CN106522376A - 旋转式弧形轨道抗拉隔震装置 - Google Patents

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田杰
梁帅
宋晓胜
苏经宇
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    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/36—Bearings or like supports allowing movement
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04H—BUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
    • E04H9/00—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate
    • E04H9/02—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate withstanding earthquake or sinking of ground
    • E04H9/021—Bearing, supporting or connecting constructions specially adapted for such buildings

Abstract

本发明公开了旋转式弧形轨道抗拉隔震装置，包括连接板、支座主体、转盘、抗拉构件。连接板与支座主体之间通过高强螺栓连接在一起，转盘设置在连接板和支座主体之间，套设在连接板承压柱体外侧，可绕承压柱体转动。转盘边缘处对称设有俩弧形轨道，俩弧形轨道之间未完全闭合。抗拉构件两端的滑块嵌入在转盘的弧形轨道内。支座发生任意方向设计的剪切位移时，转盘发生转动，使弧形轨道方向趋近于支座变形方向，从而滑块可沿轨道顺利滑动，抗拉构件将一直保持竖直状态，为隔震装置提供有效拉力。该装置结构简单，体型小，抗拉能力强，提高了隔震建筑在多维地震及风荷载作用下的抗拉拔抗倾覆能力。

Description

旋转式弧形轨道抗拉隔震装置
技术领域
本发明属于建筑工程隔震技术领域，主要涉及旋转式弧形轨道抗拉隔震装置。
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，橡胶隔震支座在汉语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，它由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，现有的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，橡胶隔震支座抗拉能力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的问题，且构造简单、安装方便、抗拉能力强的旋转式弧形轨道抗拉隔震装置。适用于高宽比较大的建筑或多为地震作用下容易使支座出现拉应力的建筑结构。该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。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
旋转式弧形轨道抗拉隔震装置，其特征在于：该隔震装置包括连接板1、支座主体2、转盘3、抗拉构件4；连接板1与支座主体2之间通过高强螺栓连接在一起，转盘3设置在连接板1和支座主体2之间并套设在连接板承压柱体6外侧，能绕承压柱体6转动。转盘3边缘处对称设有两条弧形轨道5，两条弧形轨道5之间未闭合。抗拉构件4两端的滑块分别嵌入在转盘3的弧形轨道5内。
支座主体2发生任意方向设计的剪切位移时，转盘3发生转动，使弧形轨道5方向趋近于支座主体2变形方向，从而滑块能沿弧形轨道5顺利滑动，抗拉构件4将一直保持竖直状态，为隔震装置提供有效拉力。
所述连接板1上设置有直径小于支座主体2的承压柱体。
所述转盘3边缘处设置的弧形轨道5的底面为曲面。
所述抗拉构件4两端滑块为半球形。
在支座未承受荷载时，滑块紧贴于上下弧形轨道5的底面，从而保证装置承受竖向拉力时，抗拉构件4能够始终提供有效拉力。
所述抗拉构件4的垂直高度小于上下连接板1边缘处底面的垂直距离，从而保证在地震作用下隔震装置的竖向压缩量不至于使抗拉构件4承受竖向压力，使抗拉构件4可以顺利地沿轨道5随支座运动。
所述支座主体2为叠层橡胶隔震支座、铅芯橡胶隔震支座或其他橡胶隔震支座。
所述连接板1、转盘3和抗拉构件4均为钢质材料，连接板1与支座主体2之间为螺栓连接。
本发明可以取得如下有益效果：
该装置利用弧形轨道和转盘式设计，支座在发生任意方向剪切位移时，抗拉构件随支座主体的运动而滑动，从而一直保持竖直状态，即不会增加隔震装置的水平刚度，也不会限制隔震装置的水平变形，若有拉应力则抗拉构件提供拉力，极大地提高了隔震装置的抗拉能力，此外，该装置构造简单，体型小，抗拉能力强，适用于高层隔震建筑。
下面结合附图对本发明作进一步描述。
附图说明
图1为旋转式弧形轨道抗拉隔震装置立面图；
图2为旋转式弧形轨道抗拉隔震装置剖面图；
图3为旋转式弧形轨道抗拉隔震装置水平变形立面图；
图4为旋转式弧形轨道抗拉隔震装置A-A剖面图；
图5为连接板示意图；
图6为转盘示意图；
图7 B-B剖面图；
图中：1-连接板，2-支座主体，3-转盘，4-抗拉构件，5-弧形滑道，6-连接板承压柱体，7-螺栓孔，8-螺栓。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明的具体实施方式做进一步描述。
如附图所示，本发明一种旋转式弧形轨道抗拉隔震装置包括连接板、支座主体、圆形导轨、抗拉构件；若支座采用橡胶隔震支座，直径D为300mm，高140mm，横截面面积为70683.75mm，上下封板厚度为20mm；上下连接板横截面为直径440mm的圆形，厚度为30mm，连接板上设有直径260mm，高66mm的承压柱体；转盘套设在连接板承压柱体外侧，搁置在支座主体上下表面上。
若抗拉构件采用半径r0＝14mm的钢棒，钢棒材质为Q345，则单根抗拉构件的最小屈服拉力约为212KN，两组抗拉构件可为支座主体提供约424KN的拉力，支座主体将额外增加约6Mpa的抗拉能力；抗拉构件两端滑块为半钢球，滑动腔体下表面为曲率与滑块的曲率相同的曲面。
若抗拉构件采用直径为19mm的钢绞线，该钢绞线的最小破坏拉力约为226KN，当钢绞线变形较大时，两组钢绞线可为支座主体提供452KN的拉力，支座主体将额外增加约6Mpa的抗拉能力；抗拉构件两端滑块半钢球，半钢球上设有孔洞，钢绞线可穿过孔洞，从而与滑块连接为整体，滑动腔体下表面为与滑块下表面曲率相同的曲面。
本装置的工作原理为：在任意地震作用下，支座发生剪切位移时，在力的驱使下，转盘发生转动，使弧形轨道方向趋近于支座变形方向，弧形轨道在随支座主体运动的过程中，上下弧形轨道的投影总有两个交点，而交点位置即为竖向抗拉构件所处位置，从而抗拉构件始终保持竖直状态，若有拉应力则抗拉构件提供拉力，抗拉构件的设置极大地提高了隔震装置的抗拉能力。
本装置构造简单，体型小，抗拉能力强，可以满足建筑结构在多维地震以及风荷载作用下抗拉拔抗倾覆能力。

Claims (8)

1.旋转式弧形轨道抗拉隔震装置，其特征在于：该隔震装置包括连接板(1)、支座主体(2)、转盘(3)、抗拉构件(4)；连接板(1)与支座主体(2)之间通过高强螺栓连接在一起，转盘(3)设置在连接板(1)和支座主体(2)之间并套设在连接板承压柱体(6)外侧，能绕承压柱体(6)转动；转盘(3)边缘处对称设有两条弧形轨道(5)，两条弧形轨道(5)之间未闭合；抗拉构件(4)两端的滑块分别嵌入在转盘(3)的弧形轨道(5)内；
支座主体(2)发生任意方向设计的剪切位移时，转盘(3)发生转动，使弧形轨道(5)方向趋近于支座主体(2)变形方向，从而滑块能沿弧形轨道(5)顺利滑动，抗拉构件(4)将一直保持竖直状态，为隔震装置提供有效拉力。
2.根据权利要求1所述的旋转式弧形轨道抗拉隔震装置，其特征在于：所述连接板(1)上设置有直径小于支座主体(2)的承压柱体。
3.根据权利要求1所述的旋转式弧形轨道抗拉隔震装置，其特征在于：所述转盘(3)边缘处设置的弧形轨道(5)的底面为曲面。
4.根据权利要求1所述的旋转式弧形轨道抗拉隔震装置，其特征在于：所述抗拉构件(4)两端滑块为半球形。
5.根据权利要求1所述的旋转式弧形轨道抗拉隔震装置，其特征在于：在支座未承受荷载时，滑块紧贴于上下弧形轨道(5)的底面，从而保证装置承受竖向拉力时，抗拉构件(4)能够始终提供有效拉力。
6.根据权利要求1所述的旋转式弧形轨道抗拉隔震装置，其特征在于：所述抗拉构件(4)的垂直高度小于上下连接板(1)边缘处底面的垂直距离，从而保证在地震作用下隔震装置的竖向压缩量不至于使抗拉构件(4)承受竖向压力，使抗拉构件(4)能够顺利地沿轨道(5)随支座运动。
7.根据权利要求1所述的旋转式弧形轨道抗拉隔震装置，其特征在于：所述支座主体(2)为叠层橡胶隔震支座、铅芯橡胶隔震支座或其他橡胶隔震支座。
8.根据权利要求1所述的旋转式弧形轨道抗拉隔震装置，其特征在于：所述连接板(1)、转盘(3)和抗拉构件(4)均为钢质材料，连接板(1)与支座主体(2)之间为螺栓连接。
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