CN105350674B - 板式三维隔振体装置 - Google Patents

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    • E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/62—Insulation or other protection; Elements or use of specified material therefor
    • E04B1/92—Protection against other undesired influences or dangers
    • E04B1/98—Protection against other undesired influences or dangers against vibrations or shocks; against mechanical destruction, e.g. by air-raids

Abstract

板式三维隔振体装置，属于隔振耗能设备技术领域，由可变形外壳、平面内竖向耗能装置、平面内水平向耗能装置、平面外水平向耗能装置、柔性填充材料及连接件构成，平面内竖向耗能装置与平面内水平向耗能装置垂直且成对分布，在平面内竖向耗能装置和平面内水平耗能装置的外部均填充有柔性填充材料。该装置设置在街区与建筑之间，能形成振动屏障，隔离来自建筑周围由交通荷载传来的低频率振动，既能减少建筑相邻街区的大型车辆与设备运行时对建筑结构的扰动，又可降低建筑因振动所造成的累积损伤性破坏，又可消除因振动所引起的建筑舒适性低等问题，对居住建筑、公共建筑，尤其是对古建筑可进行有效的保护。

Description

板式三维隔振体装置
技术领域
本发明涉及一种隔振设备技术领域，尤其涉及一种保护古建筑所使用的板式三维隔振体装置。
背景技术
随着交通的快速发展，越来越多的大型车辆与设备进入街区，其运行所引发的地面振动，对紧邻街区建筑物的结构安全和居住使用者的舒适度产生了不可忽略的影响。特别是对于采用粘土砖、石块等材料建造而成的砌体结构古建筑，交通荷载引起的持续性振动，不仅影响建筑的正常使用，而且可能引发建筑物开裂、产生难以恢复的变形等，不利于相关古建筑的保护。我国已有诸多重要的文物建筑因此而毁坏。此外，地面振动也常常扰动其它工业与民用建筑物，使其超过正常使用极限状态，难以满足使用功能要求。因此，隔离车辆等设备所引起的地面振动对建筑的影响，具有重要的意义。
目前，大多隔振装置都是隔离来自基础的地震能量或是隔离外部冲击力对作用物的破坏，而对隔离来自交通荷载所引起地面振动方面考虑甚少，且大部分装置在实现耗能的同时会出现损坏，具有不可逆性。同时由于交通荷载引起的地面振动是三维空间的,对于地面隔振技术有了更高的要求。
发明内容
本发明的目的是提出一种板式三维隔振体装置，埋置于建筑物的周围，吸收由交通荷载引起的振动能量，从而实现对建筑物的保护。
本发明的技术方案是：板式三维隔振体装置，其特征在于：所述装置由可变形外壳、平面内竖向耗能装置、平面内水平向耗能装置、平面外水平向耗能装置、柔性填充材料及连接件构成，所述可变形外壳为板形六面体，所述平面内竖向耗能装置与所述平面内水平向耗能装置垂直且成对分布，在所述平面内竖向耗能装置和所述平面内水平耗能装置的外部均填充有柔性填充材料，纵向支架一侧固定在较厚的刚性板材上，所述纵向支架的另一侧沿高度方向由上至下焊接三个平面外水平向弹簧外套，在所述平面外水平向弹簧外套内侧穿插平面外水平向弹簧，所述平面外水平向弹簧一端固定在纵向支架之上，另一端伸出于所述平面外水平向弹簧外套并与金属放置台上的活动金属块相连。
所述可变形外壳由厚度不等的两块刚性板材相对布置以及由有波折型弹性板带四面围合形成，可变形外壳是具有三向可变性的箱体外壳。
所述平面内竖向耗能装置由纵向弹簧、陶瓷方块和金属板组合而成，三者纵向分布，陶瓷方块固定在可变形外壳的底部，陶瓷方块的上端焊接纵向弹簧，金属板呈T型，金属板的底部架设在纵向弹簧上端。
所述平面内水平向耗能装置由两根平面内水平向弹簧与活动金属块构成，活动金属块通过平面内水平向弹簧连接在金属放置台的左侧。
所述平面外水平向耗能装置垂直于隔振平面，感应到振动后可在隔振平面垂直方向进行水平向滑动。
所述柔性填充材料为橡胶，柔性填充材料随机布置在可变形外壳中。
所述金属放置台为T字型结构，金属放置台固定在纵向通长支板上，纵向通长支板上端和下端均固定在平面内竖向耗能装置的内侧。
所述平面外水平向弹簧和纵向弹簧均为低劲度系数弹簧，弹性系数范围在600 N/m～800N/m之间。
所述连接件为刚性金属构件。
本发明的有益效果为：本发明提供的板式三维隔振体装置，该装置在结构上通过成对使用的平面内水平、纵向耗能装置和平面外水平耗能装置来实现板式三维隔振耗能功能，该装置设置在街区与建筑之间，能形成振动屏障，隔离来自建筑周围由交通荷载传来的低频率振动，且隔振效果明显、并具有一定的耐久性，装置规格可根据建筑周围的交通振源大小进行设计，工作原理科学，构造清晰，工艺简单，综合成本合理，关键在于其能减少建筑相邻街区的大型车辆与设备运行时对建筑结构的扰动，既可降低建筑因振动所造成的累积损伤性破坏，又可消除因振动所引起的建筑舒适性低等问题，对居住建筑、公共建筑，尤其是对古建筑可进行有效的保护。
附图说明
图1为本发明的板式三维隔振体装置示意图。
图2为本发明的板式三维隔振体装置整体示意图。
图3为本发明的板式三维隔振体装置立剖图。
图4为本发明的板式三维隔振体装置平剖图。
图5为本发明装置中平面内水平耗能装置结构示意图。
图中：板式三维隔振体装置1、金属板2、陶瓷方块3、刚性板材4、纵向支架5、柔性填充材料6、活动金属块7、纵向弹簧8、平面外水平向弹簧9、金属放置台10、平面外水平向弹簧外套11、纵向通长支板12、金属搁板13、波折型弹性板带14、平面内水平向弹簧15。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1-2所示，将板式三维隔振体装置1整体埋置于土体内部，装置上部设有人行道板，保证装置不受外界干扰，装置隔振对象为建筑周围的交通荷载与工厂重型机械振动，隔振频率范围为5～20HZ。
如图3-5所示，板式三维隔振体装置，装置由可变形外壳、平面内竖向耗能装置、平面内水平向耗能装置、平面外水平向耗能装置、柔性填充材料6及连接件构成，可变形外壳为板形六面体，平面内竖向耗能装置与平面内水平向耗能装置垂直且成对分布，在平面内竖向耗能装置和平面内水平耗能装置的外部均填充有柔性填充材料6，纵向支架5一侧固定在较厚的刚性板材4上，纵向支架5的另一侧沿高度方向由上至下焊接三个平面外水平向弹簧外套11，在平面外水平向弹簧外套11内侧穿插平面外水平向弹簧9，平面外水平向弹簧9一端固定在纵向支架5之上，另一端伸出于平面外水平向弹簧外套11并与金属放置台10上的活动金属块7相连。
如图3-5所示，板式三维隔振体装置，可变形外壳由厚度不等的两块刚性板材4相对布置以及由有波折型弹性板带14四面围合形成，可变形外壳是具有三向可变性的箱体外壳；平面内竖向耗能装置由纵向弹簧8、陶瓷方块3和金属板2组合而成，三者纵向分布，陶瓷方块3固定在可变形外壳的底部，陶瓷方块3的上端焊接纵向弹簧8，金属板2呈T型，金属板2的底部架设在纵向弹簧8上端；平面内水平向耗能装置由两根平面内水平向弹簧15与活动金属块7构成，活动金属块7通过平面内水平向弹簧15连接在金属放置台10的左侧；平面外水平向耗能装置垂直于隔振平面，感应到振动后可在隔振平面垂直方向进行水平向滑动；柔性填充材料6为橡胶，柔性填充材料6随机布置在可变形外壳中；金属放置台10为T字型结构，金属放置台10固定在纵向通长支板12上，纵向通长支板12上端和下端均固定在平面内竖向耗能装置；平面外水平向弹簧9和纵向弹簧8均为低劲度系数弹簧，弹性系数范围在600N/m～800N/m之间；连接件为刚性金属构件。
如图3-5所示，板式三维隔振体装置的工作原理为：当遇到由地面交通荷载传来的竖向振动时，纵向弹簧自由伸缩，通过金属搁板带动两侧的金属板，金属板外表面与柔性填充材料摩擦耗能，同时纵向弹簧伸缩与柔性材料摩擦耗能；当遇到平面内水平振动时，金属块在平面内水平弹簧的作用下发生平面内水平移动，活动金属块在金属放置台内移动摩擦耗能，纵向支架与柔性材料摩擦耗能，另外平面内水平弹簧的伸缩也与柔性材料摩擦耗能；同理，当遇到平面外水平振动时，活动金属块在平面外水平向弹簧的作用下在平面外水平向弹簧外套发生平面外水平移动，活动金属块在金属放置台内移动摩擦耗能。在工作过程中，柔性填充材料用以吸收小频振动，弹簧构件用以吸收大频振动。

Claims (9)

1.板式三维隔振体装置，其特征在于：所述装置由可变形外壳、平面内竖向耗能装置、平面内水平向耗能装置、平面外水平向耗能装置、柔性填充材料(6)及连接件构成，所述可变形外壳为板形六面体，所述平面内竖向耗能装置与所述平面内水平向耗能装置垂直且成对分布，在所述平面内竖向耗能装置和所述平面内水平耗能装置的外部均填充有柔性填充材料(6)，纵向支架(5)一侧固定在较厚的刚性板材(4)上，所述纵向支架(5)的另一侧沿高度方向由上至下焊接三个平面外水平向弹簧外套(11)，在所述平面外水平向弹簧外套(11)内侧穿插平面外水平向弹簧(9)，所述平面外水平向弹簧(9)一端固定在纵向支架(5)之上，另一端伸出于所述平面外水平向弹簧外套(11)并与金属放置台(10)上的活动金属块(7)相连。
2.根据权利要求1所述的板式三维隔振体装置，其特征在于：所述可变形外壳由厚度不等的两块刚性板材(4)相对布置以及由有波折型弹性板带(14)四面围合形成，可变形外壳是具有三向可变性的箱体外壳。
3.根据权利要求1所述的板式三维隔振体装置，其特征在于：所述平面内竖向耗能装置由纵向弹簧(8)、陶瓷方块(3)和金属板(2)组合而成，三者纵向分布，陶瓷方块(3)固定在可变形外壳的底部，陶瓷方块(3)的上端焊接纵向弹簧(8)，金属板(2)呈T型，金属板(2)的底部架设在纵向弹簧(8)上端。
4.根据权利要求1所述的板式三维隔振体装置，其特征在于：所述平面内水平向耗能装置由两根平面内水平向弹簧(15)与活动金属块(7)构成，活动金属块(7)通过平面内水平向弹簧(15)连接在金属放置台(10)的左侧。
5.根据权利要求1所述的板式三维隔振体装置，其特征在于：所述平面外水平向耗能装置垂直于隔振平面，感应到振动后可在隔振平面垂直方向进行水平向滑动。
6.根据权利要求1所述的板式三维隔振体装置，其特征在于：所述柔性填充材料(6)为橡胶，柔性填充材料(6)随机布置在可变形外壳中。
7.根据权利要求1所述的板式三维隔振体装置，其特征在于：所述金属放置台(10)为T字型结构，金属放置台(10)固定在纵向通长支板(12)上，纵向通长支板(12)上端和下端均与平面内竖向耗能装置固定。
8.根据权利要求3所述的板式三维隔振体装置，其特征在于：所述平面外水平向弹簧(9)和纵向弹簧(8)均为低劲度系数弹簧，弹性系数范围在600 N/m～800N/m之间。
9.根据权利要求1所述的板式三维隔振体装置，其特征在于：所述连接件为刚性金属构件。
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