CN108071181B - 一种土木工程抗震结构及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种土木工程抗震结构及其方法，属于房屋建筑设备技术领域。该抗震结构包括：上下相对设置的U型件、筒体结构，左右相对套接设置的防护装置、第一弹簧组件和第二弹簧组件；上下相对设置的两个U型件的连接处设有第一弹簧组件，筒体结构包括外筒、内筒、若干弹性球和弹性柱体，若干弹性球分别设在外筒和内筒的上端和下端，防护装置包括侧板、前防护板和后防护板，前防护板和后防护板上均设有缺口，缺口内均设有螺栓，侧板的内侧通过第二弹簧组件与U型件连接。本发明的抗震结构整体采用由外至内抗震能力递增的特点，实现小震不坏，中震可修，大震不倒的目的。

Description

一种土木工程抗震结构及其方法
技术领域
本发明涉及房屋建筑设备技术领域，具体涉及一种土木工程抗震结构及其方法。
背景技术
地震是人类社会无法避免的一种自然现象，地震造成的人员伤亡和经济损失巨大，其中建筑物在地震时倒塌是造成经济损失和人员伤亡的一大因素，因此各国都在致力于提高土木建筑工程的抗震能力，传统结构抗震设计依靠结构自身的强度和变形来抵抗地震，在小震作用下保证结构处于弹性工作状态，但是在中震和大震作用下，建筑结构容易损坏，现有的一般的抗震原理都是在上部结构和地基之间设置隔震层，使地震时的变形主要集中在隔震层内，从而使上部的房屋建筑得到保护，但是现有的隔震结构，消耗震动能量的能力较差，造价昂贵，隔震层的施工难度大，需要进一步改善。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的问题，提供一种土木工程抗震结构及其方法。
本发明提供了一种土木工程抗震结构，包括：上下相对设置的U型件、筒体结构，左右相对套接设置的防护装置、第一弹簧组件和第二弹簧组件；
所述上下相对设置的两个U型件的连接处设有第一弹簧组件，筒体结构设在两个U型件形成空间的内部，所述筒体结构包括外筒、内筒、若干弹性球和弹性柱体，弹性柱体设在内筒的内部，内筒设在外筒的内部，若干弹性球分别设在外筒和内筒的上端和下端，防护装置包括侧板、前防护板和后防护板，前防护板和后防护板固定设置在侧板的内侧，前防护板和后防护板上均设有缺口，缺口内均设有螺栓，侧板的内侧通过第二弹簧组件与U型件的左侧面和右侧面的外表面连接。
较佳地，第一弹簧组件和第二弹簧组件均包括多个套接的金属外壳和设置在金属外壳内的螺旋弹簧，螺旋弹簧的两端位于金属外壳的外部。
较佳地，U型件、外筒、内筒和防护装置均为钢结构。
较佳地，缺口为L型，弧形或矩形。
较佳地，弹性球为橡胶球。
较佳地，弹性柱体为钢骨硅胶柱。
较佳地，外筒的上端和下端、内筒的上端和下端以及U型件上均设置有容纳弹性球的球形槽。
本发明还公开了一种采用上述土木工程抗震结构进行抗震的方法，具体为土木工程抗震结构分多层均匀布设在房屋底部和房屋地基之间，相邻两层之间设有隔板和钢筋混凝土支撑柱。
较佳地，隔板为钢隔板，钢格板焊接在土木工程抗震结构上。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的土木工程抗震结构满足必要的承载力、刚度、稳定性和抗震性，采用由外至内多重防护的设计，提高抗震效果，降低经济损失；整体采用由外至内抗震能力递增的特点，实现小震不坏，中震可修，大震不倒的目的。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的筒体结构与U型件的连接结构示意图；
图3为本发明的防护装置的结构示意图；
图4为本发明筒体结构的俯视图或仰视图；
图5为本发明的抗震结构的使用状态图。
附图标记说明：
1.U型件，2.筒体结构，21.外筒，22.内筒，23.弹性球，24.弹性柱体，3.防护装置，31.侧板，32.前防护板，33.后防护板，4.第一弹簧组件，5.第二弹簧组件，6.房屋底部，7.房屋地基，8.隔板，9.钢筋混凝土支撑柱，10.缺口，11、螺栓，12.抗震结构。
具体实施方式
下面结合附图1-5，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供的一种土木工程抗震结构及其方法，包括：上下相对设置的U型件1、筒体结构2，左右相对套接设置的防护装置3、第一弹簧组件4和第二弹簧组件5；
如图2所示，所述上下相对设置的两个U型件1的连接处设有第一弹簧组件4，筒体结构2设在两个U型件1形成空间的内部，如图4所示，筒体结构2包括外筒21、内筒22、若干弹性球23和弹性柱体24，弹性柱体24设在内筒22的内部，内筒22设在外筒21的内部，若干弹性球23分别设在外筒21和内筒22的上端和下端，如图3所示，防护装置3包括侧板31、前防护板32和后防护板33，前防护板32和后防护板33固定设置在侧板31的内侧，前防护板32和后防护板33上均设有缺口10，缺口10内均设有螺栓11，侧板31的内侧通过第二弹簧组件5与U型件1的左侧面和右侧面的外表面连接。
采用上述技术方案，上下相对设置的两个U型件1的连接处设有第一弹簧组件4，消耗来自上下方向的地震能量，两个U型件1的前后可设置挡板，如图4所示，筒体结构2包括外筒21、内筒22、若干弹性球23和弹性柱体24；若干弹性球23将外筒21和内筒22与U型件1活动连接，消耗造成房屋结构扭转变形的地震能量，弹性球23受到任意方向的分力后产生变形，带动外筒21和内筒22相对位移，并且能够在分力消失后恢复；前防护板32和后防护板33上均设有缺口10，缺口10内均设有螺栓11，螺栓11的作用在于分别紧固左右两个防护装置3的前防护板32和后防护板33，在受到外力后两个防护装置3可以发生相对位移，侧板31的内侧通过第二弹簧组件5与U型件1的左右外侧面连接，当发生小震时，第二弹簧组件5的恢复力大于外力时，防护装置3恢复初始状态，当遇到中震或大震时，第二弹簧组件5以及防护装置3不能抵消来地震能量，防护装置3引起第一弹簧组件4发生变形，两个U型件1相对移动，弹性球23变形，外筒21和内筒22相对位移共同消耗地震能量，其后抗震结构能够尽快恢复初始状态。
进一步地，第一弹簧组件4和第二弹簧组件5均包括多个套接的金属外壳和设置在金属外壳内的螺旋弹簧，螺旋弹簧的两端位于金属外壳的外部，金属外壳有效约束弹簧变形失效。
进一步地，U型件1、外筒21、内筒22和防护装置3均为钢结构，满足承载力、刚度、稳定性方面的要求。
进一步地，缺口10为L型，弧形或矩形。
进一步地，弹性球23为橡胶球。
进一步地，弹性柱体24为钢骨硅胶柱，弹性球23和弹性柱体24通过变形和增大与U型件1的摩擦力来增强抗震效果。
进一步地，外筒21的上端和下端、内筒22的上端和下端以及U型件1上均设置有容纳弹性球23的球形槽。
如图5所示，一种采用上述土木工程抗震结构进行抗震的方法为将上述土木工程抗震结构分多层均匀布设在房屋底部6和房屋地基7之间，相邻两层之间设有隔板8和钢筋混凝土支撑柱9；隔板8为钢隔板，钢隔板焊接在土木工程抗震结构上，最顶层的钢格板与房屋底座6之间设有加强筋，并通过混凝土浇筑，与房屋底座6成为一体。
本发明的土木工程抗震结构满足必要的承载力、刚度、稳定性和抗震性，采用由外至内多重防护的设计，提高抗震效果，降低经济损失；整体采用由外至内抗震能力递增的特点，实现小震不坏，中震可修，大震不倒的目的。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种土木工程抗震结构，其特征在于，包括：上下相对设置的U型件(1)、筒体结构(2)，左右相对套接设置的防护装置(3)、第一弹簧组件(4)和第二弹簧组件(5)；
所述上下相对设置的两个U型件(1)的连接处设有第一弹簧组件(4)，筒体结构(2)设在两个U型件(1)形成空间的内部，所述筒体结构(2)包括外筒(21)、内筒(22)、若干弹性球(23)和弹性柱体(24)，内筒(22)设在外筒(21)的内部，弹性柱体(24)设在内筒(22)的内部，若干弹性球(23)分别设在外筒(21)和内筒(22)的上端和下端，防护装置(3)包括侧板(31)、前防护板(32)和后防护板(33)，前防护板(32)和后防护板(33)固定设置在侧板(31)的内侧，前防护板(32)和后防护板(33)上均设有缺口(10)，缺口(10)内均设有螺栓(11)，侧板(31)的内侧通过第二弹簧组件(5)与U型件(1)的左侧面和右侧面的外表面连接。
2.如权利要求1所述的一种土木工程抗震结构，其特征在于，所述第一弹簧组件(4)和第二弹簧组件(5)均包括多个套接的金属外壳和设置在金属外壳内的螺旋弹簧，螺旋弹簧的两端位于金属外壳的外部。
3.如权利要求1所述的一种土木工程抗震结构，其特征在于，所述U型件(1)、外筒(21)、内筒(22)和防护装置(3)均为钢结构。
4.如权利要求1所述的一种土木工程抗震结构，其特征在于，所述缺口(10)为L型，弧形或矩形。
5.如权利要求1所述的一种土木工程抗震结构，其特征在于，所述弹性球(23)为橡胶球。
6.如权利要求1所述的一种土木工程抗震结构，其特征在于，所述弹性柱体(24)为钢骨硅胶柱。
7.如权利要求1所述的一种土木工程抗震结构，其特征在于，所述外筒(21)的上端和下端、内筒(22)的上端和下端以及U型件(1)上均设置有容纳弹性球(23)的球形槽。
8.如权利要求1所述的一种土木工程抗震结构的抗震方法，其特征在于，土木工程抗震结构分多层均匀布设在房屋底部(6)和房屋地基(7)之间，相邻两层之间设有隔板(8)和钢筋混凝土支撑柱(9)。
9.如权利要求8所述的一种土木工程抗震结构的抗震方法，其特征在于，所述隔板(8)为钢隔板，钢隔板焊接在土木工程抗震结构上。
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