CN104314177B - 建筑隔震支座的防倾覆装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于隔震技术领域，具体涉及一种建筑隔震支座的防倾覆装置。该装置包括横向扣拉件、纵向扣拉件、上预埋件和下预埋件，横向、纵向扣拉件均为顶部箱型梁式结构，底部两侧带有挡板；横向、纵向扣拉件的挡板近端均固定有高阻尼橡胶块，挡板末端均固定有T型加强板；横向、纵向扣拉件呈水平位十字交叉设置，横向扣拉件位于纵向扣拉件上方；纵向扣拉件上方固定有箱型连接件，横向扣拉件下方与下预埋件固定连接；箱型连接件与上预埋件固定连接。该防倾覆装置结构可靠、安装方便，不影响橡胶支座的隔震性能，强震发生时能同时提供竖向承载力和拉应力，保护了隔震支座不被竖向拉应力和水平剪切应力破坏，有效防止建筑物重心偏移发生倾覆危害。
Description
技术领域
本发明属于隔震技术领域，具体涉及一种建筑隔震支座的防倾覆装置。
背景技术
在地震区，用于房屋、桥梁或其他结构的隔震支座，在地震发生时可以有效隔离地震能量向上部结构的传递，从而减轻地震灾害对建筑物或桥梁的损害。但是，隔震支座的结构特点，决定了它的抗拉强度很低，特别是竖向抗拉能力差，其极限抗拉强度只有极限抗压强度的6％～8％。当强震发生时，建筑隔震支座在地震的水平和竖向地震同时作用下，产生巨大的拉应力，会导致隔震支座受到破坏。此外在强震中竖向地震力往往很大，而高层建筑的高宽比较大，倾覆力矩也较大，这使得隔震层常有提离现象发生，目前的隔震支座基本不具备防倾覆提离功能，少数具有防倾覆功能但功能有限，致使建筑出现倾覆破坏。而且，隔震支座在强震发生时一旦损坏，会对建筑物的安全形成隐患。因此隔震支座的不足，成为隔震技术在高层建筑中推广应用的主要障碍之一。此外强震对隔震支座的破坏难以避免。
发明内容
本发明针对现有技术的不足,提供了一种建筑隔震支座的防倾覆装置，该防倾覆装置能够辅助隔震支座，在强震发生时既能承受很大的竖向承载力，又能承受较大的拉力，可以有效防止建筑物发生倾覆危害，同时保护隔震支座不被破坏。
本发明的技术方案是这样实现的：一种建筑隔震支座的防倾覆装置包括横向扣拉件、纵向扣拉件、上预埋件和下预埋件，所述的横向扣拉件和纵向扣拉件均为顶部箱型梁式结构，底部两侧带有挡板；所述的横向扣拉件挡板近端固定有高阻尼橡胶块，其挡板末端固定有第二T型加强板；所述的纵向扣拉件的挡板近端固定有高阻尼橡胶块，其挡板末端固定有第一T型加强板；所述的横向扣拉件和纵向扣拉件呈水平位十字交叉设置，横向扣拉件位于纵向扣拉件上方；所述的纵向扣拉件上方固定有箱型连接件，所述的横向扣拉件下方与下预埋件固定连接；所述的箱型连接件与上预埋件1固定连接；所述的横向扣拉件的顶部与第一T型加强板间设有预留间隙，纵向扣拉件的顶部与第二T型加强板间设有预留间隙。
较优的，所述的横向扣拉件的挡板内侧固定有高阻尼橡胶块，所述的纵向扣拉件的挡板内侧固定有高阻尼橡胶块。
较优的，所述的高阻尼橡胶块的阻尼比不低于15％。
较优的，所述的所述的高阻尼橡胶块厚度为15～20mm。
较优的，所述的横向扣拉件和纵向扣拉件分别与高阻尼橡胶块粘接固定。
较优的，所述的横向扣拉件与第二T型加强板焊接固定，纵向扣拉件与第一T型加强板焊接固定。
较优的，所述的横向扣拉件、纵向扣拉件、第一T型加强板、第二T型加强板和箱型连接件均采用钢制材料制成。
本发明解决了背景技术中存在的缺陷,具有以下的有益效果：
本发明提供的建筑隔震支座的防倾覆装置，有效避免隔震支座受到强震中拉应力的破坏，避免隔震建筑受到倾覆损坏。一般等级地震发生时，在水平方向上横向地震波来临时，横向扣拉件和纵向扣拉件可以在预定范围内360°水平滑移，避免水平剪切破坏，且不影响橡胶支座的隔震效果；垂直方向上，竖向地震波来临时，该防倾覆装置上设有高阻尼橡胶块，能够吸收地震波的纵向能量，扣拉装置能够很好地将拉应力传递给隔震层的顶梁和地下梁，减少竖向位移，能够在设定范围内很好地抵抗纵向地震力的破坏作用，避免隔震支座受到纵向拉应力破坏。强震发生时，横向扣拉件和纵向扣拉件可以水平方向上限位，挡板内侧的高阻尼橡胶块能够吸收部分地震波的能量,缓冲扣拉装置与挡板的碰撞,防止强震产生的过大水平位移对隔震支座的剪切破坏,同时扣拉件由于高阻尼橡胶块吸收能量,在垂直方向上能够缓冲限位,避免了隔震橡胶支座受到地震的竖向拉应力破坏；当建筑物受到强震时,水平位移过大,重心偏移发生倾覆时，装置的扣拉件能在建筑物一侧起到抗拉的作用，装置的加强板与扣拉件联合作用,能在建筑物另一侧起到承顶作用，有效防止建筑物发生倾覆。此外建筑隔震支座的防倾覆装置安装在隔震支座旁边，对隔震支座的竖向承载，弹性复位和能量耗散等特性没有任何影响；该防倾覆装置的结构可靠，安装方便，可根据建筑物隔震层的需要进行设计。
附图说明
图1为建筑隔震支座的防倾覆装置的立体结构示意图；
图2为发生强震时建筑隔震支座的防倾覆装置的工作示意图；
图3为建筑隔震支座的防倾覆装置的安装示意图；
图中：1-上预埋板，2-箱型连接件，3-第一T型加强板，4-纵向扣拉件，5-横向扣拉件，6-高阻尼橡胶板，7-下预埋板，8-第二T型加强板，9-隔震层顶梁，10-地下梁，11-建筑物，12-隔震支座，13-建筑隔震支座的防倾覆装置。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，该建筑隔震支座防倾覆装置主要包括上预埋板1，箱型连接件2，T型加强板3，纵向扣拉件4，横向扣拉件5，高阻尼橡胶板6和下预埋板7。横向扣拉件5和纵向扣拉件4均为钢板焊接的顶部箱型梁式结构，底部两侧焊接有挡板，该箱型梁式结构强度高，可以增加单位面积上的载荷。横向扣拉件5底部靠近挡板端固定有高阻尼橡胶块6，其挡板的内侧也固定有高阻尼橡胶块6，挡板末端焊接有第二T型加强板8；纵向扣拉件4的底部靠近挡板端固定有高阻尼橡胶块6，其挡板内侧也固定有高阻尼橡胶块6，挡板末端焊接有第一T型加强板3；第一、第二T型加强板能增强横向、纵向扣拉件的强度。高阻尼橡胶块6分别与纵向扣拉装置4、横向扣拉件5和挡板内侧壁的接触面通过常温固化胶黏剂冷粘接。高阻尼橡胶块6分别粘接在纵向扣拉件4、横向扣拉件5和挡板内侧面上。纵向扣拉件4在横向扣拉件5的下方，呈水平位十字交叉型设置。上预埋板1、下预埋板7通过与预埋螺纹钢焊接连接于地下梁10和隔震层顶梁9。横向扣拉件5的顶部与第一T型加强板3间设置有10mm间隙，纵向扣拉件4的底部与第二T型加强板8间设置有10mm间隙。本实施例中，高阻尼橡胶块6的阻尼比为18％，高阻尼橡胶块6厚度为15mm。可以根据抗震要求和加工条件，选择阻尼比为更高的高阻尼橡胶块6，如阻尼比为20％，会带来更有好的效果。
本发明的工作原理是：如图2所示，本建筑隔震支座的防倾覆装置13同隔震支座12配合使用，安装在建筑物两侧及中部，一端连接地下梁10上，一端连接隔震层顶梁9。一般等级地震发生时，本建筑隔震支座的防倾覆装置13发生作用，由于横向扣拉件5和纵向扣拉件4可以在结构预定范围内水平滑移，不影响隔震支座12的水平位移，因而不影响隔震支座12的隔震效果；垂直方向上，防倾覆装置13设计有高阻尼橡胶块6，能够吸收地震波的纵向能量；由于横向扣拉件5顶部与第一T型加强板3间设置有预留间隙，纵向扣拉件4的顶部与第二T型加强板8间设置有预留间隙，上下2片高阻尼橡胶块6之间的间隙和高阻尼橡胶块6本身受压缩而产生的间隙，这些距离构成了垂直方向上的可移动空间。通过横向扣拉件5和纵向扣拉件4拉紧，能够在设定的范围内很好地抵抗纵向地震力的破坏作用，同时避免隔震支座受到纵向拉应力破坏。纵向扣拉件4能够很好地将剩余拉应力传递给隔震层的顶梁9和地下梁10，不出现较大竖向位移，可避免隔震支座受到纵向拉应力破坏。当强震乃至罕遇地震发生时，本建筑隔震支座的防倾覆装置作用更加显著。在水平方向上，横向扣拉件5和纵向扣拉件4由于本身结构的限位，特别是横向扣拉件5和纵向扣拉件4上两侧的挡板及高阻尼橡胶块6，使横向扣拉件5和纵向扣拉件4只能在一定范围内水平滑移，当水平方向上的地震位移过大时，扣拉件与高阻尼橡胶块6接触，高阻尼橡胶块6能够吸收地震波水平方向的能量，将起到水平方向弹性限位功能，防止过大的水平位移对隔震支座12的破坏；垂直方向上，首先防倾覆装置设计有高阻尼橡胶块6，能够有效吸收地震波的纵向能量，纵向地震波使建筑11出现竖向位移，当超过垂直方向上的可移动空间时，横向扣拉件5和纵向扣拉件4拉紧，进行纵向限位，避免隔震支座12受到纵向拉应力破坏。当建筑物11受到强震发生倾斜时，一侧的横向扣拉件5和纵向扣拉件4拉紧，防止倾斜继续扩大，另一侧的建筑隔震支座的防倾覆装置13上的第一T型加强板3和第二T型加强板8顶住了横向扣拉件5、纵向扣拉件4的倾覆位移，即一侧的建筑隔震支座13的防倾覆装置提供拉应力，另一侧的防倾覆装置则对建筑物起到承顶作用，通过抗拉和承顶双重作用保证了隔震建筑物不受到倾覆力的破坏。此外，将本建筑隔震支座的防倾覆装置13安装在建筑物四周及中部，将实现全方位覆盖，解决强震发生时，建筑物出现倾覆破坏的问题，同时有效保护隔震支座12不被竖向拉应力和较大水平应力的破坏。
本发明的工作过程是：当建筑物11在地震波的作用下产生拉应力时，力的传递消耗途径为：建筑物隔震层的顶梁9→上预埋钢板1→箱型连接件2→T型加强板3和纵向扣拉件4→高阻尼橡胶块6→横向扣拉件5→T型加强板3和下预埋板7，高阻尼橡胶块6吸收部分的竖向能量，减小拉应力。第一T型加强板3和第二T型加强板8既增加了抗拉件的强度，又能够在建筑物产生倾覆拉应力时一侧起到抗拉作用，一侧起到承顶住横向扣拉件5与纵向扣拉件4，避免发生大位移的倾覆破坏，也同时避免隔震支座12受到倾覆破坏。
本发明安装方便，适于所有隔震建筑，尤其是高层建筑及对抗震要求高的建筑物进行推广。如图3所示，施工时抗拉件安装在隔震支座旁边，隔震层的地下梁10和隔震层顶梁9先进行精确测量确定抗拉件的上预埋板1和下预埋板7的位置，并在地下梁和顶梁的施工过程中安装好预埋螺纹钢，上预埋板1和下预埋板7。将箱型连接件2焊接在上预埋件1下面，然后在箱型连接件2下面焊接纵向扣拉件4，焊接时调平纵向扣拉件4，保证纵向扣拉件4的高阻尼橡胶块6处于水平位置，将横向扣拉件5焊接在下预埋板7的上面，焊接时调平横向扣拉件5，保证横向扣拉件5的高阻尼橡胶块6处于水平位置，横向扣拉件5与纵向扣拉件4呈十字交叉，横向扣拉件5与纵向扣拉件4的高阻尼橡胶块6间留有5～10mm的距离，保证横向扣拉件5与纵向扣拉件4在水平方向可以自由滑动，焊接第一T型加强板3和第二T型加强板8，使其保持与对应的横向扣拉件5和纵向扣拉件4的间隔距离，最后对所有的焊接部位进行防腐处理。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种建筑隔震支座的防倾覆装置，其特征在于：包括横向扣拉件(5)、纵向扣拉件(4)、上预埋件(1)和下预埋件(7)，所述的横向扣拉件(5)和纵向扣拉件(4)均为顶部箱型梁式结构，底部两侧带有挡板；所述的横向扣拉件(5)的挡板近端固定有高阻尼橡胶块(6)，其挡板末端固定有第二T型加强板(8)；所述的纵向扣拉件(4)的挡板近端固定有高阻尼橡胶块(6)，其挡板末端固定有第一T型加强板(3)；所述的横向扣拉件(5)和纵向扣拉件(4)呈水平位十字交叉设置，横向扣拉件(5)位于纵向扣拉件(4)上方；所述的纵向扣拉件(4)上方固定有箱型连接件(2)，所述的横向扣拉件(5)下方与下预埋件(7)固定连接；所述的箱型连接件(2)与上预埋件(1)固定连接；所述的横向扣拉件(5)的顶部与第一T型加强板(3)间设有预留间隙，纵向扣拉件(4)的顶部与第二T型加强板(8)间设有预留间隙。
2.根据权利要求1所述的建筑隔震支座的防倾覆装置，其特征在于：所述的横向扣拉件(5)的挡板内侧固定有高阻尼橡胶块(6)，所述的纵向扣拉件(4)的挡板内侧固定有高阻尼橡胶块(6)。
3.根据权利要求1所述的建筑隔震支座的防倾覆装置，其特征在于：所述的高阻尼橡胶块(6)的阻尼比不低于15％。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的建筑隔震支座的防倾覆装置，其特征在于：所述的高阻尼橡胶块(6)厚度为15～20mm。
5.根据权利要求1所述的建筑隔震支座的防倾覆装置，其特征在于：所述的横向扣拉件(5)和纵向扣拉件(4)分别与高阻尼橡胶块(6)粘接固定。
6.根据权利要求1所述的建筑隔震支座的防倾覆装置，其特征在于：所述的横向扣拉件(5)与第二T型加强板(8)焊接固定，纵向扣拉件(4)与第一T型加强板(3)焊接固定。
7.根据权利要求1所述的建筑隔震支座的防倾覆装置，其特征在于：所述的横向扣拉件(5)、纵向扣拉件(4)、第一T型加强板(3)、第二T型加强板(8)和箱型连接件(2)均由钢制材料制成。
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