隔振器(20)，叠层橡胶隔振器(20)具有较高的竖向承载力和竖向刚度，以及很强的水平变形能力和恢复力。此时，利用本发明的方法策略，来判断该抗震设计是否满足振动控制要求。

目前缺乏以水平抗震和以竖向隔振相结合的系统性概念控制方法，也缺乏对两类控制方法的选择，因此在实际工程中多以只针对水平抗震或竖向隔振的设计为主。因此，当不满足振动控制要求时，在叠层橡胶隔振器(20)上进一步设置竖向隔振器(30)，例如可以是为聚氨酯隔振垫等，聚氨酯隔振垫为一种合成高分子材料的隔振装置，具高承载力和优越的隔振性能，由此增强竖向隔振水平，达到控制要求。

之后根据使用变形条件，进一步判断设计是否满足隔振器的变形要求。如果不满足，则进一步在建筑物的基础梁(10)与框架梁(50)之间设置的粘滞阻尼器(60)，以增强水平抗震，使得建筑物同时在水平和竖向满足双控要求。所述粘滞阻尼器(60)例如为圆柱状筒式粘滞阻尼器或、液压式粘滞阻尼器等，其通过流体通过节流孔时产生节流阻力的原理，增加水平向抗震能力。

本发明以水平向抗震为主的策略。对受振震双重影响中以隔地震为主的结构或构件，采用以水平抗震为主的设计，在原有叠层橡胶隔震器的基础上，增设水平向粘滞阻尼器，加强水平抗震能力。

同时考虑竖向抗振。对受振震双重影响中以隔地震为主的结构或构件，在满足水平抗震要求的基础上，增加聚氨酯隔振垫，使层间位移角满足要求，最终达到竖向抗振的目的。

并且同时对地震和工程振动进行控制。面向地震设防要求，采用叠层橡胶隔震方案设计进行隔震设计，外加聚氨酯隔振垫进行减隔振，再根据使用变形条件，配置粘滞阻尼器耗能减震，并通过不断优化最终实现对地震和振动作用的消减。在现有产品研制技术基础上，开展深度的隔振(震)与耗能限位产品集成化。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

技术特征：

1.一种以水平抗震为主的振震双控控制策略，其特征在于，包括：

在建筑物的基础梁(10)上设置叠层橡胶隔振器(20)，用于水平向抗震；

在叠层橡胶隔振器(20)上设置竖向隔振器(30)，用于支撑建筑物的柱(40)并增强竖向隔振；以及

在建筑物的基础梁与框架梁(50)之间设置粘滞阻尼器(60)，以增强水平抗震，使得建筑物同时在水平和竖向满足双控要求。

2.根据权利要求1所述的以水平抗震为主的振震双控控制策略,其特征在于，所述竖向隔振器(30)为聚氨酯隔振垫。

3.根据权利要求1所述的以水平抗震为主的振震双控控制策略,其特征在于，所述粘滞阻尼器(60)为圆柱状筒式粘滞阻尼器或、液压式粘滞阻尼器。

4.一种以水平抗震为主的振震双控结构，其特征在于，包括：

在建筑物的基础梁(10)上设置的叠层橡胶隔振器(20)，用于水平向抗震；

在叠层橡胶隔振器(20)上设置的竖向隔振器(30)，用于支撑建筑物的柱(40)并增强竖向隔振；以及

在建筑物的基础梁与框架梁(50)之间设置的粘滞阻尼器(60)，以增强水平抗震，使得建筑物同时在水平和竖向满足双控要求。

5.根据权利要求4所述的以水平抗震为主的振震双控结构,其特征在于，所述竖向隔振器(30)为聚氨酯隔振垫。

6.根据权利要求4所述的以水平抗震为主的振震双控控制策略,其特征在于，所述粘滞阻尼器(60)为圆柱状筒式粘滞阻尼器或、液压式粘滞阻尼器。

技术总结
本发明提供了一种以水平抗震为主的振震双控控制策略以及结构，其特征在于，所述控制策略包括在建筑物的基础梁(10)上设置叠层橡胶隔振器(20)，用于水平向抗震；在叠层橡胶隔振器(20)上设置竖向隔振器(30)，用于支撑建筑物的柱(40)并增强竖向隔振；以及在建筑物的基础梁与框架梁(50)之间设置粘滞阻尼器(60)，以增强水平抗震，使得建筑物同时在水平和竖向满足双控要求。

技术研发人员：徐建;胡明祎;杜林林;秦敬伟;黄伟;兰日清;王辛;张文杰;王进沛;李帅鹏;王一欣;李康;吕新昊;司轶凡
受保护的技术使用者：国机集团科学技术研究院有限公司
技术研发日：2021.02.10
技术公布日：2021.07.23