CN104790437B - 一种基础隔离装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基础隔离装置，该装置是安装在建筑物的上部结构和基础结构之间的一个支撑，并成为建筑物的上部结构和基础结构的一部分，在建筑物的上部结构和基础结构之间形成一个间隙，以防止建筑物的上部结构腐蚀，增加其寿命。所述的支撑由多个油阻尼器和多个球缓冲器将中间凹形钢板和下座板连接起来，利用弹簧高度加大地震吸收功率，起到基础隔震的作用。本隔离装置设计合理，将油阻尼器、球缓冲器、螺旋弹簧、弹性缓冲球巧妙地结合在一起，共同作用来降低上部结构的响应加速度和变形，降低振动向上部结构的传递，水平刚度小，使上部结构的地震反应也越小，具有良好的弹塑性，可自动恢复原状，隔震效果较好，减轻地震灾害，减少人员伤亡和财产损失。
Description
技术领域
本发明涉及建筑结构隔震技术领域，尤其是涉及一种基础隔离装置。
背景技术
地震是严重的自然灾害，它是由于地球内部缓慢积累的能量突然释放而引起的地球表层的振动，强烈的地面振动会直接和间接造成建筑物的倒塌及破坏，给人们的生命财产带来严重威胁，也会给社会造成巨大的经济损失。
因此，建筑结构的抗震是世界所有国家在建筑物建造时必须考虑的。建筑物抵抗地震主要是通过两个途径，第一个是增加结构的强度，使结构在预期烈度的地震作用下，保证结构的安全，第二个是在主体结构和基础结构之间设置水平刚度很小的隔震层，使主体结构与大地在水平方向基本隔离，地震的能量不易传到主体结构，从而避免主体结构破坏。现有基础隔震的类型有：叠层橡胶隔震、滑移摩擦隔震、滚动隔震，这三种基础隔震的隔震原理分别是：延长地震周期、吸收能量、绝缘。滚动隔震是这几类隔震方法中比较理想的方法，这是因为滚动隔震有方向性，而地震的方向是不确定的，所以滚动隔震更为合理。
现有的建筑隔震消能装置，有的结构复杂，造价高，有的自行复位能力差，有的削弱构件过大，会因微震滑移量积累过大，造成滑移现象，影响建筑物正常使用功能。
发明内容
本发明解决的技术问题是，提供一种结构简单，水平刚度小，有良好的弹塑性和自动复位功能，隔震效果良好的基础隔离装置。
本发明的技术方案是，一种基础隔离装置，是安装在建筑物的上部结构和基础结构之间的一个支撑，并成为建筑物的上部结构和基础结构的一部分，以在建筑物的上部结构和基础结构之间形成一个间隙，以防止建筑物的上部结构腐蚀，增加其寿命。
进一步地，在上述方案中，所述的支撑由多个油阻尼器和多个球缓冲器将中间凹形钢板和下座板连接起来，利用弹簧高度加大地震吸收功率，起到基础隔震的作用。
更进一步地，在上述方案中，所述油阻尼器上端与中间凹形钢板固定连接，下端通过铰链与下座板活动铰接在一起，在地震发生时，中间凹形钢板可以与油阻尼器一起在水平方向上运动。
更进一步地，在上述方案中，所述球缓冲器是由钢球、支承盘、支撑轴、球轴承以及多个竖向螺旋弹簧组成，所述支承盘上部设有上凹面，下部设有下凹面，所述钢球在上凹面内可自由滚动，并且在滚动最终会回到同一位置，并且球体不会与中间凹形钢板分开，所述球轴承在下凹面内，球轴承的下面与球轴承固定连接，球轴承下端与下座板固定连接，多个竖向螺旋弹簧在支承盘的下底面沿周向竖直均匀分布，所述多个竖向螺旋弹簧的上端分别固定在支承盘上，下端分别固定在下座板上，在地震发生时，通过钢球与球轴承在支承盘内的来回滚动降低上部结构的响应加速度和变形，降低振动向上部结构的传递，地震发生过后，钢球又会依靠自身重力返回到支承盘的底部，而支承盘也会因周围均匀分布的竖向弹簧的作用恢复到球轴承的正上方，从而整个装置自动恢复原状。
更进一步地，在上述方案中，所述上凹面与下凹面形状相同，均为碟形，在支承盘的上下对称分布，碟形凹面的坡度比较平缓，保证钢球与支承盘运动的平稳性。
更进一步地，在上述方案中，所述中间凹形钢板上设有上座板，上座板与中间凹形钢板之间铺设有一层弹性缓冲球，增强整个装置的缓冲能力。
更进一步地，在上述方案中，所述中间凹形钢板的两个侧面内部分别与下座板之间设有多个横向螺旋弹簧，横向螺旋弹簧能够减小整个装置的水平刚度，弹塑性好，抵抗横向剪切力。
进一步地，在上述方案中，所述建筑物的上部结构和基础结构之间形成的间隙是根据建筑物的上部结构的载荷设置的，间隙大小为5-8cm。
本发明的有益效果如下：
第一，本发明隔离装置的水平刚度小，具有良好的弹塑性，在剪切力作用下能够产生一定的弹性形变，耗散地震能量，从而使上部结构的地震反应也越小，对上部结构越有利。
第二，本发明隔离装置在地震发生时，中间凹形钢板可以与油阻尼器一起在水平方向上运动，并与球缓冲器和弹性缓冲球一起，共同作用来降低上部结构的响应加速度和变形，降低振动向上部结构的传递，地震发生过后，钢球又会依靠自身重力返回到支承盘的底部，而支承盘也会因周围均匀分布的竖向弹簧的作用恢复到球轴承的正上方，从而整个装置自动恢复原状。
第三，本发明结构简单、设计合理，造价低廉，施工简便，隔震效果较好，减轻地震灾害，减少人员伤亡和财产损失。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是支承盘的纵向剖视图；
其中，1-上座板、2-中间凹形钢板、3-下座板、4-弹性缓冲球、5-钢球、6-支承盘、7-上凹面、8-下凹面、9-支撑轴、10-球轴承、11-竖向螺旋弹簧、12-油阻尼器、13-球缓冲器、14-铰链、15-横向螺旋弹簧。
具体实施方式
下面，结合具体实施方式来对本发明进行详细的说明，以更好地体现本发明的优势：
实施例1：
一种基础隔离装置，是安装在建筑物的上部结构和基础结构之间的一个支撑，并成为建筑物的上部结构和和基础结构的一部分，以在建筑物的上部结构和基础结构之间形成一个间隙，所述间隙是根据建筑物的上部结构的载荷设置的，间隙大小为5cm，以防止建筑物的上部结构腐蚀，增加其寿命；所述的支撑由3个油阻尼器12和2个球缓冲器13将中间凹形钢板2和下座板3连接起来，利用弹簧高度加大地震吸收功率，起到基础隔震的作用，所述中间凹形钢板2上设有上座板1，上座板1与中间凹形钢板2之间铺设有一层弹性缓冲球4，进一步增强整个装置的缓冲能力；所述中间凹形钢板2的两个侧面内部分别与下座板3之间设有1个横向螺旋弹簧15，横向螺旋弹簧15能够减小整个装置的水平刚度，弹塑性好，抵抗横向剪切力；所述油阻尼器12上端与中间凹形钢板2固定连接，下端通过铰链14与下座板3活动铰接在一起，在地震发生时，中间凹形钢板2可以与油阻尼器12一起在水平方向上运动；所述球缓冲器13是由钢球5、支承盘6、支撑轴9、球轴承10以及3个竖向螺旋弹簧11组成，所述支承盘6上部设有上凹面7，下部设有下凹面8，所述上凹面7与下凹面8形状相同，均为碟形，在支承盘6的上下对称分布，所述钢球5在上凹面7内可自由滚动，并且在滚动最终会回到同一位置，并且球体不会与中间凹形钢板2分开，碟形凹面的坡度比较平缓，保证钢球与支承盘运动的平稳性，所述球轴承10在下凹面8内，球轴承10的下面与球轴承10固定连接，球轴承10下端与下座板3固定连接，3个竖向螺旋弹簧11在支承盘6的下底面沿周向竖直均匀分布，所述3个竖向螺旋弹簧的上端分别固定在支承盘6上，下端分别固定在下座板3上，在地震发生时，通过钢球与球轴承在支承盘内的来回滚动降低上部结构的响应加速度和变形，降低振动向上部结构的传递，地震发生过后，钢球又会依靠自身重力返回到支承盘的底部，而支承盘6也会因周围均匀分布的竖向弹簧的作用恢复到球轴承10的正上方，从而整个装置自动恢复原状。
实施例2：
一种基础隔离装置，是安装在建筑物的上部结构和基础结构之间的一个支撑，并成为建筑物的上部结构和和基础结构的一部分，以在建筑物的上部结构和基础结构之间形成一个间隙，所述间隙是根据建筑物的上部结构的载荷设置的，间隙大小为6.5cm，以防止建筑物的上部结构腐蚀，增加其寿命；所述的支撑由4个油阻尼器12和3个球缓冲器13将中间凹形钢板2和下座板3连接起来，利用弹簧高度加大地震吸收功率，起到基础隔震的作用，所述中间凹形钢板2上设有上座板1，上座板1与中间凹形钢板2之间铺设有一层弹性缓冲球4，进一步增强整个装置的缓冲能力；所述中间凹形钢板2的两个侧面内部分别与下座板3之间设有2个横向螺旋弹簧15，横向螺旋弹簧15能够减小整个装置的水平刚度，弹塑性好，抵抗横向剪切力；所述油阻尼器12上端与中间凹形钢板2固定连接，下端通过铰链14与下座板3活动铰接在一起，在地震发生时，中间凹形钢板2可以与油阻尼器12一起在水平方向上运动；所述球缓冲器13是由钢球5、支承盘6、支撑轴9、球轴承10以及4个竖向螺旋弹簧11组成，所述支承盘6上部设有上凹面7，下部设有下凹面8，所述上凹面7与下凹面8形状相同，均为碟形，在支承盘6的上下对称分布，所述钢球5在上凹面7内可自由滚动，并且在滚动最终会回到同一位置，并且球体不会与中间凹形钢板2分开，碟形凹面的坡度比较平缓，保证钢球与支承盘运动的平稳性，所述球轴承10在下凹面8内，球轴承10的下面与球轴承10固定连接，球轴承10下端与下座板3固定连接，4个竖向螺旋弹簧11在支承盘6的下底面沿周向竖直均匀分布，所述4个竖向螺旋弹簧的上端分别固定在支承盘6上，下端分别固定在下座板3上，在地震发生时，通过钢球与球轴承在支承盘内的来回滚动降低上部结构的响应加速度和变形，降低振动向上部结构的传递，地震发生过后，钢球又会依靠自身重力返回到支承盘的底部，而支承盘6也会因周围均匀分布的竖向弹簧的作用恢复到球轴承10的正上方，从而整个装置自动恢复原状。
实施例3：
一种基础隔离装置，是安装在建筑物的上部结构和基础结构之间的一个支撑，并成为建筑物的上部结构和和基础结构的一部分，以在建筑物的上部结构和基础结构之间形成一个间隙，所述间隙是根据建筑物的上部结构的载荷设置的，间隙大小为8cm，以防止建筑物的上部结构腐蚀，增加其寿命；所述的支撑由5个油阻尼器12和4个球缓冲器13将中间凹形钢板2和下座板3连接起来，利用弹簧高度加大地震吸收功率，起到基础隔震的作用，所述中间凹形钢板2上设有上座板1，上座板1与中间凹形钢板2之间铺设有一层弹性缓冲球4，进一步增强整个装置的缓冲能力；所述中间凹形钢板2的两个侧面内部分别与下座板3之间设有3个横向螺旋弹簧15，横向螺旋弹簧15能够减小整个装置的水平刚度，弹塑性好，抵抗横向剪切力；所述油阻尼器12上端与中间凹形钢板2固定连接，下端通过铰链14与下座板3活动铰接在一起，在地震发生时，中间凹形钢板2可以与油阻尼器12一起在水平方向上运动；所述球缓冲器13是由钢球5、支承盘6、支撑轴9、球轴承10以及4个竖向螺旋弹簧11组成，所述支承盘6上部设有上凹面7，下部设有下凹面8，所述上凹面7与下凹面8形状相同，均为碟形，在支承盘6的上下对称分布，所述钢球5在上凹面7内可自由滚动，并且在滚动最终会回到同一位置，并且球体不会与中间凹形钢板2分开，碟形凹面的坡度比较平缓，保证钢球与支承盘运动的平稳性，所述球轴承10在下凹面8内，球轴承10的下面与球轴承10固定连接，球轴承10下端与下座板3固定连接，4个竖向螺旋弹簧11在支承盘6的下底面沿周向竖直均匀分布，所述4个竖向螺旋弹簧的上端分别固定在支承盘6上，下端分别固定在下座板3上，在地震发生时，通过钢球与球轴承在支承盘内的来回滚动降低上部结构的响应加速度和变形，降低振动向上部结构的传递，地震发生过后，钢球又会依靠自身重力返回到支承盘的底部，而支承盘6也会因周围均匀分布的竖向弹簧的作用恢复到球轴承10的正上方，从而整个装置自动恢复原状。
本隔离装置设计合理，将油阻尼器、球缓冲器、螺旋弹簧、弹性缓冲球巧妙地结合在一起，共同作用来降低上部结构的响应加速度和变形，降低振动向上部结构的传递，水平刚度小，使上部结构的地震反应也越小，具有良好的弹塑性，可自动恢复原状，隔震效果较好，减轻地震灾害，减少人员伤亡和财产损失。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。
Claims (3)
1.一种基础隔离装置，其特征在于：是安装在建筑物的上部结构和基础结构之间的一个支撑，并成为建筑物的上部结构和基础结构的一部分，在建筑物的上部结构和基础结构之间形成一个间隙，以防止建筑物的上部结构腐蚀，增加其寿命；所述的支撑由多个油阻尼器(12)和多个球缓冲器(13)将中间凹形钢板(2)和下座板(3)连接起来，起到基础隔震的作用；所述油阻尼器(12)上端与中间凹形钢板(2)固定连接，下端通过铰链(14)与下座板(3)活动铰接在一起；所述球缓冲器(13)是由钢球(5)、支承盘(6)、支撑轴(9)、球轴承(10)以及多个竖向螺旋弹簧(11)组成，所述支承盘(6)上部设有上凹面(7)，下部设有下凹面(8)，所述钢球(5)在上凹面(7)内可自由滚动，并且在滚动最终会回到同一位置，并且球体不会与中间凹形钢板(2)分开，所述球轴承(10)在下凹面(8)内，球轴承(10)的下面与支撑轴(9)固定连接，支撑轴(9)下端与下座板(3)固定连接，多个竖向螺旋弹簧(11)在支承盘(6)的下底面沿周向竖直均匀分布，所述多个竖向螺旋弹簧的上端分别固定在支承盘(6)上，下端分别固定在下座板(3)上；所述上凹面(7)与下凹面(8)形状相同，均为碟形，在支承盘(6)的上下对称分布；所述中间凹形钢板(2)上设有上座板(1)，上座板(1)与中间凹形钢板(2)之间铺设有一层弹性缓冲球(4)；所述中间凹形钢板(2)的两个侧面内部分别与下座板(3)之间设有多个横向螺旋弹簧(15)；所述建筑物的上部结构和基础结构之间形成的间隙是根据建筑物的上部结构的载荷设置为5～8cm。
2.如权利要求1所述的一种基础隔离装置，其特征在于该装置适用于建筑设备或建筑结构。
3.一种基础隔离装置，其特征在于：是安装在建筑物的上部结构和基础结构之间的一个支撑，并成为建筑物的上部结构和基础结构的一部分，以在建筑物的上部结构和基础结构之间形成一个间隙，所述间隙是根据建筑物的上部结构的载荷设置的，间隙大小为5cm，以防止建筑物的上部结构腐蚀，增加其寿命；所述的支撑由3个油阻尼器和2个球缓冲器将中间凹形钢板和下座板连接起来，利用弹簧高度加大地震吸收功率，起到基础隔震的作用，所述中间凹形钢板上设有上座板，上座板与中间凹形钢板之间铺设有一层弹性缓冲球，进一步增强整个装置的缓冲能力；所述中间凹形钢板(2)的两个侧面内部分别与下座板之间设有1个横向螺旋弹簧，横向螺旋弹簧能够减小整个装置的水平刚度，弹塑性好，抵抗横向剪切力；所述油阻尼器上端与中间凹形钢板固定连接，下端通过铰链与下座板活动铰接在一起，在地震发生时，中间凹形钢板与油阻尼器一起在水平方向上运动；所述球缓冲器是由钢球、支承盘、支撑轴、球轴承以及3个竖向螺旋弹簧组成，所述支承盘上部设有上凹面，下部设有下凹面，所述上凹面与下凹面形状相同，均为碟形，在支承盘的上下对称分布，所述钢球在上凹面内可自由滚动，并且在滚动最终会回到同一位置，并且球体不会与中间凹形钢板分开，碟形凹面的坡度比较平缓，保证钢球与支承盘运动的平稳性，所述球轴承在下凹面内，球轴承下端与下座板固定连接，3个竖向螺旋弹簧在支承盘的下底面沿周向竖直均匀分布，所述3个竖向螺旋弹簧的上端分别固定在支承盘上，下端分别固定在下座板上，在地震发生时，通过钢球与球轴承在支承盘内的来回滚动降低上部结构的响应加速度和变形，降低振动向上部结构的传递，地震发生过后，钢球依靠自身重力返回到支承盘的底部，而支承盘也会因周围均匀分布的竖向弹簧的作用恢复到球轴承的正上方，从而整个装置自动恢复原状。
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| COR | Change of bibliographic data | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Han Aihong Inventor after: Lv Yajun Inventor after: Si Linjun Inventor before: Han Aihong Inventor before: Wu Zongliang Inventor before: Si Linjun Inventor before: Zhang Longfei |
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| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20170503 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |