一种紧缩型双向滚轮式隔震装置及设计方法
专利汇可以提供一种紧缩型双向滚轮式隔震装置及设计方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供了一种紧缩型双向滚轮式 隔震 装置及设计方法，其中紧缩型双向滚轮式隔震装置由下至上依次包括 底板 、轨道 支架 组、 曲率 轨道组、滚轮组和顶板，所述曲率轨道组包括固定曲率轨道和漂浮曲率轨道；所述固定曲率轨道有两对，每对固定曲率轨道对应固定连接在底板的对侧，且两对固定曲率轨道之间交错平行布置；所述漂浮曲率轨道有两对、每对漂浮曲率轨道对应固定连接在底板的另一对侧，且两对漂浮曲率轨道之间交错平行布置。本发明解决了传统的滚轮隔震装置构造复杂、需上下 正交 双层轨道且占用空间大的技术问题。，下面是一种紧缩型双向滚轮式隔震装置及设计方法专利的具体信息内容。
1.一种紧缩型双向滚轮式隔震装置，由下至上依次包括底板（2）、轨道支架组、曲率轨道组、滚轮组和顶板（1），其特征在于：
所述曲率轨道组包括固定曲率轨道（5）和漂浮曲率轨道（6）；所述固定曲率轨道（5）有两对，每对固定曲率轨道（5）对应固定连接在底板（2）的对侧，且两对固定曲率轨道（5）之间交错平行布置；所述漂浮曲率轨道（6）有两对、每对漂浮曲率轨道（6）对应固定连接在底板（2）的另一对侧，且两对漂浮曲率轨道（6）之间交错平行布置；
所述固定曲率轨道（5）上表面、沿其长轴方向设有一段光滑弧面；
所述漂浮曲率轨道（6）上表面、沿其长轴方向设有一段光滑弧面；
所述滚轮组包括固定轨道滚轮（8）和漂浮轨道滚轮（9）；
所述固定轨道滚轮（8）与固定曲率轨道（5）对应、有两对，且滑动连接在固定曲率轨道（5）上；
所述漂浮轨道滚轮（9）与漂浮曲率轨道（6）对应、有两对，且滑动连接在漂浮曲率轨道（6）上。
2.根据权利要求1所述一种紧缩型双向滚轮式隔震装置，其特征在于：每个固定轨道滚轮（8）的内侧、轴向上连接有一根固定轨道轮轴（3）；每个漂浮轨道滚轮（9）的内侧、轴向上连接有一根漂浮轨道轮轴（4）；各个固定轨道轮轴（3）和漂浮轨道轮轴（4）之间均无接触。
3.根据权利要求2所述一种紧缩型双向滚轮式隔震装置，其特征在于：
所述固定轨道轮轴（3）呈L型，固定轨道轮轴（3）横段的端部水平连接在固定轨道滚轮（8）中心位置处，固定轨道轮轴（3）竖段的端部垂直连接在漂浮轨道支架（7）上；
所述漂浮轨道轮轴（4）呈L型，漂浮轨道轮轴（4）横段的端部水平连接在漂浮轨道滚轮（9）中心位置处，漂浮轨道轮轴（4）竖段的端部垂直连接在顶板（1）下表面上。
4.根据权利要求3所述一种紧缩型双向滚轮式隔震装置，其特征在于：所述轨道支架组包括连接在底板（2）和固定曲率轨道（5）之间的连接垫块（10）以及设置在底板（2）和漂浮曲率轨道（6）之间的漂浮轨道支架（7）；所述漂浮轨道支架（7）与底板（2）之间留有间距，漂浮轨道支架（7）与底板（2）之间能相对滑动；所述漂浮曲率轨道（6）固定连接在漂浮轨道支架（7）上。
5.根据权利要求3所述一种紧缩型双向滚轮式隔震装置，其特征在于：所述的漂浮轨道滚轮（9）与漂浮轨道轮轴（4）同心，并且漂浮轨道滚轮（9）沿漂浮轨道轮轴（4）轴心线无摩擦或低摩擦转动；所述的固定轨道滚轮（8）与固定轨道轮轴（3）同心，并且固定轨道滚轮（8）沿固定轨道轮轴（3）轴心线无摩擦或低摩擦转动。
6.根据权利要求3所述一种紧缩型双向滚轮式隔震装置，其特征在于：所述漂浮轨道滚轮（9）上设有漂浮轨道轮缘（12），所述漂浮轨道轮缘（12）卡在漂浮曲率轨道（6）上，并带动漂浮曲率轨道（6）沿漂浮轨道轮轴（4）轴向移动；所述的固定轨道滚轮（8）上设有固定轨道轮缘（11），所述固定轨道轮缘（11）卡在固定曲率轨道（5）上，使固定轨道滚轮（8）沿固定曲率轨道（5）上无间隙移动。
7.根据权利要求6所述一种紧缩型双向滚轮式隔震装置，其特征在于：所述漂浮轨道滚轮（9）与漂浮曲率轨道（6）之间、固定轨道滚轮（8）与固定曲率轨道（5）之间设置阻尼层；所述阻尼层由粗糙面或者高阻尼材料构成。
8.根据权利要求4所述一种紧缩型双向滚轮式隔震装置，其特征在于：所述漂浮轨道支架（7）是由横杆和纵杆相互连接而成的矩形网格不变形的钢架结构。
9.一种权利1-8中任意一项所述的紧缩型双向滚轮式隔震装置设计方法，包括有依据工程应用需求设置隔震装置的平面尺寸、形状以及对个承载部件在设计荷载下的承载力设计；其特征在于，还包括有对固定曲率轨道（5）的曲率半径和接触面的设计以及对漂浮曲率轨道（6）的曲率半径和接触面的设计；
其中对固定曲率轨道（5）的曲率半径和接触面的设计，包括步骤如下：
步骤一，确定隔震装置的设计周期T1；取T1大于隔震装置安放处场地或建筑楼层水平卓越周期T0的1.5倍；
步骤二，初步确定固定曲率轨道（5）上表面光滑圆弧面的曲率半径R；按照单摆公式，L=( T1/2π)2g，其中g为重力加速度，单位为m/s2；T1单位为s；L为摆长，单位为m；固定曲率轨道（5）上表面凹形光滑圆弧面的曲率半径R≥L；固定曲率轨道（5）上表面凹形光滑圆弧面的曲率半径R以固定曲率轨道（5）上表面长轴线的曲率半径表达；
步骤三，初步设计固定轨道滚轮（8）与固定曲率轨道（5）的接触面；通过计算仿真分析初算，得到设防地震作用下装置顶板（1）相对底板（2）的最大位移S1，比较S1与固定曲率轨道（5）长度S0的大小，通过比较的结果，对接触面采取初步调整；
步骤四，通过地震模拟振动台试验，测定防震装置的试验设计周期T2和试验行程S2；
步骤五，对曲率半径R进行调整，并最终确定曲率半径R；比较步骤四中的试验设计周期T2与步骤一中的设计周期T1的大小，根据比较的结果，对曲率半径作相应调整，直到T2- T0≥1.5×T0时，取此时的R为设计值；
步骤六，对设计接触面进行调整，并最终确定；比较步骤四中的试验行程S2与S0的大小，根据比较的结果，对接触面进行相应调整，直到S2≤0.9×S0时，取此时的接触面为设计接触面；
所述漂浮曲率轨道（6）的曲率半径和接触面的设计步骤与所述固定曲率轨道（5）的曲率半径和接触面的设计步骤相同。
10.根据权利要求9所述的紧缩型双向滚轮式隔震装置设计方法，其特征在于：
步骤三中，如果S1大于 S0，则增加固定轨道滚轮（8）与固定曲率轨道（5）之间的摩擦系数；当摩擦系数达到0.4时S1仍大于 S0，则在固定轨道滚轮（8）与固定曲率轨道（5）之间增加高阻尼材料阻尼层；
步骤四中，试验设计周期T2和试验行程S2测定的具体步骤为：
步骤a：在顶板（1）上放置与设计载荷相同的物体，并与顶板（1）固定；
步骤b：采用位移传感器测量并记录顶板（1）的振动响应，对多条激励测量的结果取平均得到试验振动响应时程；其中，地震台的激励应包括防震装置安放处场地地震波和建筑楼层的楼板波；
步骤c：对试验振动响应时程进行频谱变换得到卓越周期作为试验设计周期T2，取试验振动响应时程的包络最大位移作为试验行程S2；
步骤五中，对曲率半径R进行调整，并最终确定的具体步骤为：当试验设计周期T2小于设计周期T1时，按照步骤二中计算的结果，增大曲率半径R重新设计，直至T2- T0≥1.5×T0时，取此时的R为设计值；
步骤六中，对设计接触面进行调整，并最终确定的具体步骤为：当试验行程S2大于S0时，按照步骤三中的方法对接触面进行重新设计，直到S2≤0.9×S0时，此时的到的接触面即为设计接触面。
一种紧缩型双向滚轮式隔震装置及设计方法
技术领域
背景技术
发明内容
所述固定曲率轨道上表面、沿其长轴方向设有一段光滑弧面；
所述漂浮曲率轨道上表面、沿其长轴方向设有一段光滑弧面；
所述滚轮组包括固定轨道滚轮和漂浮轨道滚轮；
所述固定轨道滚轮与固定曲率轨道对应、有两对，且滑动连接在固定曲率轨道上；
所述漂浮轨道滚轮与漂浮曲率轨道对应、有两对，且滑动连接在漂浮曲率轨道上。
具体实施方式
所述漂浮曲率轨道6有两对、每对漂浮曲率轨道6对应固定连接在底板2的另一对侧，且两对漂浮曲率轨道6之间交错平行布置；所述固定曲率轨道5上表面、沿其长轴方向设有一段光滑弧面；所述漂浮曲率轨道6上表面、沿其长轴方向设有一段光滑弧面；所述滚轮组包括固定轨道滚轮8和漂浮轨道滚轮9；所述固定轨道滚轮8与固定曲率轨道5对应、有两对，且滑动连接在固定曲率轨道5上；所述漂浮轨道滚轮9与漂浮曲率轨道6对应、有两对，且滑动连接在漂浮曲率轨道6上。
步骤二，初步确定固定曲率轨道5上表面光滑圆弧面的曲率半径R；按照单摆公式，L=(
2 2
T1/2π)g，其中g为重力加速度，单位为m/s ；T1单位为s；L为摆长，单位为m；固定曲率轨道5上表面凹形光滑圆弧面的曲率半径R≥L；固定曲率轨道5上表面凹形光滑圆弧面的曲率半径R以固定曲率轨道5上表面长轴线的曲率半径表达；
步骤三，初步设计固定轨道滚轮8与固定曲率轨道5的接触面；通过计算仿真分析初算，得到设防地震作用下装置顶板1相对底板2的最大位移S1（简称行程）是否超出固定曲率轨道5的长度S0；如果超出行程，则增加固定轨道滚轮8与固定曲率轨道5之间的摩擦系数，整个摩擦面上摩擦系数应均匀、无明显变化；摩擦系数通过物理学试验测定；当摩擦系数达到
0.4仍无法满足行程要求，在固定轨道滚轮8与固定曲率轨道5之间增加高阻尼材料阻尼层；
步骤四，通过地震模拟振动台试验，测定防震装置的试验设计周期T2和试验行程S2；试验中，先在顶板1上放置与设计载荷相同的物体，并与顶板1固定；采用位移传感器测量并记录顶板1的振动响应，对多条激励测量的结果取平均得到试验振动响应时程；其中，地震台的激励应包括防震装置安放处场地地震波和建筑楼层的楼板波；最后，对试验振动响应时程进行频谱变换得到卓越周期作为试验设计周期T2，取试验振动响应时程的包络最大位移作为试验行程S2；
步骤五，对曲率半径R进行调整，并最终确定曲率半径R；比较步骤四中的试验设计周期T2与步骤一中的设计周期T1的大小，根据比较的结果，对曲率半径作相应调整；当试验设计周期T2不大于设计周期T1时，转到步骤二，增大曲率半径R重新设计；直到T2- T0≥1.5×T0时，取此时的R为设计值；
步骤六，对设计接触面进行调整，并最终确定；比较步骤四中的试验行程S2与S0的大小，根据比较的结果，对接触面进行相应调整，当试验行程S2大于S0时，按照步骤三中的方法对接触面进行重新设计，直到S2≤0.9×S0时，取此时的接触面为设计接触面。
步骤2，初步确定漂浮曲率轨道6上表面光滑圆弧面的曲率半径R；按照单摆公式，L=( T1/2π)2g，其中g为重力加速度，单位为m/s2；T1单位为s；L为摆长，单位为m；漂浮曲率轨道6上表面凹形光滑圆弧面的曲率半径R≥L；漂浮曲率轨道6上表面凹形光滑圆弧面的曲率半径R以漂浮曲率轨道6上表面长轴线的曲率半径表达；
步骤3，初步设计漂浮轨道滚轮9与漂浮曲率轨道6的接触面；通过计算仿真分析初算，得到设防地震作用下装置顶板1相对底板2的最大位移S1（简称行程）是否超出漂浮曲率轨道6的长度S0；如果超出行程，则增加漂浮轨道滚轮9与漂浮曲率轨道6之间的摩擦系数，整个摩擦面上摩擦系数应均匀、无明显变化；摩擦系数通过物理学试验测定；当摩擦系数达到
0.4仍无法满足行程要求，在漂浮轨道滚轮9与漂浮曲率轨道6之间增加高阻尼材料阻尼层；
步骤4，通过地震模拟振动台试验，测定防震装置的试验设计周期T2和试验行程S2；试验中，先在顶板1上放置与设计载荷相同的物体，并与顶板1固定；采用位移传感器测量并记录顶板1的振动响应，对多条激励测量的结果取平均得到试验振动响应时程；其中，地震台的激励应包括防震装置安放处场地地震波和建筑楼层的楼板波；最后，对试验振动响应时程进行频谱变换得到卓越周期作为试验设计周期T2，取试验振动响应时程的包络最大位移作为试验行程S2；
步骤5，对曲率半径R进行调整，并最终确定曲率半径R；比较步骤四中的试验设计周期T2与步骤一中的设计周期T1的大小，根据比较的结果，对曲率半径作相应调整；当试验设计周期T2不大于设计周期T1时，转到步骤二，增大曲率半径R重新设计；直到T2- T0≥1.5×T0时，取此时的R为设计值；
步骤6，对设计接触面进行调整，并最终确定；比较步骤四中的试验行程S2与S0的大小，根据比较的结果，对接触面进行相应调整，当试验行程S2大于S0时，按照步骤三中的方法对接触面进行重新设计，直到S2≤0.9×S0时，取此时的接触面为设计接触面。
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