CN105256895A - 一种隔震支座限位装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种隔震支座限位装置,将隔震支座上连接板(3)和隔震支座下连接板(4)以及缓冲器用线形体牢固的连接；连接位置为：隔震支座上连接板(3)和隔震支座下连接板(4)每一对应侧的四角使用四根等长度的线形体(1)通过缓冲器(2)对角连接，缓冲器(2)位于对角交叉的中部位置。所述缓冲器具有刚性外壳,四个具有弧状凸头的刚性杆件的凸头端置入刚性外壳中心,刚性杆件沿刚性外壳的槽孔延伸出刚性外壳,具有缓冲作用的硬质橡胶圈(2-2)衬垫在刚性杆件的凸头外缘。本发明构造简单，易于设计和制造，采用该装置的隔震结构，可以有效地控制隔震支座在长周期地震动或巨震作用下的位移。
Description
技术领域
本发明属于建筑物抗震设备领域，具体涉及一种隔震支座限位装置。
背景技术
隔震技术通过在隔震层设置隔震支座，延长结构的自振周期，进而避开地震动的卓越周期，降低上部结构的地震响应，节约造价。隔震结构由于诸多优越性，得到大力推广，到目前为止，中国已有超过500个建筑采用隔震技术。
中国现有的隔震结构设计，并没有考虑长周期地震动的影响。而在日本311大地震中，记录到许多长周期地震动，在东京，有的台站甚至记录到卓越周期为7秒的地震动。日本许多隔震结构与同地点、同周期的未隔震结构相比，外装饰破坏严重，甚至电梯发生破坏，无法运行。而且在日本311大地震中，记录到的地震动加速度幅值甚至超过2000gal,如何保证隔震结构在长周期地震动以及巨大地震作用下的安全，成为一个迫切而严重的问题。
在已有的隔震结构限位装置中有福建工程学院的颜桂云等人发明的“一种层间隔震结构的隔震层限位保护装置”。这种装置是通过在隔震层所坐落的结构底板上设置固定箱体，在箱体内部设置光杆、高阻尼橡胶垫层、非线形弹簧、限位挡板和支架等一系列限位单元，能够较好地使隔震层位移控制在允许的范围内，但其在施工、装配时工序较多，代价较大，而且各部分的更换维修不方便、所占用隔震层空间较大。而本发明具有无需占用隔震层过多的空间、安装维修方便、与隔震支座于一体、操作可行性强等优点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可阻止隔震支座发生超过设计所容许最大位移的装置。该装置在隔震支座位移达到设计所容许的最大位移时可以提供很高的水平拉力，从而防止隔震支座发生破坏以及降低上部结构响应。
本发明的技术方案如下：
一种隔震支座限位装置，包括高抗拉强度材料制成的线形体1和缓冲器2。将隔震支座上连接板3和隔震支座下连接板4以及缓冲器用线形体牢固的连接；连接位置为：隔震支座上连接板3和隔震支座下连接板4每一对应侧的四角使用四根等长度的线形体1通过缓冲器2对角连接，缓冲器2位于对角交叉的中部位置。
所述抗拉强度高于3400MP的材料制成的线形体为高碳钢丝。
在实际实施中，通过在隔震支座上、下连接板的四角和缓冲器中四个分离的内部刚性杆件外侧设置耳孔或其他装置，所述牢固的连接为高碳钢丝端部和耳孔打结连接。
所述缓冲器具有刚性外壳,四个具有弧状凸头的刚性杆件的凸头端置入刚性外壳中心,刚性杆件沿刚性外壳的槽孔延伸出刚性外壳,具有缓冲作用的硬质橡胶圈2-2衬垫在刚性杆件的凸头外缘；定位橡胶块置入四个具有弧状凸头的刚性杆件的凸头端所围成的空隙中以固定凸头位置。
本发明不仅可以防止隔震支座在长周期地震动或巨震作用下因发生过大的位移而破坏，还可以降低上部结构在长周期地震动作用下的层间位移，而且本发明具有无需占用隔震层过多的空间、安装方便、操作可行性强等优点。
附图说明
图1是本发明的透视投影图；
图2是本发明的变形后的正面投影图；
图3是本发明的缓冲器的剖面图；
图4是本发明的缓冲器各部分的拆分透视投影图；
图5缓冲器中四个分离的内部螺栓刚体安装后的空间位置图.
图6在隔震支座下连接板的局部视图.
图7缓冲器上、下两表面安装的薄片保护层的示意图.
图8缓冲器的刚性外壳内圈边缘设置的凸缘后的实施例图.
具体实施方式
本发明的技术方案是，在隔震支座上、下连接板之间对角加入8组16根等长高碳钢丝，其中每侧各加入2组4根高碳钢丝，并使得每侧的2组高碳钢丝通过一个缓冲器连接。高碳钢丝水平投影长度应为隔震结构设计所容许的最大位移长度，不管隔震支座的运动方向如何变化，当隔震支座达到一定位移后，该装置都会产生限位作用。加了该装置的隔震结构在地震荷载作用下的反应可用下面方程来表示：
其中│χ│为结构隔震支座的位移，χmax1为隔震支座设计所容许的最大位移，xe为缓冲器中缓冲物质所容许发生的挤压变形量，xf为高碳钢丝发生的最大变形量(其值十分小，在实际计算中可忽略不计)，[M]为结构的质量矩阵，[K]为结构的刚度矩阵，[C]为结构的阻尼矩阵，[Ke]为缓冲器的刚度矩阵，[Kf]为高碳钢丝的刚度矩阵，{X}分别为结构的加速度、速度、位移矩阵，{I}为单位列向量，为地面运动水平加速度，且([Kf]+[Ke]+[K])>>([Ke]+[K])>[K]。
设计者可预先将高碳钢丝的刚度设置为无穷大，经计算分析后获得高碳钢丝实际的受力，从而根据实际受力确定高碳钢丝的直径。在布置高碳钢丝时，应注意高碳钢丝与其在水平面投影的夹角，此夹角直接影响高碳钢丝的水平刚度和竖向刚度的分配，从而影响高碳钢丝的作用效益以及影响隔震支座的面压和结构的倾覆力矩，所以设计值在设计中应尽量减小此夹角。
下面结合附图对本发明的结构做进一步的详述：
结合图1-3可看到，本发明隔震支座限位装置，包括高抗拉强度材料制成的线形体1和缓冲器2。将隔震支座上连接板3和隔震支座下连接板4以及缓冲器用线形体牢固的连接；连接位置为：隔震支座上连接板3和隔震支座下连接板4每一对应侧的四角使用四根等长度的线形体1通过缓冲器2对角连接，缓冲器2位于对角交叉的中部位置。
所述缓冲器具有刚性外壳,四个具有弧状凸头的刚性杆件的凸头端置入刚性外壳中心,刚性杆件沿刚性外壳的槽孔延伸出刚性外壳,具有缓冲作用的硬质橡胶圈2-2衬垫在刚性杆件的凸头外缘；定位橡胶2-4置入四个具有弧状凸头的刚性杆件的凸头端所围成的空隙中以固定凸头位置，避免在线形体处于松懈状态时产生凸头移位。
在本实施例中缓冲器刚性外壳2-1、硬质橡胶圈2-2均是分为左右两部分的对称构造。四个分离的具有弧状凸头的刚性杆件(其中一个在图中标示为2-3)和定位橡胶2-4，缓冲器的具体构造参见图3、4所示。在隔震支座上、下连接板的四角和缓冲器中四个分离的具有弧状凸头的刚性杆件外侧设置耳孔，如图5、6所示。高碳钢丝端部和耳孔打结连接，当高碳钢丝受拉时，通过刚性外壳和具有弧状凸头的刚性杆件挤压硬质橡胶圈达到缓冲效果。为保护缓冲器内部免受外部环境的影响，可在缓冲器上、下两表面安装薄片保护层，如图7所示。为了防止缓冲材料受到过大挤压而产生不可恢复的变形，可在缓冲器的刚性外壳2-1内圈边缘设置凸缘，如图8所示。当缓冲材料受到一定挤压变形后，将由凸缘承受过多的挤压力。
本发明所提供的隔震支座限位装置中的缓冲器各部分通过模具铸造组装而成，组装顺序可参照图4，依次为刚性外壳、硬质橡胶圈、四个具有弧状凸头的刚性杆件(栓杆和栓头可通过模具整体铸造而成，也可以分别铸造后螺纹连接或焊接)、另一个硬质橡胶圈、另一个刚性外壳、定位橡胶。缓冲器上下两刚性外壳可通过平面外打孔，在孔道里设承压螺栓组装连接于一体。
综上所述，尽管本发明的基本结构、原理、方法通过上述实施例予以具体阐述，在不脱离本发明要旨的前提下，根据以上所述的启发，本领域普通技术人员可以不需要付出创造性劳动即可实施变换、替代形式或组合，此处不再赘述。
Claims (4)
1.一种隔震支座限位装置，包括高抗拉强度材料制成的线形体(1)和缓冲器(2)，其特征在于：将隔震支座上连接板(3)和隔震支座下连接板(4)以及缓冲器用线形体牢固的连接；连接位置为：隔震支座上连接板(3)和隔震支座下连接板(4)每一对应侧的四角使用四根等长度的线形体(1)通过缓冲器(2)对角连接，缓冲器(2)位于对角交叉的中部位置。
2.根据权利要求1所述的隔震支座限位装置，其特征在于:所述抗拉强度高于3400MP的材料制成的线形体为高碳钢丝。
3.根据权利要求1所述的隔震支座限位装置，其特征在于:通过在隔震支座上、下连接板的四角和缓冲器中四个分离的内部刚性杆件外侧设置耳孔或其他装置，所述牢固的连接为高碳钢丝端部和耳孔打结连接。
4.根据权利要求1所述一种隔震支座限位装置，其特征在于:所述缓冲器具有刚性外壳,四个具有弧状凸头的刚性杆件的凸头端置入刚性外壳中心,刚性杆件沿刚性外壳的槽孔延伸出刚性外壳,具有缓冲作用的硬质橡胶圈(2-2)衬垫在刚性杆件的凸头外缘；定位橡胶块置入四个具有弧状凸头的刚性杆件的凸头端所围成的空隙中以固定凸头位置。
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