本發(fā)明涉及可恢復功能防震結構，具體涉及一種具備三維減震及吸能緩沖的連接結構。

背景技術：

1、當前應對地震作用的建筑結構設計理念主要包括：抗震韌性設計、基于性能的抗震設計、隔震和消能減震技術、非結構構件的抗震設計和結構優(yōu)化設計等，上述設計理念的發(fā)展和應用，目的在于提高建筑結構在地震作用下的安全性和功能性，減少地震災害帶來的損失。

2、可恢復功能防震結構體系是近年來地震工程領域的研究熱點，此類結構體系的設計目標是使得建筑物在地震發(fā)生時能夠保持可接受的功能水平，并且在地震后不需要復雜的修復或者只需稍作修復即可恢復其使用功能。其目的是為了提高城市建筑和基礎設施的抗震韌性，減少地震災害帶來的經濟損失和社會影響。

3、搖擺自復位結構作為一種可恢復功能防震結構體系，其能夠有效控制地震后的殘余位移，保證結構的功能性和安全性，而且由于位移較小，后續(xù)的修復難度降低，同時施工較為迅速；同樣的由于搖擺作用帶來的減震效果，使得結構本身的延性設計需求降低，可以節(jié)約結構造價。搖擺自復位結構可以應用于不同的結構體系，如搖擺橋墩、鋼筋混凝土框架結構、鋼框架結構、剪力墻結構等，在其結構特性下，搖擺自復位結構應用于上述結構時具有較大的經濟意義和社會價值。搖擺自復位結構雖然具有顯著的抗震性能和震后快速恢復的優(yōu)勢，但在實際應用中也面臨一些挑戰(zhàn)和問題，搖擺自復位結構的設計需要考慮多種因素，包括結構的穩(wěn)定性、強度、以及在不同地震烈度下的行為，這增加了設計的復雜性；其次為了確保結構在搖擺后能夠自復位，通常需要使用特殊的材料和技術，如后張預應力筋等，這可能提高施工難度和成本。本發(fā)明提供一種具備三維減震及吸能緩沖的連接結構解決上述問題。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種具備三維減震及吸能緩沖的連接結構，通過搖擺機制減輕結構在強震下的損傷，且在震后的結構殘余變形小、有利于快速恢復結構的使用功能。

2、本發(fā)明解決上述技術問題所采用的技術方案是：

3、一種具備三維減震及吸能緩沖的連接結構，包括上部結構、連接層和下部基礎，所述連接層位于上部結構和下部基礎之間，所述連接結構位于連接層中，所述連接結構包括轉動連接裝置和豎向連接裝置，所述轉動連接裝置位于上部結構的中心，所述轉動連接裝置的頂部與上部結構連接，其底部設置在下部基礎上，所述豎向連接裝置位于轉動連接裝置的外周，其上下部分別與上部結構和下部基礎連接；

4、所述轉動連接裝置使得上部結構進行轉動位移，同時限制上部結構在水平方向上的線位移，使得上部結構產生繞轉動連接裝置的剛體轉動；

5、所述豎向連接裝置不約束上部結構的水平側移，僅提供拉壓承載力，不承擔水平方向上的抗剪承載力。

6、進一步地，所述上部結構的剛體轉動位移引起的水平側移位移不小于上部結構整體水平側移的30%。

7、進一步地，所述豎向連接裝置包括豎向拉壓彈性支座和墩柱，所述豎向拉壓彈性支座設在連接層的上部時，所述豎向連接裝置的頂部直接與上部結構連接，其底部通過墩柱與下部基礎連接；所述豎向拉壓彈性支座設在連接層的中部時，所述豎向連接裝置的頂部通過墩柱與上部結構連接，其底部通過墩柱與下部基礎連接；所述豎向拉壓彈性支座設在連接層的下部時，所述豎向連接裝置的頂部通過墩柱與上部結構連接，其底部直接與下部基礎連接。

8、進一步地，所述轉動連接裝置包括轉動盒和轉動座，所述轉動盒設在下部基礎上，所述轉動座設在上部結構底面的中心處，并位于轉動盒中，所述轉動座在轉動盒繞軸線轉動。

9、進一步地，所述豎向連接裝置均勻間隔設置在連接層內，并呈圓形設置，所述轉動連接裝置處于圓形的圓心位置處。

10、進一步地，所述上部結構為筒狀結構，包括筒壁和筒底，所述轉動連接裝置和豎向連接裝置的頂部連接在筒底上。

11、進一步地，所述下部基礎包括承臺和支樁，所述承臺通過支樁設在地面上。

12、進一步地，所述豎向拉壓彈性支座上設有限位裝置。

13、進一步地，還包括消能減震裝置，所述消能減震裝置位于連接層中，所述消能減震裝置間隔設置在下部基礎上，并與上部結構連接。

14、優(yōu)選的，所述豎向拉壓彈性支座為螺旋拉壓支座、碟形彈簧支座、厚肉橡膠支座和/或空氣彈簧支座。

15、本發(fā)明有益效果如下：

16、在發(fā)生地震時，通過轉動連接裝置限制上部結構，使其只做繞轉動連接裝置的剛體轉動，進而使得上部結構在設計允許的范圍內進行整體搖擺，然后通過豎向連接裝置的變形和消能作用來吸收和分散能量，降低地震對上部結構的影響，通過上述裝置的組合實現(xiàn)了抗震和減震的目的，有效減輕了強震作用下對上部結構的損傷及破壞；同時由于連接結構具有較強的自復位能力，能夠有效控制地震后結構自身的殘余位移，避免上部結構的進一步破壞，也有利于結構的修復；在通過連接結構加強上部結構的抗震能力后，在進行上部結構的抗震性能設計時也能夠降低要求，進而具有更高的經濟價值。

技術特征：

1.一種具備三維減震及吸能緩沖的連接結構，其特征是，包括上部結構（1）、連接層和下部基礎（3），所述連接層位于上部結構（1）和下部基礎（3）之間，所述連接結構（2）位于連接層中，所述連接結構（2）包括轉動連接裝置（21）和豎向連接裝置（22），所述轉動連接裝置（21）位于上部結構（1）的中心，所述轉動連接裝置（21）的頂部與上部結構（1）連接，其底部設置在下部基礎（3）上，所述豎向連接裝置（22）位于轉動連接裝置（21）的外周，其上下部分別與上部結構（1）和下部基礎（3）連接；

2.根據(jù)權利要求1所述的一種具備三維減震及吸能緩沖的連接結構，其特征是：所述上部結構（1）的剛體轉動位移引起的水平側移位移不小于上部結構（1）整體水平側移的30%。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種具備三維減震及吸能緩沖的連接結構，其特征是：所述豎向連接裝置（22）包括豎向拉壓彈性支座（221）和墩柱（222），所述豎向拉壓彈性支座（221）設在連接層的上部時，所述豎向連接裝置（22）的頂部直接與上部結構（1）連接，其底部通過墩柱（222）與下部基礎（3）連接；所述豎向拉壓彈性支座（221）設在連接層的中部時，所述豎向連接裝置（22）的頂部通過墩柱（222）與上部結構（1）連接，其底部通過墩柱（222）與下部基礎（3）連接；所述豎向拉壓彈性支座（221）設在連接層的下部時，所述豎向連接裝置（22）的頂部通過墩柱（222）與上部結構（1）連接，其底部直接與下部基礎（3）連接。

4.根據(jù)權利要求1所述的一種具備三維減震及吸能緩沖的連接結構，其特征是：所述轉動連接裝置（21）包括轉動盒（211）和轉動座（212），所述轉動盒（211）設在下部基礎（3）上，所述轉動座（212）設在上部結構（1）底面的中心處，并位于轉動盒（211）中，所述轉動座（212）在轉動盒（211）繞球心轉動。

5.根據(jù)權利要求1所述的一種具備三維減震及吸能緩沖的連接結構，其特征是：所述豎向連接裝置（22）均勻間隔設置在連接層內，并呈圓形設置，所述轉動連接裝置（21）處于圓形的圓心位置處。

6.根據(jù)權利要求1所述的一種具備三維減震及吸能緩沖的連接結構，其特征是：所述上部結構（1）為筒狀結構，包括筒壁和筒底，所述轉動連接裝置（21）和豎向連接裝置（22）的頂部連接在筒底上。

7.根據(jù)權利要求1所述的一種具備三維減震及吸能緩沖的連接結構，其特征是：所述下部基礎（3）包括承臺（31）和支樁（32），所述承臺（31）通過支樁（32）設在地面上。

8.根據(jù)權利要求3所述的一種具備三維減震及吸能緩沖的連接結構，其特征是：所述豎向拉壓彈性支座（221）上設有限位裝置。

9.根據(jù)權利要求3所述的一種具備三維減震及吸能緩沖的連接結構，其特征是：還包括消能減震裝置（4），所述消能減震裝置（4）位于連接層中，所述消能減震裝置（4）間隔設置在下部基礎（3）上，并與上部結構（1）連接。

10.根據(jù)權利要求3所述的一種具備三維減震及吸能緩沖的連接結構，其特征是：所述豎向拉壓彈性支座（221）為螺旋拉壓支座、碟形彈簧支座、厚肉橡膠支座和/或空氣彈簧支座。

技術總結
本發(fā)明公開了一種具備三維減震及吸能緩沖的連接結構，在發(fā)生地震時，通過轉動連接裝置限制上部結構，使其只做繞轉動連接裝置的剛體轉動，進而使得上部結構在設計允許的范圍內進行整體搖擺，然后通過豎向連接裝置的變形和消能作用來吸收和分散能量，降低地震對上部結構的影響，通過上述裝置的組合實現(xiàn)了抗震和減震的目的，有效減輕了強震作用下對上部結構的損傷及破壞；同時由于連接結構具有較強的自復位能力，能夠有效控制地震后結構自身的殘余位移，避免上部結構的進一步破壞，也有利于結構的修復；在通過連接結構加強上部結構的抗震能力后，在進行上部結構的抗震性能設計時也能夠降低要求，進而具有更高的經濟價值。

技術研發(fā)人員：陳云,秦佳,高辰旭,高帥
受保護的技術使用者：海南大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/9