极震下三维多阶退让阻挡建筑不倒结构的制作方法

本发明属于防震技术领域，尤其涉及极震下三维多阶退让阻挡建筑不倒结构。

背景技术

我国是个地震灾害多发的国家，随着我国经济建设的发展，国家抗震设防标准不断提高，大量既有建筑物的抗震能力都不满足现有的抗震设防水准，亟待进行抗震加固。

与一般载荷作用效应与结构物特性基本无关的特征相比，地震作用效应与结构自身的动力特性显著相关。另一方面，地震具有极大不确定性，就目前人们的知识水平，无法准确预测未来地震作用的大小。为避免过于浪费，现有技术中提出有结构抗震理论：

结构抗震加固主要有如下方法：

(1)提高结构抗侧力构件的承载力，如增加剪力墙、增设支撑、增大构件截面尺寸等，但是这种方法往往同时也增加了结构刚度，地震作用也相应的增大。

(2)增加结构构件延性，如包裹frp布约束混凝土柱，在构件间设置分离缝改变构件的受力破坏形态等。

有些加固方法可同时提高结构抗震承载力和延性，如增大构件截面和包钢板加固，这种加固方法通常对框架柱加固应用角度，另外，改变构件破坏模式的加固方法也具有这种效果，如对构件的抗剪承载力进行加固，使之转化为延性较好的受弯破坏模式，一方面提高了构件的承载力，另一方面由于破坏模式的改变，构件的延性得到显著改善。

现有的结构消能减震加固主要是通过增加结构阻尼器来达到减小结构地震响应的目的，属于一种间接抗震加固方法，这种方法通常不需要对原结构构件进行较多的加固处理，具有较大适用性，但是这种增设阻尼器的方式必然带来成本的增加。

另外现有的隔震加固方法，是在结构基础部位设置专门的隔离层，阻止地面运动向上部结构传递。从抗震原理来看，实际上是增大结构周期，减小上部结构地震响应，这是一种间接抗震加固方法。隔震层具有两个功能：(1)具有较大的竖向承载力，以承受上部结构的重量；(2)具有较小的水平刚度，以使上部结构产生的水平地震力足够小。

现有的隔震器有夹层橡胶隔震垫、滑移隔震、滚珠或辊轴隔震、悬吊隔震、摆动隔震以及弹簧隔震。

此外，专利文献一种房屋减震装置，申请号为201620600541.2公开了一种通过横向设置复位弹簧、纵向设置高强弹簧的装置来减震的装置，这种结构可以缓冲墙体受到的竖直作用力，也可缓冲墙体受到的水平作用力，但是这种方式的结构过于复杂，造成不能大规模使用。

专利文献一种钢管柱隔震减震装置，申请号201110030213.5公开了设置钢管柱作为隔震弹簧又起到柱的作用，采用常规建筑材料，在竖向不占用空间，并且具有良好的抗压性能、抗弯性能和抗剪性能，但是钢管柱起隔震弹簧的作用不能在一定程度上消能。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供极震下三维多阶退让阻挡建筑不倒结构，其包括用于房屋的隔震柱、用于房屋的阻尼柱、用于房屋减震的复合阻尼柱、用于房屋减震的结构、用于房屋减震的地下室的结构，能够仅使用钢管混凝土柱的弹性变位，实现隔震和/或减震的目的。

本发明采用如下技术方案：

一种用于房屋的隔震柱，包括布置于建筑物内部的钢管混凝土柱1，钢管混凝土柱1包括用于隔震的钢管和起固定、支撑作用的混凝土，钢管选用强度为q235以上的钢管，混凝土选用强度为c60以上的混凝土，混凝土填充于钢管管内，钢管截面形状为圆形或矩形，在钢管的外层嵌套一层钢管，其中外层钢管的强度大于内层钢管的强度，并且外层钢管嵌套内层钢管，布置分为嵌套于内层钢管的上下两端、嵌套于内层钢管的中部、内层钢管外层全部嵌套外层钢管，隔震柱的安装分为上下端均固定或者下端弹性固定。

本发明优选的技术方案是，所述的内层钢管强度选择q345～q460。

一种用于房屋的阻尼柱，包括布置于建筑物内部的钢管混凝土柱，钢管混凝土柱包括用于隔震的钢管和起固定、支撑作用的混凝土，混凝土填充于钢管管内，钢管截面形状为圆形，钢管选用低强度钢管，混凝土选用高强度混凝土，在钢管的外层嵌套一层钢管，其中外层钢管的强度小于内层钢管的强度，并且外层钢管嵌套钢管布置，分为嵌套于内层钢管的上下两端、嵌套于内层钢管的中部、内层钢管外层全部嵌套外层钢管，阻尼柱的安装分为上端、下端同时固定，或者上端固定，下端安装于混凝土基础的锥形槽内。

一种用于房屋减震的复合阻尼柱，包括布置于建筑物内部的钢管混凝土柱，钢管混凝土柱包括用于隔震的钢管和起固定、支撑作用的混凝土，钢管选用强度为q235以上的钢管材料，混凝土选用强度为c60以上的混凝土，混凝土填充于钢管管内，钢管截面形状为圆形，在钢管的外层嵌套一层钢管，外层钢管的强度为q100-q235，并且外层钢管嵌套钢管布置，分为嵌套于内层钢管的上下两端、嵌套于内层钢管的中部、内层钢管外层全部嵌套外层钢管，复合阻尼柱的安装为上端固定，下端安装设置有约束锥的混凝土基座上，其中约束锥内的最大转角θp0，δ0＝h1θpo，h1为锥体高度，弹塑性变形与力的对应关系，由γm可找到μp，钢管混凝土柱，上下固定δue为弹塑性临界位移，

地下室地面上铺设抗浮板，复合阻尼柱与复合阻尼柱之间用扁钢安全带固接。

更进一步的，所述的约束椎上还浇灌有退让的v形阻挡椎，其边沿至钢管混凝土柱1的距离为δ1。

一种用于房屋减震的结构，一种用于房屋的隔震柱，包括布置于建筑物内部的钢管混凝土柱，钢管混凝土柱包括用于隔震的钢管和起固定、支撑作用的混凝土，钢管选用强度为q235以上的钢管，混凝土选用强度为c60以上的混凝土，混凝土填充于钢管管内，钢管截面形状为圆形或矩形，在钢管的外层嵌套一层钢管，其中外层钢管的强度大于内层钢管的强度，并且外层钢管嵌套内层钢管，布置分为嵌套于内层钢管的上下两端、嵌套于内层钢管的中部、内层钢管外层全部嵌套外层钢管，隔震柱的安装分为上下端均固定或者下端弹性固定，阻尼筋选用低强度粗钢筋，安装时，一部分安装于屋内的横梁，另一部分安装于屋内下部的钢管混凝土柱内，并且阻尼筋均采用成对安装。

一种用于房屋减震的结构，包括布置于建筑物内部的钢管混凝土柱，钢管混凝土柱包括用于隔震的钢管和起固定、支撑作用的混凝土，混凝土填充于钢管管内，钢管截面形状为圆形，钢管选用低强度钢管，混凝土选用高强度混凝土，在钢管的外层嵌套一层钢管，其中外层钢管的强度小于内层钢管的强度，并且外层钢管嵌套钢管布置，分为嵌套于内层钢管的上下两端、嵌套于内层钢管的中部、内层钢管外层全部嵌套外层钢管，阻尼柱的安装分为上端、下端同时固定，或者上端固定，下端安装于混凝土基础的锥形槽内，阻尼筋选用低强度粗钢筋，安装时，一部分安装于屋内的横梁，另一部分安装于屋内下部的钢管混凝土柱内，并且阻尼筋均采用成对安装。

一种用于房屋减震的结构，包括布置于建筑物内部的钢管混凝土柱，钢管混凝土柱包括用于隔震的钢管和起固定、支撑作用的混凝土，钢管选用强度为q235以上的钢管材料，混凝土选用强度为c60以上的混凝土，混凝土填充于钢管管内，钢管截面形状为圆形，在钢管的外层嵌套一层钢管，外层钢管的强度为q100-q235，并且外层钢管嵌套钢管布置，分为嵌套于内层钢管的上下两端、嵌套于内层钢管的中部、内层钢管外层全部嵌套外层钢管，复合阻尼柱的安装为上端固定，下端安装设置有约束锥的混凝土基座上，其中约束锥内的最大转角θp0，δ0＝h1θpo，h1为锥体高度，弹塑性变形与力的对应关系，由γm可找到μp，钢管混凝土柱，上下固定δue为弹塑性临界位移，式中μp应在5～10取值，阻尼筋选用低强度粗钢筋，安装时，一部分安装于屋内的横梁，另一部分安装于屋内下部的钢管混凝土柱内，并且阻尼筋均采用成对安装。

一种用于房屋减震的2层地下室的结构，其中包括布置于建筑物内部的钢管混凝土柱，钢管混凝土柱包括用于隔震的钢管和起固定、支撑作用的混凝土，钢管选用强度为q235以上的钢管材料，混凝土选用强度为c60以上的混凝土，混凝土填充于钢管管内，钢管截面形状为圆形，在钢管的外层嵌套一层钢管，外层钢管的强度为q100-q235，并且外层钢管嵌套钢管布置，分为嵌套于内层钢管的上下两端、嵌套于内层钢管的中部、内层钢管外层全部嵌套外层钢管，复合阻尼柱的安装为上端固定，下端安装设置有约束锥的混凝土基座上，其中约束锥内的最大转角θp0，δ0＝h1θpo，h1为锥体高度，弹塑性变形与力的对应关系，由γm可找到μp，钢管混凝土柱，上下固定δue为弹塑性临界位移，复合阻尼柱和地下室侧壁之间通过扁钢锚拉固定。

一种用于房屋减震的1层地下室的结构，其中包括布置于建筑物内部的钢管混凝土柱1，钢管混凝土柱1包括用于隔震的钢管和起固定、支撑作用的混凝土，钢管选用强度为q235以上的钢管材料，混凝土选用强度为c60以上的混凝土，混凝土填充于钢管管内，钢管截面形状为圆形，在钢管的外层嵌套一层钢管，外层钢管的强度为q100-q235，并且外层钢管嵌套钢管布置，分为嵌套于内层钢管的上下两端、嵌套于内层钢管的中部、内层钢管外层全部嵌套外层钢管，复合阻尼柱的安装为上端固定，下端安装设置有约束锥的混凝土基座上，其中约束锥内的最大转角θp0，δ0＝h1θpo，h1为锥体高度，弹塑性变形与力的对应关系，由γm可找到μp，钢管混凝土柱，上下固定δue为弹塑性临界位移，地下室地面上铺设抗浮板，复合阻尼柱与复合阻尼柱之间用扁钢安全带固接。

本发明的有益效果：

1.本发明实施例1选用高强度的钢管和高强度的混凝土，组合形成一种抗压、抗弯、抗剪的隔震柱，在隔震柱上设置高强度复合钢管，强化隔震柱的截面，提高隔震柱的抗力。

2.本发明实施例2的另一种实施方式给出了一种低强度的钢管和高强度的混凝土，组合形成一种屈服退让的耗能的阻尼柱，同时在阻尼柱的外层套设低强度的复合钢管，实现隔震和减震的双重功能。

3.本发明实施例3-5提出在梁上安装错位锚拉筋通过锚拉连接筋与隔震柱相连的房屋减震结构，通过锚拉筋的耗能实现减震。

4.本发明实施例6给出一种布置于地下室的利用复合阻尼柱形成的隔震结构，通过设置锚拉扁钢，从而实现屈服退让消耗地震波的能量。

附图说明

图1(a)、图1(b)、图1(c)为本发明实施例1的结构示意图；

图2(a)、图2(b)为本发明的实施例2未强化的结构示意图；

图3为本发明实施例3未强化的结构示意图；

图4为实施例4-实施例6中的任意一种安装结构；

图5为本发明实施例7结构示意图；

图6为本发明实施例8结构示意图；

图7为本发明地震作用柱根部微小进入塑性的示意图

图8为钢管混凝土变形、弯矩三折线示意图；

图9为隔震柱的变形曲线图；

图10为第二次阻挡结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

引入地震作用的力，作用或位移的表达式

地震作用产生的力矩为：

隔减震系数为

凡是用抗规上的符号，其定义如抗规解释，用抗规上的公式亦如抗规上的解释。

地震作用产生的力矩：

重力作用偏心产生的力矩：

一般

均匀结构

重力初始偏心产生的力矩为：

∑∑eijnij或e0∑nj

柱底弯曲之总量

∑mcdj或∑γmj·mcdj是最有效的阻倾力矩。

梁端屈服弯矩，对框架柱，是柱的匡扶力矩，边柱的匡扶力矩仅有一个，中间柱则有左右两个：

∑∑(mr+ml)ij或∑∑γmj(mγ+ml)ij

由于数量很多，所以阻倾效果较好，

轴力增量由边梁端剪力构成，层数少可忽略

轴力增量，由端剪力所构成。

∑∑δnij·b

边跨梁产生的轴力增量、斜拉条屈服产生的柱轴力增量

平衡条件，力矩平衡式：

∑∑γmj(mγ+ml)ij-∑δnj·b＝0

由于所求的目标是极限的承载能力对应的地震作用，所有多处屈服和塑性铰，很多次超静定的结构变成了静定或几乎静定问题，位移协调性和连续性因弹塑性变形而自动解决。分析上得到空前的简化。仅用平衡条件就可将绝大多数内力求出，并求出各阶段的抗力。临倒时的刚度、周期、位移。

并且根据中国地震动参数区划分图“gb18306-2015”提出的数据，基本地震动的峰值加速度[αmax]，在二类场地的地震影响系数峰值分为常遇、基本、罕遇和极罕遇。

制定四种表格如下：

[αmax]列表(二类场地)

其他场地(二类以外的场地)分别按此标准的e1表调整。2016年6月1日，正式实施新版地震动参数区划图“gb18306-2015”在罕遇地震之后又增加一级罕遇地震档。极罕遇地震是小概率事件，但后果是地震灾害下不可接受的事件。

使用[αmax]作为罕遇与极罕遇之峰值加速度。

实施例1-实施例3公开3种不同强度体系的钢管混泥土柱

实施例1

如图1所示，一种用于房屋的隔震柱，包括设置于建筑物底层的钢管混凝土柱，钢管混凝土柱包括用于隔震的钢管和起固定、支撑作用的混凝土，钢管选用强度为q235以上的材料，如q235-q460，焊管或热轧管，截面形状为圆环或方框，混凝土选用c60以上的流动混凝土。

由于柱的刚度与支柱的安装形式有关，而现有安装方式普遍采用上下端均固定或者下端弹性固定。

因为柱高的三次方与刚度成反比，即加大柱高是降低刚度的最好办法，但是刚度过低会造成二阶效应，所以按高规

是要控制的，不让刚度过低，这类柱是高强度、高延性、合理的低刚度和低轴压比。

普通的高强隔震柱是等截面的，在弯矩比较大的位置设高强复合钢管可以强化截面，提高其抗力，这种强化隔震柱分为三种：一种是柱的上下端强化；一种是柱的中部强化；另一种是整体柱强化，即在钢管的外层嵌套一层钢管，其中外层钢管的强度大于内层钢管的强度，并且外层钢管嵌套内层钢管，布置分为嵌套于内层钢管的上下两端、嵌套于内层钢管的中部、内层钢管外层全部嵌套外层钢管，这种强化后对柱体的刚度增加很少，对抗力则增加约70％。

实施例2

如图2所示，一种用于房屋的阻尼柱，包括布置于建筑物内部的钢管混凝土柱，钢管混凝土柱包括用于隔震的钢管和起固定、支撑作用的混凝土，混凝土填充于钢管管内，钢管截面形状为圆形，钢管选用低强度钢管，低强度钢管的折剪系数为0.8-0.9，混凝土选用高强度混凝土，如强度为c60以上的混凝土，在钢管的外层嵌套一层钢管，其中外层钢管的强度小于内层钢管的强度，并且外层钢管嵌套钢管布置，分为嵌套于内层钢管的上下两端、嵌套于内层钢管的中部、内层钢管外层全部嵌套外层钢管，阻尼柱的安装分为上端、下端同时固定，或者上端固定，下端安装于混凝土基础的锥形槽内。

低强度钢管混凝土柱只要达到强度，柱就会产生屈服柱的屈服导致耗能和阻尼比的提升，钢管混凝土柱的屈服是双向的可以是反复的耗能杆。这耗能杆内填高强混凝土防止压屈的钢管壁内凹，钢管壁由于混凝土被压涨迫使钢管壁产生环向拉力，管壁屈服也不失稳(外凸)，此柱的拉区和压区均耗能，类似耗能支撑。

实施例3

如图3所示，一种用于房屋减震的复合阻尼柱，包括布置于建筑物内部的钢管混凝土柱，钢管混凝土柱包括用于隔震的钢管和起固定、支撑作用的混凝土，钢管选用强度为q235以上的钢管材料，混凝土选用强度为c60以上的混凝土，混凝土填充于钢管管内，钢管截面形状为圆形或矩形，在钢管的外层嵌套一层钢管，外层钢管的强度为q100-q235，并且外层钢管嵌套钢管布置，分为嵌套于内层钢管的上下两端、嵌套于内层钢管的中部、内层钢管外层全部嵌套外层钢管，复合阻尼柱的安装为上端固定，下端安装设置有约束锥的混凝土基座上，其中约束锥内的最大转角θp0，δ0＝h1θpo，弹塑性变形与力的对应关系，由γm可找到μp，钢管混凝土柱，上下固定δue为弹塑性临界位移，

地面上铺设抗浮板，复合阻尼柱与复合阻尼柱之间用扁钢安全带固接。

更进一步的，所述的约束椎上还浇灌有退让的v形阻挡椎，其边沿至钢管混凝土柱1的距离为δ1。

复合阻尼柱是普通高强隔震柱的外表附上一层q100—q235的钢管，与普通的加强型复合钢管正好相反，低屈服点材料在外层，高强钢管在里层，在地震作用时，高强材料尚未屈服，而面层的低屈服点材料早就屈服了，而且耗能很多，向系统提供的阻尼比较多。

采用设置约束椎可以实现均匀屈服和定值弯矩。也可以部分约束椎，或整体约束椎，其特点是阻挡结构与隔震柱之间接触曲线与隔震柱的变形曲线一致，无线接触。

这种构造有效的保证了隔震柱不失稳。

如图4所示，在隔震设计时，要求一些构件不能相互整浇在一起，而要分开工作，阻挡结构与框架之间应有一缝，这样不会形成框架，剪力墙体系，为了保持相对稳定设置一锚拉钢筋，锚拉钢筋之间相对错动布置，成为耗能阻尼杆，如实施例4-实施例6所示：

实施例4

一种用于房屋减震的结构，包括布置于建筑物内部的钢管混凝土柱，钢管混凝土柱包括用于隔震的钢管和起固定、支撑作用的混凝土，钢管选用强度为q235以上的钢管，混凝土选用强度为c60以上的混凝土，混凝土填充于钢管管内，钢管截面形状为圆形或矩形，在钢管的外层嵌套一层钢管，其中外层钢管的强度大于内层钢管的强度，并且外层钢管嵌套内层钢管，布置分为嵌套于内层钢管的上下两端、嵌套于内层钢管的中部、内层钢管外层全部嵌套外层钢管，隔震柱的安装分为上下端均固定或者下端弹性固定，阻尼筋选用低强度粗钢筋，安装时，一部分安装于屋内的横梁，另一部分安装于屋内下部的钢管混凝土柱内，并且阻尼筋均采用成对安装。

实施例5

一种用于房屋减震的结构，包括布置于建筑物内部的钢管混凝土柱，钢管混凝土柱包括用于隔震的钢管和起固定、支撑作用的混凝土，其特征在于，混凝土填充于钢管管内，钢管截面形状为圆形或矩形，钢管选用低强度钢管,低强度钢管的折剪系数为0.8-0.9，混凝土选用高强度混凝土，高强度混凝土为强度在c60以上的混凝土，在钢管的外层嵌套一层钢管，其中外层钢管的强度小于内层钢管的强度，并且外层钢管嵌套内层钢管布置，分为嵌套于内层钢管的上下两端、嵌套于内层钢管的中部、内层钢管外层全部嵌套外层钢管，阻尼柱的安装分为上端、下端同时固定，或者上端固定，下端安装于混凝土基础的锥形槽内，阻尼筋选用低强度粗钢筋，粗钢筋为○18-○25，安装时，一部分安装于屋内的横梁，另一部分安装于屋内下部的钢管混凝土柱内，并且阻尼筋均采用成对安装。

实施例6

一种用于房屋减震的结构，包括布置于建筑物内部的钢管混凝土柱，钢管混凝土柱包括用于隔震的钢管和起固定、支撑作用的混凝土，钢管选用强度为q235以上的钢管材料，混凝土选用强度为c60以上的混凝土，混凝土填充于钢管管内，钢管截面形状为圆形或矩形，在钢管的外层嵌套一层钢管，外层钢管的强度为q100—q235，并且外层钢管嵌套钢管布置，分为嵌套于内层钢管的上下两端、嵌套于内层钢管的中部、内层钢管外层全部嵌套外层钢管，复合阻尼柱的安装为上端固定，下端安装设置有约束锥的混凝土基座上，其中约束锥内的最大转角θp0，δ0＝h1θpo，弹塑性变形与力的对应关系，由γm可找到μp，钢管混凝土柱，上下固定δue为弹塑性临界位移，式中μp应在5～10取值，阻尼筋选用低强度粗钢筋，安装时，一部分安装于屋内的横梁，另一部分安装于屋内下部的钢管混凝土柱内，并且阻尼筋均采用成对安装。

阻挡结构未投入工作之前，阻挡结构的锚拉成了阻尼器，阻挡作用最小。

临界抗力

地震作用

竖向有偏心e0时，助倾力矩∑nje0，助倾剪力

平衡方程写成下式为：

抗力与作用关系：

隔震柱总抗力为：

偏心复抗力：

为了保证其稳定性，并控制变形集中，中小地震不修，仅取γm＝1.3～1.5。不宜过大，但有一定的阻尼比。

此时，柱顶位移

γm＝αμp-α+1＝1+αμp-α

具体隔震柱，μp与α，γm之间的关系由实验调整，第一阶段0.5θ′po很小，可忽略，

隔震的平衡方程为：

梁上屈服和塑性铰的出现，会降低结构的上部及整体刚度，会增大周期，提高隔震效果。柱上屈服也有此作用，但要控制屈服程度并设有阻挡结构以防成为机构。

屈服和塑性铰的出现，会提高耗能、阻尼和阻尼比。一方面降低隔减震系数另一方面会增加抗力。也就是说一方面减少地震作用，另一方面会增大结构对地震的抗力。具有双重作用和效果。

实施例7

如图5所示，一种用于房屋减震的2层地下室的结构，其中包括布置于建筑物内部的钢管混凝土柱，钢管混凝土柱包括用于隔震的钢管和起固定、支撑作用的混凝土，钢管选用强度为q235以上的钢管材料，混凝土选用强度为c60以上的混凝土，混凝土填充于钢管管内，钢管截面形状为圆形，在钢管的外层嵌套一层钢管，外层钢管的强度为q100-q235，并且外层钢管嵌套钢管布置，分为嵌套于内层钢管的上下两端、嵌套于内层钢管的中部、内层钢管外层全部嵌套外层钢管，复合阻尼柱的安装为上端固定，下端安装设置有约束锥的混凝土基座上，其中约束锥内的最大转角θp0，δ0＝h1θpo，h1为锥体高度，弹塑性变形与力的对应关系，由γm可找到μp，钢管混凝土柱，上下固定δue为弹塑性临界位移，复合阻尼柱和地下室侧壁之间通过扁钢锚拉固定。

一层地下室的扁钢与钢管混凝土柱锚固后，留有δ1的余量，二层地下室的扁钢与钢管混凝土柱锚固后，留有δ2的余量。

实施例8

如图6所示，一种用于房屋减震的1层地下室的结构，其中包括布置于建筑物内部的钢管混凝土柱，钢管混凝土柱包括用于隔震的钢管和起固定、支撑作用的混凝土，钢管选用强度为q235以上的钢管材料，混凝土选用强度为c60以上的混凝土，混凝土填充于钢管管内，钢管截面形状为圆形，在钢管的外层嵌套一层钢管，外层钢管的强度为q100-q235，并且外层钢管嵌套钢管布置，分为嵌套于内层钢管的上下两端、嵌套于内层钢管的中部、内层钢管外层全部嵌套外层钢管，复合阻尼柱的安装为上端固定，下端安装设置有约束锥的混凝土基座上，其中约束锥内的最大转角θp0，δ0＝h1θpo，h1为锥体高度，弹塑性变形与力的对应关系，由γm可找到μp，钢管混凝土柱，上下固定δue为弹塑性临界位移，地下室地面上铺设抗浮板，复合阻尼柱与复合阻尼柱之间用扁钢安全带固接，并作强度与锚固验算。

约束锥的θp0、δ1取值证明过程如下：

将阻挡结构的内壁阻挡接触面设计成上述变形曲线或圆弧曲线，这种阻挡结构称为约束锥，或曲率模，即可以是约束柱底的一部分，也可以是约束全柱。

从材料力学弯矩与变形之间的关系，以圆柱为例：

有内裂缝。

若考虑弹塑性，上式则变成：

为曲率，ρ为曲线的曲率半径。

若μpγm按实际取值不宜太大，

全线接触或面接触的阻挡结构，可以有效的控制柱的失稳和有效的控制变形集中，设计的重要目的之一是分配好各阶段的退让距，以控制合理阻尼变化，合理的周期。

设地震作用为类正正弦波

当地震作用为0时，位移最大，临界角[θp0]，此角超越则必垮塌。

竖向地震的作用的临界角：

∑nj(e0j+[θp0]·h1)为忽略上部结构对隔震层的偏心距。

设[θp]的初始值为0.02，迭代求出[θp0]。

[θp0]是一临界特征值，有关量的最值为上限圆钢管γm＝1.8～1.9，方钢管γm＝1.4～1.5。偏心e0按实际∑nj重力载荷代表值。

第一阶段实际隔震结构的最大转角θp0，δ0＝h1θpo，h1为柱高。弹塑性变形与力的对应关系，由γm可找到μp，钢管混凝土柱(圆)上下固定δue为弹塑性临界位移

式中μp取值为5～10，中小震情况，屈服不宜大，震后可以继续使用。

柱屈服后产生内裂

内裂刚度折减，esc变成γlesc，γl＝0.6～1.0

γl表

钢管混凝土弹性参数：

如图8所示，钢管混凝土柱变形、弯矩三折线如下：

给出一个μp，

μp在以下的区间，

1≤μp≤μp0

则系统的弹塑性刚度

弹塑性周期则表示为：

附加阻尼比

ζa1为μp＝μp0之值。

弹塑性强度增大系数表示为：

γm＝(μp-1)α+1，

μp在以下区间：4.3≤μp＜[μp]极限，重新定义u′e＝4.3ue，

系统的弹塑性刚度与折算弹性刚度之间表达μ′p所在区间：μ′p＞1

刚度表示式为：

周期表达式：

γm用最大值，该阶段附加阻尼表达：

全程ζa＝ζa1+ζa2，

其中

钢管全屈服强度，钢管材料初屈服强度。

到此弹性，弹塑性，塑性三折线函数对应的刚度，周期，阻尼比等参数均匀标出。

钢管进入弹塑性变形之后，刚度、周期、附加阻尼比即可求出。

用刚度加权求出系统阻尼比。然后算出阻尼调整系数

同时，第一阶段的总抗力和负抗力的有关量也全部求出，若∑nje0j很大，则负抗力∑ve0j很大。

对应的有关量也全部为已知，

如图9所示，δ0的取值：

地震作用柱根部微小进入塑性(μp＝1.2～1.5)可以简单分析，让找出临界倾角对应的α0max，在中部设第一阻挡结构，中部位移不超过退让距，其中部让距δ01，对它顶部位移δ0，其抗力为∑v0j-∑ve0j与α0max关系如下：

隔震柱的变形曲线：

以下基点为0

x＝x，y(h1)＝f0＝μp·δue，

如果在δh1处的退让距为：

或γm＝1～1.9，

退让距δ01计算

δ1的取值：

如图7所示，柱的中部退让到δ10后，便不能再位移，若地震作用增量α1max，此时计算高度变为h2，此时隔震柱中部阻挡处出现塑性铰，此塑性铰处弯矩控制在γmm0，不宜过大，(m0为屈服弯矩)，此柱顶的位移为δ1，其抗力为

阻挡结构顶的退让距δ2＝δ0+δ1，二阶段总和地震力α0max+α1max。

阻挡结构随位移的增大地震作用而逐渐投入，这道阻挡结构在中部屈服，并有一定的屈服位移μpδe，所用隔震构件最好采用中部强化隔震柱，中部的抗弯承载力，抗屈服弯矩都有大幅度的提升，与此同时柱的顶部也采用强化措施，采用强化措施以后，屈服程度系数μp可变小。

在地坪阻挡之后柱高h2理论上也存在一个失稳倾角[θp1]。

如图10所示，在此增量的作用下，主结构中部的抗力平衡方程：

从受力达到全屈服

θp为增量角。

此时柱顶位移为：

柱顶退让距为≥δ0+δ1。

另外在层数比较少的情况，一般周期都比较短，采用实施例1-实施例6组合的方式设一隔震层于底层，这样形成一个自隔震系统，在层数较多的情况下，可设置多层采用实施例1-实施例6组合的方式组合的自隔震。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。