CN106545210A - 椭圆导轨型抗拉拔隔震装置 - Google Patents

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梁帅
宋晓胜
苏经宇
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    • 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
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Abstract

本发明公开了椭圆导轨型抗拉拔隔震装置，该隔震装置包括上下连接板、支座主体、上下椭圆导轨、抗拉构件。上下连接板与支座主体之间通过高强螺栓连接在一起，椭圆导轨设置在上下连接板上，且上下椭圆导轨的长轴呈十字交叉设置；椭圆导轨内设有滑动腔体，抗拉构件两端设有滑块，滑块置于上下椭圆导轨内，可在滑动腔体内滑动；支座主体发生设计的剪切位移时，上下椭圆导轨内的八个滑块连接成的四根竖向抗拉构件一直保持竖直状态，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，该装置简单有效地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

椭圆导轨型抗拉拔隔震装置
技术领域
本发明属于建筑工程隔震技术领域，主要涉及椭圆导轨型抗拉拔隔震装置。
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、抗拉能力强的椭圆导轨型抗拉拔隔震装置。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：
椭圆导轨型抗拉拔隔震装置，该隔震装置包括上下连接板1、支座主体2、上下椭圆导轨3、抗拉构件4；上下连接板1分为上连接板和下连接板，上连接板和下连接板相平行；上下椭圆导轨3分为上椭圆导轨和下椭圆导轨两部分，上椭圆导轨和下椭圆导轨相平行；抗拉构件4与支座主体2并联布置，上椭圆导轨、下椭圆导轨分别设置在上连接板、下连接板上，上下椭圆导轨3的上椭圆导轨内和下椭圆导轨内分别设置有滑动腔体5，抗拉构件4两端的滑块6分别置于上椭圆导轨的滑动腔体5内和下椭圆导轨的滑动腔体5内，滑块6能在滑动腔体5内沿上下椭圆导轨3滑动。
上椭圆导轨的长轴与下椭圆导轨的长轴相垂直，上椭圆导轨和下椭圆导轨的长轴分别沿地震作用的两个主轴方向布置，从而上下椭圆导轨3长轴呈十字交叉型。
所述支座水平变形过程中，抗拉构件4两端的滑块6在滑动腔体5内沿上下椭圆导轨3滑动，抗拉构件4始终保持竖直状态，从而实现支座主体2在水平变形过程中抗拉构件4始终能够提供相同竖向抗拉能力，增强隔震装置的抗拉能力。
抗拉构件4两端的滑块6为半球形。
上下椭圆导轨3内的滑动腔体5的底面为曲面。
该隔震装置在未承受荷载时，抗拉构件4两端的滑块6紧贴滑动腔体5的底面。
所述滑动腔体5的垂直高度大于抗拉构件两端滑块6的高度，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。
所述椭圆形连接板1、椭圆导轨3和抗拉构件4均为钢质材料，椭圆导轨3与椭圆形连接板1之间为螺栓连接或焊接，椭圆形连接板1与支座主体2之间为螺栓连接。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
在地震作用下，支座主体发生剪切位移时，上下椭圆轨道的投影总有四个交点，在交点处设置竖向抗拉构件，当支座发生剪切位移时，抗拉构件两端滑块沿椭圆导轨滑动，使四个抗拉构件始终处于竖直状态，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，抗拉构件和椭圆导轨的设置简单有效地提高了隔震装置的抗拉能力。
下面结合附图对本发明作进一步描述。
附图说明
图1为椭圆导轨型抗拉拔隔震装置平面图；
图2为椭圆导轨型抗拉拔隔震装置立面图；
图3为椭圆导轨型抗拉拔隔震装置A-A剖面图；
图4为椭圆导轨型抗拉拔隔震装置水平变形示意图；
图5为椭圆导轨型抗拉拔隔震装置B-B剖面图；
图6为椭圆导轨型抗拉拔隔震装置C-C剖面图。
图中：1-上下连接板，2-支座主体，3-上下椭圆导轨，4-抗拉构件，5-滑动腔体，6-滑块，7-螺栓孔，8-螺栓。
具体实施方式
以下结合1-6附图，对本发明的具体实施方式做进一步描述。
如附图所示，本发明一种椭圆导轨型抗拉拔隔震装置包括上下连接板、支座主体、上下椭圆导轨、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长轴436mm，短轴260mm的椭圆形，厚度为30mm；连接板和导轨均为钢制材料，导轨宽100mm，且上下椭圆导轨与上下连接板之间通过螺栓连接或焊接，上下椭圆导轨长轴呈十字交叉型，分别沿地震两个主轴方向布置。
若抗拉构件采用半径25mm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169KN，四组抗拉构件可为支座主体提供约676KN的拉力，支座主体将额外增加约9Mpa的抗拉能力。
若抗拉构件采用直径为11.4mm的钢绞线，该钢绞线的最小破坏拉力约为124KN，当钢绞线变形较大时，四组钢绞线可为支座主体提供496KN的拉力，支座主体将额外增加约7Mpa的抗拉能力；抗拉构件两端滑块为半钢球，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。
本实施例的工作原理为：在地震作用下，支座主体发生剪切位移时，上下椭圆轨道的投影总有四个交点，在交点处设置竖向抗拉构件，当支座发生剪切位移时，抗拉构件两端滑块沿椭圆导轨滑动，使四个抗拉构件始终处于竖直状态，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，抗拉构件和椭圆导轨的设置简单有效地提高了隔震装置的抗拉能力。

Claims (8)

1.椭圆导轨型抗拉拔隔震装置，其特征在于：该隔震装置包括上下连接板(1)、支座主体(2)、上下椭圆导轨(3)、抗拉构件(4)；上下连接板(1)分为上连接板和下连接板，上连接板和下连接板相平行；上下椭圆导轨(3)分为上椭圆导轨和下椭圆导轨两部分，上椭圆导轨和下椭圆导轨相平行；抗拉构件(4)与支座主体(2)并联布置，上椭圆导轨、下椭圆导轨分别设置在上连接板、下连接板上，上下椭圆导轨(3)的上椭圆导轨内和下椭圆导轨内分别设置有滑动腔体(5)，抗拉构件(4)两端的滑块(6)分别置于上椭圆导轨的滑动腔体(5)内和下椭圆导轨的滑动腔体(5)内，滑块(6)能在滑动腔体(5)内沿上下椭圆导轨(3)滑动。
2.根据权利要求1所述的椭圆导轨型抗拉拔隔震装置，其特征在于：上椭圆导轨的长轴与下椭圆导轨的长轴相垂直，上椭圆导轨和下椭圆导轨的长轴分别沿地震作用的两个主轴方向布置，从而上下椭圆导轨(3)长轴呈十字交叉型。
3.根据权利要求1所述的椭圆导轨型抗拉拔隔震装置，其特征在于：抗拉构件(4)两端的滑块(6)为半球形。
4.根据权利要求1所述的椭圆导轨型抗拉拔隔震装置，其特征在于：上下椭圆导轨(3)内的滑动腔体(5)的底面为曲面。
5.根据权利要求1所述的椭圆导轨型抗拉拔隔震装置，其特征在于：该隔震装置在未承受荷载时，抗拉构件(4)两端的滑块(6)紧贴滑动腔体(5)的底面。
6.根据权利要求1所述的椭圆导轨型抗拉拔隔震装置，其特征在于：所述滑动腔体(5)的垂直高度大于抗拉构件两端滑块(6)的高度，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)能够随支座运动。
7.根据权利要求1所述的椭圆导轨型抗拉拔隔震装置，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所述的椭圆导轨型抗拉拔隔震装置，其特征在于：所述椭圆形连接板(1)、椭圆导轨(3)和抗拉构件(4)均为钢质材料，椭圆导轨(3)与椭圆形连接板(1)之间为螺栓连接或焊接，椭圆形连接板(1)与支座主体(2)之间为螺栓连接。
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