CN105220789B - 一种刚柔组合式抗拉隔震装置 - Google Patents

Abstract

一种刚柔组合式抗拉隔震装置，其隔震支座置于支座上固定体的空腔内，且隔震支座的上连接板和支座上固定体的上端刚性连接，而隔震支座下连接板和处于支座上固定体空腔内的支座下固定体的上端刚性连接，该支座下固定体的上端被支座上固定体的下端接触支撑而使支座下固定体处于悬挂状态，支座下固定体的下端延伸至下支墩连接体内腔内，该支座下固定体的下端和下支墩连接体上端形成的空腔内设置有被预压缩的弹性体。本发明承受压力时，支座上、下固体发生相对竖向运动，不影响隔震支座的竖向受压性能；当本发明受到竖向拉力作用时，支座上固体的下端和支座下固体上端相互挤压，不能发生相对竖向位移，从而保证隔震支座不出现受拉状态。

Description

一种刚柔组合式抗拉隔震装置

技术领域

本发明属于土木工程领域，具体涉及一种刚柔组合式抗拉隔震装置。

背景技术

地震是一种突发性的，具有毁灭性的自然灾害，给人类造成巨大的损害。建筑基础隔震技术通过在建筑物的上部结构和下部结构（基础）之间设置具有柔性变形能力和阻尼性能的橡胶支座，以此延长结构的自振周期，避开地震动引起地面运动的卓越周期，减少地震能向上部结构的输入，达到降低地震反应，减轻震害的目的。

建筑基础水平隔震技术已广泛的应用于各种中低层建筑物中，并取得了良好的减震效果。但是，在高层及超高层建筑物中，由于大高宽比，建筑物会产生明显的颠簸和晃动，在基础底部产生较大的倾覆力矩，致使隔震支座出现受拉现象。研究表明，当橡胶隔震支座受拉时，弹性刚度只有受压时的 1/10 左右，经过大的受拉变形后，虽然外观上并无出现太大损伤，但由于橡胶受到提离，内部会产生气孔，导致再次压缩时，受压刚度降低至初始刚度的1/2左右。橡胶隔震支座容许拉应力不宜大于1.0 MPa，在实际工程中，一般不利用受拉性能，将其作为安全储备。

综上所述，水平隔震支座的受拉性能制约了隔震技术在高层建筑物中的应用，随着经济的发展，越来越多的高层建筑拨地而起，在水平隔震支座的基础上，开发一种能够承受拉力的装置具有重要意义。

发明内容

本发明提供一种刚柔组合式抗拉隔震装置，在保证水平隔震效果的同时，又具有必要的竖向抗拉性能，同时，本发明还具有一定的竖向隔震功能。

为解决上述问题，本发明所采用的技术方案为：

一种刚柔组合式抗拉隔震装置，包括隔震支座,所述隔震支座置于支座上固定体的空腔内，且隔震支座的上连接板和支座上固定体的上端面刚性连接，而隔震支座下连接板和处于支座上固定体空腔内的支座下固定体的上端面刚性连接，该支座下固定体的上端被支座上固定体的下端接触支撑而使支座下固定体处于悬挂状态，支座下固定体的下端延伸至下支墩连接体内腔的底面，该支座下固定体的下端和下支墩连接体上端形成的空腔内设置有被预压缩的弹性体。

所述支座下固定体的下端面和下支墩连接体内腔的底面之间设置有橡胶缓冲层。

所述隔震支座为叠层橡胶支座、铅芯叠层橡胶支座或高阻尼橡胶支座。

所述支座上固定体的主体为筒状，其上端面是密封的，而下端面上具有开口。

所述下支墩连接体主体为筒状，其上端面上具有开口，而下端面是密封的。

所述支座下固定体是截面形状为工字型的三段圆柱的组合体。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.隔震支座在整个地震作用过程中不受拉力作用：当本发明承受压力时，支座上固体和支座下固体可以发生相对竖向运动，不影响隔震支座的竖向受压性能；当本发明受到竖向拉力作用时，支座上固体的下端和支座下固体上端相互挤压，不能发生相对竖向位移，从而保证嵌固于支座上固体和支座下固体中隔震支座不出现受拉状态，解决了隔震支座受拉后，造成竖向承载力下降、受力性能不稳定的问题。

2.本发明具有较好的竖向隔震功能：装置在“柔性”阶段（弹性体未完全压缩的状态）受压时，装置的竖向刚度为隔震支座的竖向受压刚度，受拉时，竖向刚度为弹性体的刚度，通过降低隔震支座和弹性体的竖向刚度达到降低装置的竖向刚度，实现一定的竖向隔震目的，此时避免由于竖向刚度较小，结构发生较大的竖向破坏位移，对本发明中的弹性体进行预处理，作用相当于不增加结构质量的情况下，增大结构的重力，减少结构产生的竖向位移。

3.在强震作用下，当结构发生的竖向位移大于弹性体的总可压缩量时，支座下固体下端与支墩连接体上端产生刚性相互作用，装置自动实现从“柔性”（弹性体未完全压缩的状态）到“刚性”（弹性体处于最大压缩量的状态）的转换，限制隔震支座竖向位移，避免结构因产生过大的竖向位移而破坏，真正实现了刚柔并济的功能。

4.本发明构造简单，生产工艺简洁，取材方便，抗拉性能优越，产品质量易于控制，便于市场推广。

附图说明

图1为本发明剖面结构示意图；

图2为图1中支座上固定体的剖面图；

图3为图1中支座下固定体的剖面图；

图4为图1中下支墩连接体的剖面图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。

请参阅图1~4，一种刚柔组合式抗拉隔震装置，包括隔震支座2，支座上固定体1，支座下固定体3，下支墩连接体4，弹性体5；其中支座上固定体1的主体为圆筒状，其上端面是密封的，而下端面上具有开口。支座下固定体3是截面形状为工字型的三段圆柱的组合体。而下支墩连接体4主体为筒状，其上端面上具有开口，而下端面是密封的。下支墩连接体4和支座上固定体1的形状是类似的，只是安装时开口端的一面相向安装。弹性体5为环形弹簧或是其它形状或是类似弹簧性质的物体替代。

所述隔震支座2置于支座上固定体1的圆筒状的空腔内，且隔震支座2的上连接板和支座上固定体1的上端面焊接或螺栓连接，而隔震支座2的下连接板和处于支座上固定体1的圆筒状空腔内的支座下固定体3的上端面焊接或螺栓连接，而使支座上固定体1、隔震支座2、支座下固定体3三者连接为一体。该支座下固定体3的上端即工字型的上梁被支座上固定体1的下端接触支撑（或是支座下固定体3的上端即工字型的上梁被支座上固定体1的下端钩住）而使支座下固定体3处于悬挂状态，使得支座上固定体1与支座下固定体3 受拉时不能产生竖向的相对位移（受压时，由于隔震支座2发生压缩变形，支座上固定体1与支座下固定体3 可发生竖向相对位移），但可发生水平方向的相对移动，水平滑移间距D（图1）不应小于罕遇地震下隔震支座发生的最大位移值，该最大位移可取0.55倍叠层橡胶隔震支座2的直径。支座下固定体3的下端（或是工字型的下梁）延伸至下支墩连接体4内腔的底面，该支座下固定体3的下端和下支墩连接体4上端形成的空腔内设置有被预压缩的弹性体5，受拉时，支座下固定体3和下支墩连接体4可产生竖向相对位移，但不能发生水平相对移动。

所述预压缩的弹性体5进行预应力处理时，预应力值为0.2~1倍隔震支座2承受的重力荷载。预压缩的弹性体5可发生的总压缩量△取0.002倍地基柱间的距离。预压缩的弹性体5的竖向刚度值为0.2~1倍隔震支座2的竖向刚度。

所述支座下固定体3的下端面和下支墩连接体4内腔的底面之间设置有3~10mm厚度的橡胶层，起到缓冲的作用。

所述隔震支座2为叠层橡胶支座、铅芯叠层橡胶支座或高阻尼橡胶支座。作为优选隔震支座为叠层橡胶支座，主要用于隔离水平方向的地震作用，保护上部结构。如需要，其竖向刚度可根据其承受荷载大小和竖向隔震效果具体确定。

上述支座上固定体1，支座下固定体3，下支墩连接体4相关尺寸由具体设计时使用的隔震支座类型及罕遇地震下支座产生的力与倾覆力矩的大小确定。

本发明的现场安装方法：将本发明放置在支撑支座的下支墩上，其下支墩连接体4与下支墩中支座预埋板螺栓固定连接，支座上固定体1与支座上预埋板螺栓固定连接，然后以上预埋板为底模，对支座以上结构进行支模，并对整个体系做斜撑固定，随后进行上部构件钢筋的绑扎及混凝土的浇筑。支座上支墩、本装置中心、支座下支墩和基础的截面中心应重合。

Claims (5)

1.一种刚柔组合式抗拉隔震装置，包括隔震支座,其特征在于：所述隔震支座（2）置于支座上固定体（1）的空腔内，且隔震支座（2）的上连接板和支座上固定体（1）的上端面刚性连接，而隔震支座（2）下连接板和处于支座上固定体（1）空腔内的支座下固定体（3）的上端面刚性连接，该支座下固定体（3）的上端被支座上固定体（1）的下端接触支撑而使支座下固定体（3）处于悬挂状态，支座下固定体（3）的下端延伸至下支墩连接体（4）内腔的底面，该支座下固定体（3）的下端和下支墩连接体（4）上端形成的空腔内设置有被预压缩的弹性体（5）；所述支座下固定体（3）是截面形状为工字型的三段圆柱的组合体。

2.根据权利要求1所述的刚柔组合式抗拉隔震装置，其特征在于：所述支座下固定体（3）的下端面和下支墩连接体（4）内腔的底面之间设置有橡胶缓冲层。

3.根据权利要求1所述的刚柔组合式抗拉隔震装置，其特征在于：所述隔震支座（2）为叠层橡胶支座、铅芯叠层橡胶支座或高阻尼橡胶支座。

4.根据权利要求1所述的刚柔组合式抗拉隔震装置，其特征在于：所述支座上固定体（1）的主体为筒状，其上端面是密封的，而下端面上具有开口。

5.根据权利要求1所述的刚柔组合式抗拉隔震装置，其特征在于：所述下支墩连接体（4）主体为筒状，其上端面上具有开口，而下端面是密封的。