調諧軌道式三維隔震裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種新型的三維隔震裝置，適用于貴重浮放文物或精密浮放設備的防震保護。
【背景技術】
[0002]地震是一種突發性自然災害，一次大地震會對一個地區甚至一個國家的社會、經濟造成巨大沖擊并深刻影響許多人的生活，因此往往會引起全國乃至全世界的高度重視。在進行歷次地震災害損失評估中發現，經濟損失不僅包括建筑的損毀，道路、橋梁、電站等基礎設施和生命線工程的破壞，還包括建筑內各種精密儀器、貴重設備、展陳文物等的震損甚至破壞。如2008年發生的汶川地震中，據國家文物局統計，由于大地震波及的省份基本都屬于我國文化遺產的密集地區，全國多處重點文物保護單位(其中2處已列入世界遺產名錄)受到不同程度損害，共有2766件館藏文物(其中292件珍貴文物)受損；又如1975年，海城發生7.3級地震，海城變電所的設備全被破壞，營口地區通信電纜毀壞，通信阻斷，工業設備也損失嚴重，經濟損失總計約8.1億元。
[0003]這些貴重文物和設備出于展陳、使用或方便的原因一般浮放在展柜或地面上，因而在地震中極易損壞，其本身又非常貴重，某些設備還擔負著數據存儲和通信聯絡等重要功能，因此從它們在社會影響、生產、安全、科研、通信、醫療等方面的重要作用來看，其價值往往要超過建筑物本身的價值，因此對于貴重浮放文物和設備的防震保護很重要。
[0004]國外針對浮放文物和設備的隔震裝置的研究已經很多，不斷涌現出滾輪式、滾軸式、滾珠式、摩擦擺等新型隔震裝置，在多次地震中被證實具有良好的防震保護效果；國內現有浮放文物或設備的隔震裝置多數是進口的，自主研發并應用的實例很少。當下全球地震頻發，貴重浮放設備和文物的抗震保護刻不容緩，因此針對其研究出有效、適用、經濟、可靠、耐久的隔震裝置的意義重大。
【發明內容】
[0005]現有的貴重文物或設備的隔震裝置多數也是僅水平的隔震裝置，沒有考慮地震豎向分量的影響，而且降低響應加速度峰值和限制響應位移幅值往往不能兼顧。考慮地震豎向分量的原因主要有三點:首先，地震動包括兩水平和一豎向三個分量，近斷層和震中附近區域的豎向分量峰值可能接近甚至超過水平分量峰值；其次，由于貴重浮放文物和設備一般放置在樓層中的展柜或支座上，地震作用豎向分量會有一定比例地放大；最后，由于貴重浮放文物和設備的質量較輕，在地震動的豎向分量影響下容易滑移和傾覆。綜上所述，本文考慮貴重浮放文物和設備的抗震保護特點，兼顧降低響應加速度和限制位移幅值的目的，發明出了能分別對豎向和水平進行有效控制的調諧軌道式三維隔震裝置。
[0006]本發明設計的調諧軌道式三維隔震裝置的技術方案如下:
本發明涉及的是一種新型調諧軌道式三維隔震裝置，主要包括放置在中間板上的上部調諧軌道水平隔震部分和連接著頂板和底座板的下部金屬橡膠豎向隔震部分，兩部分再利用四個豎向導桿連接。
[0007]該隔震裝置上部調諧軌道式水平隔震部分利用兩組正交的弧形軌道將水平地震作用分解為兩個方向，每個方向有四條相互平行的弧形軌道，利用重力作為回復力進行滯回耗能，而且中間為半徑較大的主弧，兩邊為半徑較小的短弧，并端部增加阻尼，通過在端部增加回復力和阻尼的方式達到限位的目的。
[0008]該隔震裝置下部結構首先利用四根導向桿將頂板和底座板連接在一起，導向桿使用的是直線軸承，達到軸向相對運動阻尼很小且能徑向傳力的要求，使水平隔震部分僅可以相對于底座板做豎向運動，實現了豎向和水平向的解耦。然后將金屬橡膠作為抗壓構件進行豎向隔震，由于有導向桿的存在，所以作為豎向隔震材料的金屬橡膠不會受水平力的影響，而且會將頂板以及其上部構件所受的地震作用的豎向分量全部作用在金屬橡膠上。金屬橡膠具有變剛度、變阻尼特性，隨激勵量級的增加，其“固有頻率”減小，因此具有良好的隔振效果，并且在共振區內阻尼顯著增大，能有效抑制共振峰值，在隔振區內阻尼迅速減小，因而具有優良的阻尼減振特性。
[0009]與現有針對貴重復方設備和文物的隔震裝置相比，該發明的優點在于:
1.該發明利用直線軸承作為導向桿，直線軸承軸向摩擦力很小且可控，徑向傳力可靠，實現了水平向和豎向的解耦，可以分別對水平向隔震參數和豎向隔震參數進行控制，使得隔震裝置的設計更為有理有據；
2.該發明通過調諧軌道進行水平向隔震，利用重力作為回復力進行滯回耗能，并且在端部增大軌道曲率、增設阻尼，實現了降低被隔震結構的響應加速度峰值的同時限制其位移幅值的目的；
3.該發明利用正交軌道將水平向地震作用分解，每個軌道弧分別對應一個滾輪，實現了同一方向各滾輪在弧面上的同步，保證了隔震裝置臺面在運動過程中的水平，這對于防止浮放物傾覆、滑移很重要；
4.為了保護貴重浮放文物和設備，不允許使用橡膠、油等可能導致次生災害的材料，因此該發明選用金屬橡膠作為豎向隔震材料，其變剛度、變阻尼特性所帶來的優良減隔震效果對豎向隔震有利。
[0010]【附圖說明】:
圖1是本發明的第一個實施例的立體結構示意圖；
圖2是本發明的第一個實施例的導向桿剖面詳圖；
圖3是本發明的第一個實施例的金屬橡膠部分剖面詳圖；
圖4是本發明的第一個實施例的調諧軌道的詳圖；
圖5是本發明的第一個實施例的分解結構第一較佳視角的立體示意圖；
圖6是本發明的第一個實施例的分解結構第二較佳視角的立體示意圖；
圖7是本發明的第二個較佳實施例的立體結構示意圖，在隔震裝置上面放置有浮放物。
[0011]圖中:1.底座板；2.導向套筒(直線軸承)；3.導向桿(圓柱軸)；4.導向桿支座；5.螺栓；6.金屬橡膠固定槽；7.金屬橡膠；8.“氣門型”導桿；9.固定金屬橡膠的頂板；10.螺栓拉桿；11.“氣門型”導桿支座；12.中間板；13.X方向調諧軌道；14.中間板上的阻尼固定板；15.X方向阻尼塊；16.帶滾輪滑板；17.X方向Η型滾輪；18.Υ方向Η型滾輪；19.帶滾輪滑板上的阻尼固定板；20.Y方向阻尼塊；21.X方向阻尼擋板；22.臺面板；23.Y方向調諧軌道；24.Y方向阻尼擋板。
【具體實施方式】