CN104652640A - 一种导轨与竖直索线组合的抗拉与限位隔震装置 - Google Patents

Abstract

一种导轨与竖直索线组合的抗拉与限位隔震装置，包括上连接板、下连接板、支座主体、上导轨、下导轨、滑块、限位挡板、竖直索线。竖直索线与支座主体并联，上下导轨分别与上下连接板连接，且上下导轨呈十字交叉形。导轨内设置有滑动腔体，滑块可在腔体内沿导轨滑动，腔体的两端设置有限位挡板，上下滑块之间固定竖直索线。本发明通过滑块沿导轨滑动，索线将一直保持竖直状态，从而实现该装置在支座发生设计的剪切位移时，索线都能提供有效拉力。同时，在支座发生大变形时，滑块移动到限位挡板，索线将变为斜拉，可限制支座继续发生大变形。从而提高了建筑结构在多维地震以及风荷载作用下的抗拉拔抗倾覆能力。

Description

一种导轨与竖直索线组合的抗拉与限位隔震装置

技术领域

本发明属于建筑工程隔震技术领域，主要涉及一种导轨与竖直索线组合的抗拉与限位隔震装置。

背景技术

橡胶支座隔震技术是目前比较成熟的隔震技术。但由于支座内部橡胶和钢板之间为粘合连接，当高层建筑受竖向地震作用时，或支座发生较大水平剪切位移时，或建筑高宽比较大时，支座易受拉，而橡胶支座受拉易发生橡胶层与钢板的撕裂破坏，进而影响支座的水平隔震性能，或直接导致建筑发生倾覆破坏。

根据国家标准GB50011-2010《建筑抗震设计规范》的要求，橡胶隔震支座在罕遇地震的水平和竖向地震同时作用下，拉应力不应大于1MPa。但在强烈地震作用下，中、高层建筑的橡胶隔震支座可能要承受高于限制的拉应力，由于橡胶隔震支座的抗拉能力有限，因此其应用范围受到限制。为了提高橡胶隔震支座的抗拉能力，国内外学者进行了各种研究，日本学者开发了直线式滑动支座，它有两个正交方向的轨道构成，可以沿着轨道交叉往复滑动，因而可以隔离任意方向的震动，同时具有很大的竖向抗压能力和抗拔能力，但该支座尺寸巨大，同时对轨道的摩擦要求高，生产成本高昂。中国学者提出了内部有预应力钢绞线的预应力橡胶隔震支座，在隔震支座周围布置适量竖向钢筋的构造措施，这种抗拉措施在支座发生大变形时预应力绞线和钢筋将产生不可恢复变形，将不利于支座的水平隔震。

总之，现有抗拉技术存在构造复杂，安装成本高，抗拉装置影响支座的水平刚度，影响支座的隔震性能的问题。因此，橡胶隔震支座抗拉不足成为高层建筑隔震领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种解决橡胶隔震支座在高层建筑中抗拉能力不足与限制支座大变形问题，且构造简单、安装方便的一种导轨与竖直索线组合的抗拉与限位隔震装置。适用于高宽比较大的建筑或在多维地震作用下容易使支座出现拉应力的建筑结构。该抗拉与限位装置能减小地震竖向作用或风荷载作用对支座主体的损害，提高建筑的抗拉拔抗倾覆能力。

实现本发明采用的技术方案为：

一种导轨与竖直索线组合的抗拉与限位隔震装置，包括上连接板1、下连接板2、支座主体3、上导轨4、下导轨5、滑块6、限位挡板7、竖直索线8；竖直索线8与支座主体3并联，上导轨4与上连接板1连接，下导轨5与下连接板2连接，上导轨4与下导轨5呈十字交叉形，导轨内设置有滑动腔体9，滑块6可在滑动腔体9内沿导轨滑动，滑动腔体9的两端设置有限位挡板7，上下滑块上焊接有拉环11，且上下拉环间固定有竖直索线8。

所述上导轨4和下导轨5分别沿地震作用的两个主轴方向布置，上导轨4和下导轨5呈十字交叉形，从而实现滑块6沿水平地震作用两个主轴方向随支座运动。

所述竖直索线8固定于上下滑块6之间，呈竖直状态，可在支座主体3发生水平变形时随滑块6移动，并始终保持竖直状态，从而实现支座主体3在水平变形过程中竖直索线8能提供相同的竖向拉力，当滑块6到达限位挡板7时，竖直索线8将变为斜向受拉，从而实现限位功能。

所述支座主体3为叠层橡胶隔震支座、铅芯橡胶隔震支座、摩擦滑移支座、滚动摩擦支座或其他类型的隔震支座。

所述导轨4与连接板1均为钢质材料，且导轨4与连接板1之间为螺栓连接或焊接。

所述滑动腔体9与滑块6之间为滚动摩擦或滑动摩擦。

所述竖直索线8为钢绞线、形状记忆合金钢绞线或满足要求的其他索线。

本发明可以取得如下有益效果：

在地震作用主轴方向支座主体发生剪切位移时，沿剪切位移方向的导轨内的滑块在滑动腔体内滑动，上下滑块之间的竖直索线将一直处于竖直状态，若有拉应力则竖直索线提供拉力，从而保护了支座主体免受损伤；支座在发生水平大剪切位移时，沿剪切位移方向的导轨内的滑块滑动到限位挡板时将不再滑动，若支座继续产生剪切变形则竖直索线将斜向受拉，为支座提供一定的水平拉力，从而实现限位的作用。

下面结合附图对本发明作进一步描述。

附图说明

图1为导轨与竖直索线组合的抗拉与限位隔震装置侧视图；

图2为导轨与竖直索线组合的抗拉与限位隔震装置A-A剖面图；

图3为导轨与竖直索线组合的抗拉与限位隔震装置B-B剖面图；

图4为上导轨滑块的示意简图；

图5为滚动式上导轨滑块C-C剖面示意简图；

图6为滑动式上导轨滑块C-C剖面示意简图；

图7为导轨滑动腔体示意简图。

图中：1、上连接板，2、下连接板，3、支座主体，4、上导轨，5、下导轨，6、滑块，7、限位挡板，8、索线，9、滑动腔体，10、滚轮，11、拉环。

具体实施方式

结合附图对本发明作进一步说明。

如附图所示，本发明一种导轨与竖直索线组合的抗拉与限位隔震装置包括：上连接板、下连接板、支座主体、上导轨、下导轨、滑块、限位挡板、索线。若支座主体采用橡胶隔震支座，直径D为300mm，高140mm，横截面面积为70683.75mm²，上下封板厚度为20mm。上下连接板横截面为边长1200mm的正方形，厚度为30mm。导轨与连接板均为钢质材料，导轨长度400mm，滑块长度100mm，且上下导轨与上下连接板之间采用焊接，上下连接板各采用四个导轨，且上下导轨分别沿地震的两个主轴方向布置。导轨内设置有滑动腔体，滑块由滚轮轴承和钢质短棒焊接而成，因此，滑块与滑动腔体之间为滚动摩擦，滑块可以在滑动腔体内自由滑动，滑动腔体的两端焊接有限位挡板，上下滑块设置有拉环，且拉环之间用钢卡头固定竖直索线。

若索线采用直径11.4mm钢绞线，该钢绞线的最小破坏拉力约为124KN，四组此十字交叉导轨滑块布置在橡胶隔震支座的四围。当钢绞线变形过大时，四组钢绞线可为支座主体提供496KN的拉力，支座主体将额外增加约7MPa的抗拉能力。当支座剪切位移达150mm时，滑块将移动到限位挡板处，此时若支座继续发生剪切变形，绞线将变为斜向受拉，为支座提供水平恢复力，限制支座继续大变形。

本实施例的工作原理为：滑块在任意方向地震作用下，橡胶支座发生剪切位移时，沿剪切位移方向的导轨内的滑块在滑动腔体内滑动，上下滑块之间的竖直索线将一直处于竖直状态，若有拉应力则竖直索线提供拉力；支座在发生水平大剪切位移时，沿剪切位移方向的导轨内的滑块滑动到限位挡板时将不再滑动，若支座继续产生变形则竖直索线将斜向受拉，限制支座继续变形，提高了建筑结构在多维地震作用以及风荷载作用下的抗拉拔抗倾覆能力。

Claims (7)

1.一种导轨与竖直索线组合的抗拉与限位隔震装置，其特征在于：包括上连接板(1)、下连接板(2)、支座主体(3)、上导轨(4)、下导轨(5)、滑块(6)、限位挡板(7)、竖直索线(8)；竖直索线(8)与支座主体(3)并联，上导轨(4)与上连接板(1)连接，下导轨(5)与下连接板(2)连接，上导轨(4)与下导轨(5)呈十字交叉形，导轨内设置有滑动腔体(9)，滑块(6)可在滑动腔体(9)内沿导轨滑动，滑动腔体(9)的两端设置有限位挡板(7)，上下滑块上焊接有拉环(11)，且上下拉环间固定有竖直索线(8)。

2.根据权利要求1所述的一种导轨与竖直索线组合的抗拉与限位隔震装置，其特征在于：所述上导轨(4)和下导轨(5)分别沿地震作用的两个主轴方向布置，上导轨(4)和下导轨(5)呈十字交叉形，从而实现滑块(6)沿水平地震作用两个主轴方向随支座运动。

3.根据权利要求1所述的一种导轨与竖直索线组合的抗拉与限位隔震装置，其特征在于：所述竖直索线(8)固定于上下滑块(6)之间，呈竖直状态，可在支座主体(3)发生水平变形时随滑块(6)移动，并始终保持竖直状态，从而实现支座主体(3)在水平变形过程中竖直索线(8)能提供相同的竖向拉力，当滑块(6)到达限位挡板(7)时，竖直索线(8)将变为斜向受拉，从而实现限位功能。

4.根据权利要求1所述的一种导轨与竖直索线组合的抗拉与限位隔震装置，其特征在于：所述支座主体(3)为叠层橡胶隔震支座、铅芯橡胶隔震支座、摩擦滑移支座、滚动摩擦支座或其他类型的隔震支座。

5.根据权利要求1所述的一种导轨与竖直索线组合的抗拉与限位隔震装置，其特征在于：所述导轨(4)与连接板(1)均为钢质材料，且导轨(4)与连接板(1)之间为螺栓连接或焊接。

6.根据权利要求1所述的一种导轨与竖直索线组合的抗拉与限位隔震装置，其特征在于：所述滑动腔体(9)与滑块(6)之间为滚动摩擦或滑动摩擦。

7.根据权利要求1所述的一种导轨与竖直索线组合的抗拉与限位隔震装置，其特征在于：所述竖直索线(8)为钢绞线、形状记忆合金钢绞线或满足要求的其他索线。