粘彈阻尼滾球隔震支座的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及固定建筑物技術領域，建筑物的防振動或震動，具體的說涉及一種粘彈阻尼滾球隔震支座。
【背景技術】
[0002]隔震結構與傳統(tǒng)的抗震設計結構相比有著很大的優(yōu)勢，利用布置隔震層的隔震結構來增強建筑物抵御地震災害的能力有著很好的前景。研制隔震性能優(yōu)異的新型隔震支座是提高隔震結構抗震性能重要保證。
[0003]目前采用的基礎隔震支座主要有:疊層橡膠支座、摩擦滑移隔震支座、滾動擺、滾球、滾軸等支座、組合隔震。其中，疊層橡膠支座應用最為廣泛，達到90%以上。
[0004]疊層橡膠支座
[0005]由于常規(guī)的橡膠隔震墊性能的限制，使得常規(guī)的隔震技術存在一些較難克服的缺點。
[0006]夾層橡膠隔震墊是由橡膠和夾層鋼板分層疊合經(jīng)高溫硫化粘結而成。在它的工程應用上，值得注意的問題如下:
[0007]①抗拉力不是很高:橡膠不是密度很高的物質，它的拉力一般不高。然而結構在地震中通常有很大的扭轉力和豎向地震力，特別在強地震條件下，豎向地震往往很大。這使得基礎常有提尚現(xiàn)象。
[0008]②生產(chǎn)制造質量要求高:一方面由于夾層橡膠墊是整個建筑結構物的支承構件，它的質量和性能決定著建筑物近百年使用壽命的安全性。另一方面是它的質量和性能，從外觀上難以判別，具有很強的質量隱藏性。
[0009]③與其它材料粘貼比較困難:橡膠與建筑物的混凝土表面一般很難連結，在橡膠隔震墊中一般使用特制粘結劑把橡膠和聯(lián)結鋼板相連，這也增加了造價。
[0010]④材料的使用經(jīng)驗相對較少:與鋼材和混凝土相比，作為主體結構材料的橡膠，則缺乏使用經(jīng)驗。
[0011]⑤具有蠕變性。
[0012]摩擦滑移隔震元件
[0013]摩擦滑移隔震元件主要由一些像石墨、云母、沙粒層、聚四氟乙烯板等摩擦系數(shù)較小的材料構成。其中石墨、沙粒等材料可以簡單有效的改善農(nóng)村住房的抗震性能，是由我國學者李立提出的，并在云南省的4棟16平米的平房上得到了應用，但由于沙粒等材料的承重能力有限，在較高的建筑上不能使用這一方法。
[0014]滾動擺、滾球、滾軸等元件
[0015]此類元件主要由滾子和滑槽構成，地震發(fā)生時，滾子在滾槽內(nèi)滾動，隔離地震波向上層結構的傳遞，同時滾槽能夠對滾子的最大位移進行限制。若滑槽是凹形的，裝置還具有自復位的能力。
[0016]目前已有的滾動隔震器主要有滾球加彈簧復位裝置及滾球帶凹形復位板隔震裝置，在地震作用下，滾球加彈簧復位裝置的基底與滾球之間發(fā)生相對滾動而產(chǎn)生的摩擦力可消耗地震能量，對地面輸入很寬的頻帶范圍均有效，國內(nèi)外很多學者對此進行過一些理論和試驗研宄。滾球加彈簧復位裝置雖然具有很好的隔震效果，但其限位能力不好，在地震較強時，滾球有可能從底板下滾出，且滾球的定位也很麻煩。如2001年5月23日授權公告的中國專利，公告號為CN2431333Y，公開了一種新型建筑物隔震耗能裝置，其可動支撐的滾珠是圓形的球體，耗能球體上表面裝配阻滑層，上下部接觸面為球面形，滾球帶凹形復位板隔震裝置，由于滾球的存在，使其具有很好的減震效果，同時凹槽能夠有效地控制滾球的滾動，且定位也方便可靠，但由于沒有其他限制滾球滾動量的措施，滾球仍有從凹形復位板板滾出的可能。并且僅依靠滾球摩擦消能，對于地震力的消耗效果不夠。2012年2月授權的滾珠碟簧隔震支座，公告號ZL201020265000.1，公開的一種隔震裝置，在鋼板四周設置的SMA絲來增大消能能力和滾珠的復位能力，SMA絲造價較高，并且在大位移下會出現(xiàn)崩斷情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]本發(fā)明的目的在于提供一種針對以往的隔震裝置的缺陷、提高隔震能力、低成本、效果好、消減震動能量明顯優(yōu)越的粘彈阻尼滾球隔震支座。
[0018]為了達到上述目的，本發(fā)明包括滾球、上板、下板和彈簧，還包括圍擋、防拉槽板、槽道和粘彈性阻尼材料層，下板的上側面中心位置設有圍擋，圍擋內(nèi)部區(qū)域設有凹形曲面，凹形曲面以下板的中心為圓點陣列分布，凹形曲面中設有滾球，圍擋內(nèi)部區(qū)域設有粘彈性阻尼材料層，設置的粘彈性阻尼材料的深度由滾球直徑及建筑結構所需耗能計算確定，圍擋的外側設有槽道，槽道以下板中心為圓心陣列分布；上板下側面的中心位置與圍擋對應的區(qū)域設有磨砂層，磨砂層表面設有粘彈性阻尼材料，與下板的槽道對應位置設有防拉槽板，防拉槽板與槽道配合連接，防拉槽板的內(nèi)部設有彈簧，彈簧與槽道連接。
[0019]本發(fā)明的在下板上設置圍擋，并設置凹形曲面，在上板的對應位置設有相關的凹形曲面，并在凹形曲面相關位置設置或者涂有粘彈性阻尼材料層，滾球表面也涂有粘彈性阻尼材料，利用滾球與粘彈性阻尼材料之間的粘彈力消減震動能量；防拉槽板和槽道配合連接，在其內(nèi)部設置彈簧，能夠在平面內(nèi)的X、Y方向上自由運動，彈簧的四個方位的運動能夠消減震動能量；圍擋的設置，防拉槽板以及槽道配合連接，保證了滾球不會因為Z軸方向上的震動而導致滾球滾出凹形曲面，并且上、下板之間不會發(fā)生直接碰撞，也不會發(fā)生分離，保證了使用壽命。
[0020]所述的上板、下板、圍擋內(nèi)部區(qū)域為正對稱形狀。所述的正對稱圖形包括正方形、矩形、菱形、圓形等。
[0021]所述的防拉槽板、槽道、滾球均至少3個。這里的3個是考慮到平衡性的問題，對上、下板進行有力的支撐。
[0022]防拉槽板為內(nèi)部中空的矩形槽鋼，其平行于上板的側邊設置，槽道為矩形鋼，其兩端向下彎折，并固定在下板上，其平行于下板的側邊設置，槽道中間部分穿過防拉槽板，與防拉槽板配合連接，在防拉槽板內(nèi)部設有彈簧，槽道位于防拉槽板的中心位置，彈簧設置在垂直于槽道的兩側。防拉槽板的設置解決了以往減震支座存在的問題，能夠保證整個支座的穩(wěn)定性。
[0023]所述的彈性元件包括彈簧和半環(huán)形軟鋼阻尼器。
[0024]所述的彈性元件的彈簧為硬彈簧。硬彈簧在水平方向上能夠提供足夠的恢復力，保證上、下板之間在偏離正對應位置以后，能夠恢復到正對應位置關系，另外，硬彈簧還能保證本裝置的初始剛度，在微小震動下硬彈簧保持本裝置的剛性，滾珠不發(fā)生滾動，當震動達到一定強度以后，滾珠滾動起到消震作用。
[0025]所述的槽道的下側面設有粘彈性阻尼材料。所述的粘彈性阻尼材料為聚氨酯-脲類粘彈阻尼材料，該材料由甲、乙兩組份組成，其中甲組份為異氰酸酯基團封端的預聚物，乙組份為端氨基聚醚、端羥基聚醚、位阻胺擴鏈劑和助劑組成的混合物。澆注時，由聚氨酯澆注機或電鉆手工攪拌混合均勻后，將物料澆注在鋼球和上下基板之間。經(jīng)室溫24小時固化成粘彈性阻尼材料，該阻尼材料在-10°C?50°C范圍內(nèi)的損耗因子不小于0.5，增大了滾球受迫振動回復到平衡點的耗能能力，所述的彈性阻尼材料層具有緩慢恢復的能力，能夠在震動發(fā)生以后自行緩慢恢復，具有很好的實用價值。
[0026]所述的磨砂層位置對應圍擋內(nèi)部區(qū)域也設有對稱的凹形曲面。磨砂層的設置是為了使粘彈性材料能夠粘在磨砂層上，磨砂層表面粗糙使得粘彈性材料有足夠的附著點。
[0027]所述的滾球表面涂有粘彈性阻尼材料。
[0028]所述的滾球、圍擋、防拉槽板、槽道、上板和下板均為鋼質材