摩擦振り子地震隔離システム(FPS)
摩擦振り子ベアリング(FPB)
1。概要
摩擦振り子の分離システム/ベアリングは、球状の振り子運動を通じて構造の振動期間を延長し、スライド界面で地震エネルギーを消費することにより、分離関数を達成する一種のベアリングです。 FPS/FPBと略されます。摩擦振り子ベアリングは、一種の分離ベアリングであり、より低い平面スライディングプレート、下部平面スライディングブロック、上部球面スライディングブロック、上部球面スライディングプレートが含まれます。平面のスライド摩耗 - 耐性プレートは、下部平面スライディングブロックの底面に設置され、球状のスライド摩耗 - 耐性プレートが上部球面スライドブロックの上面に設置されています。球状のスライド摩耗 - 耐性プレートの摩擦係数は大きいため、湾曲した表面スライダー分離装置とも呼ばれます。
地震の抵抗と災害の減少を構築するためのコア機器として、摩擦振り子の分離は、振り子運動メカニズムと摩擦エネルギー - 散逸原理を革新的に統合することにより、上部構造への地震エネルギーの伝達を効果的にブロックします。

この製品は、「建物の分離のためのゴム製のベアリング」(GB/T 20688)や「建物の摩擦ペンドゥルム分離ベアリング」(GB/T 37358 - 2019)など、中国の国家基準に厳密に準拠しており、EU CE認証とAASHTO LRFDの仕様に合格しました。
この製品は、高層ビル、橋、原子力発電所、歴史的および文化的な遺物の建物など、地震の性能に非常に高い要件を持つエンジニアリング分野で広く使用されています。
2。製品構造

(i)コアコンポーネントの材料と設計
上/下部シートプレート:Q345スチールで作られており、345MPa以上の降伏強度と490MPa以上の引張強度。超音波欠陥検出は、内部に毛穴、スラグ包含物、その他の欠陥がないことを確認するために実行されます。表面はホットディップの亜鉛めっきによって処理され、亜鉛層の厚さは85μmを超えており、GB/T 13912標準の要件を満たしており、耐食性を効果的に改善し、サービス寿命を延ばします。
摩擦材料:修飾されたポリテトラフルオロエチレン(PTFE)複合材料が選択され、摩擦性能を高めるためにグラファイトと銅粉末が追加されています。摩擦係数は、室温で0.02 - 0.05の間で制御され、- 40程度+60程度の温度範囲でパフォーマンスが安定しています。表面の粗さは0.8μm以下で、スライド面の平坦性と低い摩擦特性を確保します。
球状クラウンスライド面:Zg 270 - 500鋳造品で作られ、精密鋳造プロセスによって形成されます。表面は消光され、硬度はHRC 45 - 50.に達します。曲率半径誤差は±0.5mm以内で制御され、設計要件を満たして振り子の動きの精度と安定性を確保します。
振り子コンポーネント:高強度合金鋼で作られた構造設計は、極端な作業条件下で応力分布が均一であり、最大応力値が材料の降伏強度の80%未満であることを確認するために、有限要素分析を通じて最適化されています。振り子は、ピンシャフトによって上部シートプレートに接続されています。ピンシャフトは、40crで作られており、クエンチと焼き付けで、せん断強度は800mpa以上のものです。
(ii)革新的な構造設計
ダブル - 曲線 - 表面摩擦振り子構造:二重湾曲した表面設計の採用。従来のシングル(曲線 - 表面構造と比較して、振り子のモーションストロークを効果的に増加させ、分離効率を向上させることができます。二重湾曲表面の曲率パラメーターを調整することにより、ベアリングの自然振動期間と水平剛性を柔軟に制御できます。
複合エネルギー - 散逸システム:摩擦エネルギーの2つのメカニズムの統合 - 散逸とゴムの弾性エネルギー - 散逸。摩擦振り子コンポーネントは、高い周波数地震エネルギーを消費する責任がありますが、マルチレイヤーラバーベアリングは低周波振動エネルギーを吸収し、エネルギー浸透効率を改善するためのマルチレベルのエネルギー浸透システムを形成します。
自己潤滑システム:マイクロナノ - スケール潤滑コーティングは、摩擦材料の表面に設定されています。潤滑剤は、遅いリリーステクノロジーを通じて放出され、長期使用中に摩擦係数が安定していることを確認し、摩耗を減らし、ベアリングのサービス寿命を延ばします。
3。作業原則
摩擦摩擦振り子の地震分離とエネルギー散逸の原理は、アーク表面の設計を使用して構造の振動期間を延長して、地震作用によって引き起こされる構造の増幅効果を大幅に減らすことです。そして、ベアリングのアーク表面間の摩擦により、地震エネルギーを消費し、地震エネルギーの入力を減らすことができます。地震後、そのユニークなアークスライド面には自動リセット機能があり、地震分離ベアリングの変位を効果的に制限し、地震後に元の位置に戻ることができます。


4。製品のパフォーマンス特性
私、利点。
1)、パフォーマンスの利点
- 安定したパフォーマンス:摩擦振り子の分離ベアリングの主な材料は金属であり、処理品質はより高い信頼性を備えていることを簡単に確保できます。
- 良好な耐久性:相対摩擦表面材料は、ステンレス鋼、PTFE、および優れた耐久性を備えたその他の材料です。実験によって確認された累積スライディング距離は長いです。
- 高いベアリング能力:主な材料は金属であり、高い表面圧力に耐えることができます。スライド面上の摩擦材料のベアリング能力は高くなっています。
- 大きな変形の下での損傷はありません:摩擦振り子の分離ベアリングの大きな変形は、スライド面のサイズにのみ関連しており、ベアリングに損傷を与えません。大規模な変形テストは、双方向のヒステリシス曲線を形成できます。
2)、経済的利点
- 高コスト - パフォーマンス:同じパフォーマンス目標を達成する条件下では、他の分離デバイスと比較してより大きなコスト優位性があります。
- 設置コストの低い:取り付け中に、ベアリングを上下の桟橋に接続するために必要なボルトは4つだけです。運用はシンプルで高速で、人件費を削減します。
- 低検査費用:大規模な変形テストの後、ベアリングは損傷しておらず、プロジェクトで使用され続けることができ、ベアリングコストを削減できます。
- 置換リスクはありません:ベアリングは大地震の変位下で繰り返しロードされ、ヒステリシスの曲線は損傷なしに完全に一致します。
3)、設計上の利点
- 単純な原理:摩擦振り子の分離構築は、単一の振り子モデルに簡素化できます。そのスイング期間は、湾曲の同等の半径にのみ依存し、建物の重量とは無関係です。

- 単純な設計:摩擦係数値は、分離構造のせん断 - 重量比から直接推定できます。設計中の分離層のねじれの変形を考慮する必要はありません。
- 簡単な選択:変形量と垂直ベアリング能力の間に結合関係はありません。摩擦係数と曲率の等価半径を決定した後、分析を実行できます。ベアリングの選択は分析結果にのみ関連しており、選択結果に従って再計算する必要はありません。
II、短所
- 引張力を耐えることができない:従来の摩擦振り子の分離ベアリングは、あらゆる方向に同じ特性を持ち、適用範囲を制限する引張力を負担することはできません。ただし、この問題を克服しようとするいくつかの改善されたテクノロジーと設計があります。たとえば、いくつかの新しい - 型摩擦振り子分離ベアリングは、特別な構造または補助装置の追加を通じて、ある程度の引張能力を達成できます。
- 製造および設置の正確性の高い要件:ベアリングのパフォーマンスと分離能力は、製造の精度に比較的敏感です。製造プロセスにエラーがある場合、分離のパフォーマンスに影響を与える可能性があります。建設および設置プロセス中、一時的な固定デバイスはありますが、大きな重力荷重の作用下で設置の精度を確保することは困難です。初期の偏心と不整合が発生する可能性があり、これは設計の理論的要件から逸脱する可能性があり、それにより分離効果に影響を与え、潜在的な安全性の危険性をもたらすことさえあります。
- 摩耗と故障が発生しやすい:使用期間中、スライド表面の不均一な摩耗、分子交差 - スライディング表面のリンク(接着)、およびベアリングジャミング、これらはすべて上記のように発生する可能性があります。これらの問題は、ベアリングのパフォーマンスの低下につながり、適切に機能することができない可能性さえあります。さらに、コアスライディング表面部分の材料は熱 - 耐性または火 - 耐性ではない場合があり、使用環境の温度やその他の条件には特定の要件があります。同時に、分離層は湿気の多いまたは一時的に浸水した状況にある可能性があり、それはしばしば摩擦ペンドゥルム分離に錆を発生させ、それによってスライド面を影響し、摩擦係数を変え、故障を引き起こすことが多い。
- 高い製造コスト:いくつかの従来の分離ベアリングと比較して、摩擦振り子の分離ベアリングの構造は比較的複雑であり、材料と製造プロセスの要件が高く、コストが比較的高くなります。そのアプリケーションは、いくらかのコスト - デリケートな建築プロジェクトで制限される場合があります。
- 大量の製品量:他の種類の地震分離ベアリングと比較して、摩擦振り子隔離システムは通常、大量があり、限られたスペースを持つ一部の建物や構造物で使用すると制限される場合があります。
5。製品仕様とタイプ
(推奨のみが示されています、それはクライアントのリクエストに応じてOEMまたは製造される可能性があります)
1)、仕様パラメーターテーブル
|
モデル |
垂直ベアリング容量(kn) |
垂直圧縮剛性(kN/mm) |
水平等価剛性(kN/mm) |
水平等価減衰率(%) |
最大水平変位(mm) |
自然振動期間 |
該当する温度(度) |
|
fps - 1000 - 150 |
1000 |
1500 |
1.5 |
25 |
150 |
1.8 - 2.2 |
- 40 ~ + 60 |
|
fps - 5000 - 300 |
5000 |
5000 |
5.0 |
30 |
300 |
2.5 - 3.0 |
- 40 ~ + 60 |
|
fps - 10000 - 400 |
10000 |
8000 |
8.0 |
35 |
400 |
3.0 - 3.5 |
- 40 ~ + 60 |
述べる:
垂直圧力、引張力、および水平方向のせん断力はすべて、エンジニアリング要件に従ってカスタマイズできます。
変位:
変位は、実際のニーズに応じて調整できます。
参照変位:±50mm、±100mm、±150mm、±200mm、±250mm ......無制限ですが、インストール寸法を考慮する必要があります。
設計回転角θ:
デフォルト値は0.02 radで、回転角は構造に従って調整できます。
地震の分離期間:2秒、2.5秒、2.8秒、3.5秒、4秒、4.5秒、5.0秒。
適用可能な温度範囲:-40度+60度(摂氏)。
摩擦係数μ:
このシリーズのベアリングの設計された通常の摩擦係数は0.03以下ではなく、地震の分離と還元の摩擦係数は0.05以下です。

2)、摩擦振口地震分離の球状の分離の機械的挙動の構成的関係は次のとおりです。
水平力:f=vr
×d+μ·V
降伏後の剛性:k=vr![]()
振動期間:t =2π1g×1r+ud![]()
同等の剛性:ke=V×( 1R
+ ud
)
同等の減衰率:Eff = 2π
×1dur +1![]()
式で:
vベアリングは垂直荷重を負担します、
振り子球面のr半径、
dベアリングのスイング変位、
μベアリングの摩擦係数。
3)、製品タイプ
摩擦振り子の地震分離球形ベアリングは、構造と機能に従って次の2つのタイプに分類でき、各タイプは、設計者が選択するための単方向、双方向、全方向性、または固定構造として設計できます。
3a、LZFP(i)タイプ摩擦振り子耐震分離ベアリング:単純な構造と明確な衝撃吸収メカニズムがあります。引張力がない構造に適しており、地震中の地震の隔離と削減のためだけにスライドします。

3B、LZFP(II)タイプのスライド摩擦振り子耐震分離ベアリングは、通常の使用中の通常の球形ベアリングとまったく同じ機能を持っています。地震が発生すると、構造が担当する水平方向の力がせん断ボルトのせん断力よりも大きい場合、せん断ボルトがせん断され、限界デバイスが開きます。ベアリングは、アーク表面間の相対的な滑りを通じて基礎から構造を分離し、地震エネルギーのほとんどが基礎から構造に移動するのを防ぎます。この製品は、通常の使用中に温度収縮とクリープによる変位を生成する構造に適用できます。

6、製造手順

述べる:
1、最初のピーステスト
2、PTFEプレート:ポリフルーオルターレチレンプレート
7。製品の設置とメンテナンス
(i)インストールプロセス
1)、基礎処理
a)基礎の上面は平らで、平らな誤差は2mm/m以下である必要があります。正確な測定には、レベルゲージが使用されます。
b)埋め込まれたボルトの位置誤差は、2mm以下でなければなりません。総ステーションは、ベアリングの設置精度を確保するために配置に使用されます。
c)基礎コンクリートの強度グレードは、C30よりも低くはありません。注いだ後、強度がテストされ、設計された強度の80%以上に達すると、筋力を取り付けることができます。
2)、ベアリング設置プロセス



a)事前インストール検査:外観、仕様モデル、工場証明書、検査報告書、および製品が設計要件を満たすことを確認するためのベアリングのその他の材料を確認します。ダイヤルインジケーターを使用して、ベアリングの初期高さ、水平、その他のパラメーターを測定し、レコードを作成します。
b)持ち上げと配置:特殊な持ち上げ装置を使用して、ベアリングを基礎の上面にゆっくりと持ち上げ、埋め込みボルト穴に合わせます。ジャックを使用して微調整して、ベアリングの中心と設計された位置との間の偏差が3mm以下であり、レベルネス誤差が0.5%以下であることを確認します。
c)ボルト接続:トルクレンチを使用して、設計されたトルクに従ってボルトを締め、トルクエラーは±5%以内に制御されます。ボルト接続が完了したら、2回目の測定を実施して、ベアリングの設置精度が要件を満たしていることを確認します。
d)溶接固定:溶接接続法の場合、対称溶接プロセスが採用され、溶接電流と速度を制御して、ベアリングが変形しないようにします。溶接後、溶接欠陥検出を実施して、溶接品質が要件を満たしていることを確認します。
3)、インストールサイトの写真



(ii)メンテナンス計画
- 毎日の検査
a)月に1回、外観検査を実施して、ベアリングの表面に亀裂、摩耗、錆、その他の現象があるかどうか、および接続部分が緩んでいるかどうかを確認します。
b)ダストカバーが無傷かどうかを確認します。損傷している場合は、ほこりや破片がベアリングの内側に入るのを防ぐために、それを間に合うように交換してください。
- 定期的な検出
a)垂直圧縮変形、水平変位、ベアリングの回転角などの測定パラメーターを含む、年に一度、包括的な検査を実施します。総ステーションやレベルゲージなどの測定機器を使用すると、測定誤差は±1mm以内に制御されます。
b)5年に1回、機械的プロパティテストを実施します。臨床検査のために特定の割合のベアリングを選択して、水平剛性や同等の減衰率などのパフォーマンスインジケーターが設計要件を満たしているかどうかを確認します。
- 特別な状況ハンドリング
a)地震や強風などの自然災害を経験した後、すぐにベアリングの包括的な検査を実施します。必要に応じて、緊急検出と評価を実施します。ベアリングが損傷していることが判明した場合は、修理または交換のためにプロの職員を迅速に組織します。
b)建物の使用関数が変化し、上部の構造荷重または地震作用に大幅な変化をもたらす場合、ベアリングの機械的特性を再分析して確認します。チェック結果に従ってベアリングを強化または交換する必要があるかどうかを判断します。
8、製品品質保証
(i)品質管理システム
- 原材料検査:鋼、ゴム、摩擦材料などの主要な原材料を厳密に検査します。質の高い証明書を提供し、再検査のためにサンプリングするには、原材料の各バッチが必要です。鋼の化学組成について分析され、機械的特性についてテストされ、ゴムには物理的特性と老化特性がテストされ、摩擦係数が摩擦係数と摩耗性能をテストします。
- 生産プロセス制御:高度な生産機器とプロセスを採用し、各生産リンクを厳密に監視します。キープロセスの品質制御ポイントを設定し(ゴム硫化、スチールプレート溶接、精密機械加工など)、実際の時間検出と記録を実施します。製品の品質トレーサビリティを確保するために、製品生産トレーサビリティシステムを確立します。
- 最終製品検査:外観の品質、寸法精度、機械的特性、その他のアイテムなど、各ベアリングを工場を離れる前に包括的にテストする必要があります。機械的プロパティテストでは、シミュレートされた地震荷重テストデバイスを使用し、荷重テストは関連する基準に従って実行され、製品のパフォーマンスが設計要件を満たすことを確認します。
(ii)品質保証のコミットメント
この製品の保証期間は10年で、製品の受け入れ日から計算されます。保証期間中、損害が製品の品質の問題によって引き起こされる場合、当社は無料の修理または交換サービスを提供します。
保証期間後、当社は生涯のメンテナンスサービスを提供し、定期的に顧客を訪問し、顧客に技術サポートと製品のメンテナンスの提案を提供します。交換部品が必要な場合、費用で請求されます。
(iii)、テストレポート

9、注意事項
- ベアリングの設置は、専門的な資格を持つ建設チームが実施する必要があります。建設担当者は、特別に訓練され、ベアリングの設置プロセスと要件に精通する必要があります。
- インストールプロセス中、ベアリングを損傷する可能性のあるベアリングに影響を与えたり影響を与えるなどの操作を実行することは厳密に禁止されています。許可なしにベアリングの構造とパラメーターを変更しないでください。
- ベアリングの輸送と保管中は、傾斜と反転を避けるために水平に配置する必要があります。保管環境は、水分と錆を防ぐために乾燥して換気する必要があります。
- 問題を迅速に発見し解決するために、この取扱説明書の要件に従って、定期的なメンテナンス検査を厳密に実行する必要があります。メンテナンス記録は、製品の品質トレーサビリティの基礎として適切に保持する必要があります。
- 製品の使用について質問がある場合、または技術的な問題が発生した場合は、当社の技術サービス部門にタイムリーにお問い合わせください。 24時間以内に応答します。
10、ケース


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