CN108643672A - 三维减隔震装置及安装施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种三维减隔震装置及安装施工方法,包括设置在上部的叠层橡胶水平隔震垫和设置在下部的叠层聚氨酯橡胶竖向减震垫;水平隔震垫上端通过固定螺栓与上支墩的下端相连接;水平隔震垫下端通过固定螺栓与竖向减震垫上端相连接;竖向减震垫通过固定螺栓与下支墩的上端相连接。本发明三维减隔震装置及安装施工方法,制作工艺简单,便于加工成型,成本较低;体型较小,重量较轻,便于运输和安装;水平隔震和竖向减震效果显著,在保证竖向较小变形的前提条件下,有效地减小了上部结构的竖向地震作用,同时阻尼器也可以发挥竖向减震作用,大大提高了竖向减震能力。
Description
技术领域
本发明涉及一种建筑物防灾减灾装置,具体的说,是涉及一种三维减隔震装置及安装施工方法。
背景技术
目前,建筑隔震技术虽然得到了广泛应用,但其中较为成熟的技术还主要集中于最大限度的减少或隔离水平地震作用。依据《叠层橡胶支座隔震技术规程》CECS126:2001第4.1.5条:根据日本坂神地震中多栋隔震房屋竖向加速度的观测记录,以及国内对隔震结构模型的振动台试验结果,隔震结构竖向加速度反应与地面竖向加速度相比并无明显变化;所以对于高烈度区和震中附近的重要建筑和基础设施,应该同时考虑水平和竖向地震作用。目前虽然三维减隔震技术的理论比较成熟,但是现阶段工程实践中三维减隔震的应用还比较少,技术还不成熟。
发明内容
针对上述现有技术中的不足,本发明提供一种体积小,结构简单、安装方便,具有水平隔震和竖向减震功能的三维减隔震装置及安装施工方法。
本发明所采取的技术方案是:
一种三维减隔震装置,包括:设置在上部的叠层橡胶水平隔震垫和设置在下部的叠层聚氨酯橡胶竖向减震垫;
水平隔震垫上端通过固定螺栓与上支墩的下端相连接;
水平隔震垫下端通过固定螺栓与竖向减震垫上端相连接;
竖向减震垫通过固定螺栓与下支墩的上端相连接。
所述竖向减震垫包括:上导向筒、下导向筒;
上导向筒套装在下导向筒内,构成一个封闭空腔;
封闭空腔内设置有聚氨酯橡胶弹簧组件;
聚氨酯橡胶弹簧组件通过钢板和聚氨酯橡胶相互叠合而成。
所述聚氨酯橡胶弹簧组件中聚氨酯橡胶的层数为8-15层,钢板的层数比聚氨酯橡胶多一层。一层钢板与一层聚氨酯橡胶叠合而成了聚氨酯橡胶弹簧。
聚氨酯橡胶弹簧组件中部设置有通孔;
通孔内设置有阻尼器;
阻尼器的上端与上导向筒顶部相连接;
阻尼器的下端与下导向筒的底部相连接;
上导向筒与下导向筒通过限位螺栓进行连接。
下导向筒内壁设置有聚四氟乙烯板。防止由于锈蚀阻碍上、下导向筒的相对运动。
所述钢板与聚氨酯橡胶通过粘接剂粘接,聚氨酯橡胶弹簧组件上部和下部分别用粘接剂与上下导向筒固定。
开口销用于固定螺母的位置;
限位螺栓连接上导向筒和下导向筒,使竖向减震垫成为一体;保证竖向减震垫只产生压缩变形;当三维减隔震装置产生拉力时由限位螺栓承担拉力,防止受拉破坏。
所述水平隔震垫为天然橡胶支座、高阻尼橡胶支座或铅芯橡胶支座。
通过延长建筑上部结构的基本周期,从而远离地震的卓越周期,起到水平隔震的目的;另一方面,发挥限制水平变形的作用。
水平隔震垫的水平刚度相对于竖向减震垫无穷小,确保了三维减隔震装置具有优秀的水平隔震作用。
竖向减震垫由于其导向筒的约束只能产生竖向变形,其竖向刚度一般为水平隔震垫竖向刚度的0.01~0.1倍,保证了竖向减震垫在竖向发挥卓著的减震作用,同时阻尼器在竖向运动,消耗地震动的能量,也可以发挥竖向减震的作用,从而保证了三维减隔震装置可以有效地减小上部结构的竖向地震作用。
竖向减震垫的上导向筒与下导向筒的材质均为钢板。
聚氨酯橡胶的每层厚度为10毫米至30毫米。
聚氨酯橡胶的竖向刚度比较小,用来隔离地震波向上部结构的传递,从而达到竖向减隔震的目标,钢板主要用于改变竖向减震垫的竖向刚度和约束水平变形。
阻尼器包括:阻尼器活塞杆、阻尼器活塞、阻尼器缸体、阻尼器端盖;
阻尼器活塞杆自由端与上导向筒顶部相连接;
阻尼器端盖与下导向筒的底部相连接。
阻尼器活塞杆端部有螺纹,当穿过上导向筒盖板中间的孔后用螺母进行固定,阻尼器下端设螺杆穿过下导向筒底板中间的孔用螺母固定。
上导向筒包括上导向筒盖板和上导向筒侧板,两者通过机械加工方式组合而成。
下导向筒包括:聚四氟乙烯板、下导向筒上板、下导向筒侧板、下导向筒底板;
下导向筒上板和下导向筒底板通过下导向筒侧板相连接。
为了提高下导向筒的整体稳定性,下导向筒侧板与下导向筒上板、下导向筒底板的连接方式均为焊接。
一种三维减隔震装置的安装施工方法,
1)按本地区抗震设防烈度要求对地基、基础进行施工;
《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010(2016版)12.2.9条第3款规定:隔震建筑地基基础的抗震验算和地基处理仍应按本地区抗震设防烈度进行。
2)严格按照要求对下支墩进行施工;
因为三维减隔震装置被直接安装在下支墩上,所以对下支墩的要求就特别严格,《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010(2016版)12.2.9条第1款规定:隔震层支墩,应采用隔震结构罕遇地震下隔震支座底部的竖向力、水平力和弯矩进行承载力验算;《叠层橡胶支座隔震技术规程》CECS126:2001第7.1.1条规定:支承隔震支座的支墩(或柱),其顶面水平度误差不宜大于5‰。
3)采用吊车在下支墩4上安装三维减隔震装置;
《建筑结构隔震构造详图》03SG610-1对隔震支座的安装施工有以下规定:
(a)隔震支座顶面的水平度误差不宜大于8‰;
(b)隔震支座中心的平面位置与设计位置的偏差不应大于5.0mm;
(c)隔震支座中心的标高与设计标高的偏差不应大于5.0mm;
(d)同一支墩上多个隔震支座之间的顶面高差不宜大于5.0mm;
(e)在安装过程中严禁将钢丝绳穿于螺栓孔内,以免破坏螺纹;
4)对上支墩及上部结构进行施工。
本发明相对现有技术的有益效果:
本发明三维减隔震装置及安装施工方法,1)制作工艺简单,便于加工成型,成本较低;2)体型较小,重量较轻,便于运输和安装;3)水平隔震性能显著,水平隔震垫由于水平刚度小、水平变形大使结构的自振周期显著增加,从而显著降低上部结构的水平地震反应;4)竖向减震效果好,竖向减震垫由于其导向筒的约束只能产生竖向变形,通过计算,确定其竖向刚度一般为水平隔震垫竖向刚度的0.01~0.1倍时,在保证竖向较小变形(舒适性好)的前提条件下,可有效地减小上部结构的竖向地震作用,同时阻尼器也可以发挥竖向减震作用,大大提高了竖向减震能力;综上所述,该装置具有经济性好、推广能力强、三维减隔震效果显著的特点。
本发明在水平隔震的基础之上,设计出一种既能发挥水平隔震又能够发挥竖向减震的三维减隔震装置,是解决支座受拉以及三维减隔震难题的一种有效方式。
附图说明
图1是本发明三维减隔震装置的平面示意图;
图2是本发明三维减隔震装置的竖向减震垫平面示意图;
图3是图2的A-A剖面示意图;
图4是图3的A的局部放大示意图;
图5是图3的B的局部放大示意图;
图6是图2的B-B剖面示意图;
图7是本发明三维减隔震装置的上导向筒示意图;
图8是本发明三维减隔震装置的下导向筒示意图;
图9是本发明三维减隔震装置的阻尼器示意图;
附图中主要部件符号说明:
图中:
1、上支墩
2、叠层橡胶水平隔震垫(简称水平隔震垫)
3、叠层聚氨酯橡胶竖向减震垫(简称竖向减震垫)
4、下支墩 5、固定螺栓
6、固定螺栓 7、上导向筒
8、下导向筒 9、限位螺栓
10、阻尼器 11、钢板
12、聚氨酯橡胶 13、聚四氟乙烯板
14、螺母 15、螺母
16、螺母 17、开口销
18、阻尼器活塞杆 19、阻尼器活塞
20、阻尼器缸体 21、阻尼器端盖
22、上导向筒盖板 23、上导向筒侧板
24、下导向筒上板 25、下导向筒侧板
26、下导向筒底板。
具体实施方式
以下参照附图及实施例对本发明进行详细的说明:
附图1-9可知,一种三维减隔震装置,包括:设置在上部的叠层橡胶水平隔震垫2和设置在下部的叠层聚氨酯橡胶竖向减震垫3;
水平隔震垫2上端通过固定螺栓5与上支墩1的下端相连接;
水平隔震垫2下端通过固定螺栓5与竖向减震垫3上端相连接;
竖向减震垫3通过固定螺栓6与下支墩4的上端相连接。
所述竖向减震垫3包括:上导向筒7、下导向筒8;
上导向筒7套装在下导向筒8内,构成一个封闭空腔;
封闭空腔内设置有聚氨酯橡胶弹簧组件;
聚氨酯橡胶弹簧组件通过钢板11和聚氨酯橡胶12相互叠合而成。
所述聚氨酯橡胶弹簧组件中聚氨酯橡胶12的层数为8-15层,钢板11的层数比聚氨酯橡胶12多一层。一层钢板11与一层聚氨酯橡胶12叠合而成了聚氨酯橡胶弹簧。
聚氨酯橡胶弹簧组件中部设置有通孔;
通孔内设置有阻尼器10;
阻尼器10的上端与上导向筒7顶部相连接;
阻尼器10的下端与下导向筒8的底部相连接;
上导向筒7与下导向筒8通过限位螺栓9进行连接。
下导向筒8内壁设置有聚四氟乙烯板13。防止由于锈蚀阻碍上、下导向筒的相对运动。
所述钢板11与聚氨酯橡胶12通过粘接剂粘接,聚氨酯橡胶弹簧组件上部和下部分别用粘接剂与上下导向筒固定。
开口销17用于固定螺母16的位置;
限位螺栓9连接上导向筒7和下导向筒8,使竖向减震垫3成为一体;保证竖向减震垫3只产生压缩变形;当三维减隔震装置产生拉力时由限位螺栓承担拉力,防止受拉破坏。
所述水平隔震垫2为天然橡胶支座、高阻尼橡胶支座或铅芯橡胶支座。
通过延长建筑上部结构的基本周期,从而远离地震的卓越周期,起到水平隔震的目的;另一方面,发挥限制水平变形的作用。
水平隔震垫2的水平刚度相对于竖向减震垫3无穷小,确保了三维减隔震装置具有优秀的水平隔震作用。
竖向减震垫3由于其导向筒的约束只能产生竖向变形,其竖向刚度一般为水平隔震垫竖向刚度的0.01~0.1倍,保证了竖向减震垫3在竖向发挥卓著的减震作用,同时阻尼器10在竖向运动,消耗地震动的能量,也可以发挥竖向减震的作用,从而保证了三维减隔震装置可以有效地减小上部结构的竖向地震作用。
竖向减震垫3的上导向筒7与下导向筒8的材质均为钢板。
聚氨酯橡胶12的每层厚度为10毫米至30毫米。
聚氨酯橡胶的竖向刚度比较小,用来隔离地震波向上部结构的传递,从而达到竖向减隔震的目标,钢板11主要用于改变竖向减震垫3的竖向刚度和约束水平变形。
阻尼器10包括:阻尼器活塞杆18、阻尼器活塞19、阻尼器缸体20、阻尼器端盖21;
阻尼器活塞杆18自由端与上导向筒7顶部相连接;
阻尼器端盖21与下导向筒8的底部相连接。
阻尼器活塞杆18端部有螺纹,当穿过上导向筒盖板22中间的孔后用螺母14进行固定,阻尼器下端设螺杆穿过下导向筒底板26中间的孔用螺母15固定。
上导向筒7包括上导向筒盖板22和上导向筒侧板23,两者通过机械加工方式组合而成。
下导向筒8包括:聚四氟乙烯板13、下导向筒上板24、下导向筒侧板25、下导向筒底板26;
下导向筒上板24和下导向筒底板26通过下导向筒侧板25相连接。
为了提高下导向筒8的整体稳定性,下导向筒侧板25与下导向筒上板24、下导向筒底板26 的连接方式均为焊接。
一种三维减隔震装置的安装施工方法,
1)按本地区抗震设防烈度要求对地基、基础进行施工;
《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010(2016版)12.2.9条第3款规定:隔震建筑地基基础的抗震验算和地基处理仍应按本地区抗震设防烈度进行。
2)严格按照要求对下支墩4进行施工;
因为三维减隔震装置被直接安装在下支墩4上,所以对下支墩4的要求就特别严格,《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010(2016版)12.2.9条第1款规定:隔震层支墩,应采用隔震结构罕遇地震下隔震支座底部的竖向力、水平力和弯矩进行承载力验算;《叠层橡胶支座隔震技术规程》CECS126:2001第7.1.1条规定:支承隔震支座的支墩(或柱),其顶面水平度误差不宜大于5‰。
3)采用吊车在下支墩4上安装三维减隔震装置;
《建筑结构隔震构造详图》03SG610-1对隔震支座的安装施工有以下规定:
(a)隔震支座顶面的水平度误差不宜大于8‰;
(b)隔震支座中心的平面位置与设计位置的偏差不应大于5.0mm;
(c)隔震支座中心的标高与设计标高的偏差不应大于5.0mm;
(d)同一支墩上多个隔震支座之间的顶面高差不宜大于5.0mm;
(e)在安装过程中严禁将钢丝绳穿于螺栓孔内,以免破坏螺纹;
4)对上支墩1及上部结构进行施工。
本发明三维减隔震装置及安装施工方法,1)制作工艺简单,便于加工成型,成本较低;2)体型较小,重量较轻,便于运输和安装;3)水平隔震性能显著,水平隔震垫由于水平刚度小、水平变形大使结构的自振周期显著增加,从而显著降低上部结构的水平地震反应;4)竖向减震效果好,竖向减震垫由于其导向筒的约束只能产生竖向变形,通过计算,确定其竖向刚度一般为水平隔震垫竖向刚度的0.01~0.1倍时,在保证竖向较小变形(舒适性好)的前提条件下,可有效地减小上部结构的竖向地震作用,同时阻尼器也可以发挥竖向减震作用,大大提高了竖向减震能力;综上所述,该装置具有经济性好、推广能力强、三维减隔震效果显著的特点。
本发明在水平隔震的基础之上,设计出一种既能发挥水平隔震又能够发挥竖向减震的三维减隔震装置,是解决支座受拉以及三维减隔震难题的一种有效方式。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明的结构作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均属于本发明的技术方案范围内。
Claims (10)
1.一种三维减隔震装置,其特征在于,
包括:设置在上部的叠层橡胶水平隔震垫(2)和设置在下部的叠层聚氨酯橡胶竖向减震垫(3);
水平隔震垫(2)上端通过固定螺栓(5)与上支墩(1)的下端相连接;
水平隔震垫(2)下端通过固定螺栓(5)与竖向减震垫(3)上端相连接;
竖向减震垫(3)通过固定螺栓(6)与下支墩(4)的上端相连接。
2.根据权利要求1所述三维减隔震装置,其特征在于:所述竖向减震垫(3)包括:上导向筒(7)、下导向筒(8);
上导向筒(7)套装在下导向筒(8)内,构成一个封闭空腔;
封闭空腔内设置有聚氨酯橡胶弹簧组件;
聚氨酯橡胶弹簧组件通过钢板(11)和聚氨酯橡胶(12)相互叠合而成。
3.根据权利要求2所述三维减隔震装置,其特征在于:所述聚氨酯橡胶弹簧组件中聚氨酯橡胶(12)的层数为8-15层,钢板(11)的层数比聚氨酯橡胶(12)多一层;
聚氨酯橡胶弹簧组件中部设置有通孔;
通孔内设置有阻尼器(10);
阻尼器(10)的上端与上导向筒(7)顶部相连接;
阻尼器(10)的下端与下导向筒(8)的底部相连接;
上导向筒(7)与下导向筒(8)通过限位螺栓(9)进行连接。
4.根据权利要求3所述三维减隔震装置,其特征在于:下导向筒(8)内壁设置有聚四氟乙烯板(13)。
5.根据权利要求1所述三维减隔震装置,其特征在于:所述钢板(11)与聚氨酯橡胶(12)通过粘接剂粘接,聚氨酯橡胶弹簧组件上部和下部分别用粘接剂与上下导向筒固定。
6.根据权利要求1所述三维减隔震装置,其特征在于:所述水平隔震垫(2)为天然橡胶支座、高阻尼橡胶支座或铅芯橡胶支座。
7.根据权利要求1所述三维减隔震装置,其特征在于:
聚氨酯橡胶(12)的每层厚度为10毫米至30毫米。
8.根据权利要求3所述三维减隔震装置,其特征在于:
阻尼器(10)包括:阻尼器活塞杆(18)、阻尼器活塞(19)、阻尼器缸体(20)、阻尼器端盖(21);
阻尼器活塞杆(18)自由端与上导向筒(7)顶部相连接;
阻尼器端盖(21)与下导向筒(8)的底部相连接;
阻尼器活塞杆(18)端部有螺纹,当穿过上导向筒盖板(22)中间的孔后用螺母(14)进行固定,阻尼器下端设螺杆穿过下导向筒底板(26)中间的孔用螺母(15)固定。
9.根据权利要求2所述三维减隔震装置,其特征在于:
上导向筒(7)包括上导向筒盖板(22)和上导向筒侧板(23),两者通过机械加工方式组合而成;
下导向筒(8)包括:聚四氟乙烯板(13)、下导向筒上板(24)、下导向筒侧板(25)、下导向筒底板(26);
下导向筒上板(24)和下导向筒底板(26)通过下导向筒侧板(25)相连接。
10.一种采用权利要求1-9任意一项所述三维减隔震装置的安装施工方法,其特征在于:
1)按本地区抗震设防烈度要求对地基、基础进行施工;
2)严格按照要求对下支墩(4)进行施工;
3)采用吊车在下支墩(4)上安装三维减隔震装置;
(a)隔震支座顶面的水平度误差不宜大于8‰;
(b)隔震支座中心的平面位置与设计位置的偏差不应大于5.0mm;
(c)隔震支座中心的标高与设计标高的偏差不应大于5.0mm;
(d)同一支墩上多个隔震支座之间的顶面高差不宜大于5.0mm;
(e)在安装过程中严禁将钢丝绳穿于螺栓孔内,以免破坏螺纹;
4)对上支墩(1)及上部结构进行施工。
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