CN109235683B - 一种隔震建筑的抗拉装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种隔震建筑的抗拉装置及方法，属于工程抗震技术领域，本发明装置包括预埋固定抗拉件和随动限位件两部分，根据预埋固定抗拉件在隔震层埋设位置不同，分为上预埋固定抗拉件和下预埋固定抗拉件，当隔震支座水平剪切变形量达到设计位移限值时，抗拉装置将对隔震建筑的上部结构施加反向拉力，阻止隔震支座继续变形，预防隔震建筑水平位移超限，有效的解决了高宽比较大的高层、超高层隔震建筑的倾覆难题，本发明装置多数部件均可选用标准件，成本低，施工简单，安装精度要求不高，主要部件方便更换，性能稳定可控，能有效的解决隔震建筑倾覆问题，对隔震建筑高宽比限值提升及超高层建筑采用隔震技术具有重要的意义。

Description

一种隔震建筑的抗拉装置及方法

技术领域

本发明涉及一种隔震建筑的抗拉装置及方法，属于工程抗震技术领域。

背景技术

地震是世界上对人类构成巨大威胁的自然灾害之一，为防止地震对人类造成生命财产的重大损失，人们积极致力于地震预测及结构工程的防震减灾研究。由于地震的成因十分复杂，人们对地球本身的了解还不充分，因此还不能准确地进行地震预测。于是，建筑防震减灾成为该领域的研究热点。基础隔震便是较好的防震措施之一，与普通抗震理论通过抗震强度或由塑性化引起的能量吸收，即所谓硬性抵抗地震动不同，基础隔震是在上部结构与基础之间安设隔震支座，形成柔性隔震层，地震产生的能量大部分被柔性隔震层吸收，从而降低上部结构的地震作用，提高其地震安全性。

经过多年系统研究和广泛工程应用，并历经多次大地震考验，隔震技术已发展为一种成熟的减震措施。隔震的工作机理通常解释为通过延长结构自振周期，避开地震的卓越周期，避免结构共振，以实现减震的目的，因此基础隔震多用于三十层以下、高宽比较小的建筑结构中。而近年的一些研究表明，高层建筑采用基础隔震同样具有很好的减震效果，同时，相较于现有的其它减震技术手段，从经济实用，性能稳定可靠等方面讲，基础隔震技术是目前最被认可的减震手段。然而，叠层橡胶隔震支座抗拉性能差，大高宽比高层及超高层隔震建筑的柔性隔震层在遭遇罕遇烈度地震作用时，因隔震层位移很大，结构倾覆倒塌的风险较大。基于此，《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）明确提出了高宽比宜小于4的隔震设计要求。该限制条件明显制约了隔震技术的工程应用，抗倾覆问题便成为大高宽比建筑中采用隔震技术的关键，这也是近年来隔震技术研究的热点。隔震建筑倾覆的根源是叠层橡胶隔震支座抗拉性能差，设置抗拉装置便成为解决该问题最直接的技术方案。目前，国内已有少数几家隔震支座生产企业开始推广其研发的抗拉装置，这对隔震技术在大高宽比及超高层建筑中的应用具有积极的意义，但这些抗拉装置成本普遍较高，加工制作及安装精度要求高，施工难度较大。目前存在的问题有：叠层橡胶隔震支座的抗拉性能较差，高宽比较大的高层、超高层建筑采用基础隔震技术后，在遭遇罕遇地震作用时，可能会因隔震支座所受拉应力超过其受拉极限而倾覆倒塌以及目前已产品化的抗拉装置成本较高、加工制作和安装精度要求高、施工难度较大等问题。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种隔震建筑的抗拉装置，本抗拉装置有效解决了大高宽比高层、超高层隔震建筑倾覆问题，弥补了已有抗拉装置的不足。本发明装置包括预埋固定抗拉件和随动限位件两部分，根据预埋固定抗拉件在隔震层埋设位置不同，可区分为上预埋固定抗拉件和下预埋固定抗拉件。本发明抗拉装置经济实用，方便有效，性能可靠，抗拉功能无方向性限制，且不会对隔震支座的正常工作性能产生不利影响，是隔震建筑高宽比限值及高度提升的有效途径。

本发明的技术方案是：一种隔震建筑的抗拉装置，包括上预埋固定抗拉件、下预埋固定抗拉件和随动限位件；

所述上预埋固定抗拉件与下预埋固定抗拉件的结构相同，均包括一根以上的锚杆、一个以上的螺母、抗拉锚垫板、支撑定位柱、锚杆定位板，所述抗拉锚垫板上设有中心孔和一个以上的锚栓连接孔，所述锚杆定位板上设有一个以上的锚栓定位孔，所述支撑定位柱的一端支撑在锚杆定位板上，另一端支撑抗拉锚垫板，所述一根以上的锚杆的预埋段作直角弯钩处理，呈“L”型，所述一根以上的锚杆的外露段分别依次穿过锚杆定位板上的一个以上的锚栓定位孔、支撑定位柱、抗拉锚垫板上的一个以上的锚栓连接孔，且一根以上的锚杆的外露部分用一个以上的螺母固定在抗拉锚垫板上；

所述随动限位件包括钢绞线、缓冲胶垫、锚具、夹片；所述钢绞线的两端分别穿过上、下预埋固定抗拉件的抗拉锚垫板上的中心孔，钢绞线穿过下预埋固定抗拉件的抗拉锚垫板后安设缓冲胶垫，钢绞线的两端均分别通过锚具、夹片夹紧。

本发明的目的之二在于提供一种利用本抗拉装置抗拉的方法，具体步骤如下：

（1）首先安装下预埋固定抗拉件：抗拉装置紧邻隔震支座安装，隔震支座上方为隔震上支墩，隔震支座下方为隔震下支墩，首先将下预埋固定抗拉件的一根以上的锚杆穿过锚杆定位板上的一个以上的锚栓连接孔，并将锚杆预埋段埋置在隔震下支墩的基础内，确保锚杆定位板的下表面与基础混凝土表面平齐，浇筑隔震下支墩的基础混凝土，然后将支撑定位柱安装在锚杆定位板上方，再将抗拉锚垫板安装在支撑定位柱上方，并将下预埋固定抗拉件的一根以上的锚杆的外露段穿过抗拉锚垫板上的一个以上的锚栓连接孔，且用一个以上的螺母分别将每根锚杆的外露部分固定在抗拉锚垫板上，完成下预埋固定抗拉件的安装；

（2）其次安装上预埋固定抗拉件：将上预埋固定抗拉件的一根以上的锚杆穿过锚杆定位板上的一个以上的锚栓连接孔，并将锚杆预埋段埋置在混凝土梁内，确保锚杆定位板的上表面与混凝土梁的下表面平齐，浇筑混凝土梁，然后将支撑定位柱安装在锚杆定位板下方，再将抗拉锚垫板安装在支撑定位柱下方，并将上预埋固定抗拉件的一根以上的锚杆的外露段穿过抗拉锚垫板上的一个以上的锚栓连接孔，且用一个以上的螺母分别将每根锚杆的外露部分固定在抗拉锚垫板上，完成上预埋固定抗拉件的安装；

（3）最后安装随动限位件：上、下预埋固定抗拉件的锚固混凝土拆模后，将上、下预埋固定抗拉件的一个以上的螺母旋松，取出上、下预埋固定抗拉件的抗拉锚垫板，然后将钢绞线的两端分别穿过抗拉锚垫板的中孔，钢绞线穿过下预埋固定抗拉件的抗拉锚垫板后安设缓冲胶垫，然后将钢绞线的两端均分别用锚具、夹片夹紧，然后再将上、下预埋固定抗拉件的一个以上的螺母旋紧，完成随动限位件的安装。

下预埋固定抗拉件的抗拉锚垫板与随动限位件的底端锚具的净距与设计值一致。

所述上预埋固定抗拉件、下预埋固定抗拉件、随动限位件的数量均为一个以上。

本发明抗拉装置的抗拉原理如下：

当隔震支座水平剪切变形量小于设计位移限值时，抗拉装置不工作，当隔震支座水平剪切变形量达到设计位移限值时，上、下预埋固定抗拉件之间的相对位移达到随动限位件设定的位移限值，随动限位件将在隔震层上下预埋固定抗拉件之间产生阻止其相对位移继续增大的作用力，该作用力通过上预埋固定抗拉件施加于隔震建筑的上部结构，上部结构承受抗拉装置施加的反向拉力，隔震支座剪切变形量被限制，防止隔震建筑水平位移超限，有效的解决了高宽比较大的高层、超高层隔震建筑的倾覆难题。

所述抗拉装置紧邻隔震支座安装。抗拉装置布置方案及数量由计算分析确定。

所述抗拉装置各组成部件尺寸规格由设计分析确定，多数部件可采用标准构件，成本低。

本发明的有益效果是：

（1）本发明的抗拉装置能够实现各性能模块的功能独立，避免隔震支座与抗拉装置之间性能的交互影响，抗拉装置无方向限制，能很好满足隔震建筑的抗倾覆功能要求，工作机理明确，功能要求容易量化，方便实现。

（2）本发明提出隔震建筑的抗拉装置多数部件均可选用标准件，成本低，施工简单，安装精度要求不高，主要部件方便更换，性能稳定可控，能有效的解决隔震建筑倾覆问题，对隔震建筑高宽比限值提升及超高层建筑采用隔震技术具有重要的意义。

附图说明

图1是本发明抗拉装置的结构示意图；

图2是本发明上、下预埋锚固抗拉件的结构示意图；

图3是本发明抗拉锚垫板开孔的位置示意图；

图4是本发明锚杆定位板开孔的位置示意图；

图中各标号：1-锚杆，2-螺母，3-抗拉锚垫板，4-钢绞线，5-锚具，6-夹片，7-支撑定位柱，8-锚杆定位板，9-隔震支座，10-隔震下支墩，11-基础，12-隔震上支墩，13-混凝土梁，14-中孔，15-锚栓连接孔，16-锚栓定位孔，17-缓冲胶垫。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。

实施例1：如图1~4所示，本隔震建筑的抗拉装置，包括上预埋固定抗拉件、下预埋固定抗拉件和随动限位件；

所述上预埋固定抗拉件与下预埋固定抗拉件的结构相同，均包括4根锚杆1、4个螺母2、抗拉锚垫板3、支撑定位柱7、锚杆定位板8，所述抗拉锚垫板3上设有中心孔14和4个锚栓连接孔15，所述锚杆定位板8上设有4个锚栓定位孔16，所述支撑定位柱7的一端支撑在锚杆定位板8上，另一端支撑抗拉锚垫板3，所述4根锚杆1的预埋段作直角弯钩处理，呈“L”型，所述4根锚杆1的外露段分别依次穿过锚杆定位板8上的4个锚栓定位孔16、支撑定位柱7、抗拉锚垫板3上的4个锚栓连接孔15，且4根锚杆1的外露部分用4个螺母2固定在抗拉锚垫板3上；

所述随动限位件包括钢绞线4、缓冲胶垫17、锚具5、夹片6；所述钢绞线4的两端分别穿过上、下预埋固定抗拉件的抗拉锚垫板3上的中心孔14，钢绞线4穿过下预埋固定抗拉件的抗拉锚垫板3后安设缓冲胶垫17，钢绞线4的两端均分别通过锚具5、夹片6夹紧。

本隔震建筑的抗拉装置的抗拉方法，具体步骤如下：

（1）首先安装下预埋固定抗拉件：抗拉装置紧邻隔震支座9安装，隔震支座9上方为隔震上支墩12，隔震支座9下方为隔震下支墩10，安装下预埋固定抗拉件，将下预埋固定抗拉件的4根锚杆1穿过锚杆定位板8上的4个锚栓连接孔16，并将锚杆1预埋段埋置在隔震下支墩10的基础11内，确保锚杆定位板8的下表面与基础11混凝土表面平齐，浇筑隔震下支墩基础11混凝土，然后将支撑定位柱7安装在锚杆定位板8上方，再将抗拉锚垫板3安装在支撑定位柱7上方，并将下预埋固定抗拉件的4根锚杆1穿过抗拉锚垫板3上的4个锚栓连接孔15，且用4个螺母2分别将每根锚杆1的外露部分固定在抗拉锚垫板3上，完成下预埋固定抗拉件的安装；

（2）其次安装上预埋固定抗拉件：将上预埋固定抗拉件的4根锚杆1穿过锚杆定位板8上的4个锚栓连接孔16，并将锚杆1预埋段埋置在混凝土梁13内，确保锚杆定位板8的上表面与混凝土梁13的下表面平齐，浇筑梁的混凝土，然后将支撑定位柱7安装在锚杆定位板8下方，再将抗拉锚垫板3安装在支撑定位柱7下方，并将上预埋固定抗拉件的4根锚杆1穿过抗拉锚垫板3上的4个锚栓连接孔15，且用4个螺母2分别将每根锚杆1的外露部分固定在抗拉锚垫板3上，完成上预埋固定抗拉件的安装；

（3）最后安装随动限位件：上、下预埋固定抗拉件的锚固混凝土拆模后，将上、下预埋固定抗拉件的4个螺母2旋松，取出上、下预埋固定抗拉件的抗拉锚垫板3，然后将钢绞线4的两端分别穿过抗拉锚垫板3的中孔14，钢绞线4穿过下预埋固定抗拉件的抗拉锚垫板3后安设缓冲胶垫17，然后将钢绞线4的两端均分别用锚具5、夹片6夹紧，然后再将上、下预埋固定抗拉件的4个螺母2旋紧，完成随动限位件的安装。

下预埋固定抗拉件的抗拉锚垫板3与随动限位件的底端锚具5的净距与设计值一致。

所述上预埋固定抗拉件、下预埋固定抗拉件、随动限位件的数量均为一个。

实施例2：本实施例结构同实施例1，不同之处在于，所述上预埋固定抗拉件、下预埋固定抗拉件、随动限位件的数量均为2个，且2个上预埋固定抗拉件分别对称分布在隔震支座9上方的隔震上支墩12两侧，2个下预埋固定抗拉件对称分布在隔震支座9下方的隔震下支墩10的两侧，2个随动限位件分别与隔震支座9两侧的上预埋固定抗拉件、下预埋固定抗拉件连接。

组装完成的抗拉装置在地震作用下，当隔震支座9水平剪切变形量小于设计位移限值时，抗拉装置不工作，当隔震支座9水平剪切变形量达到设计位移限值时，上、下预埋固定抗拉件之间的相对位移达到随动限位件设定的位移限值，随动限位件将在隔震层上下预埋固定抗拉件之间产生阻止其相对位移继续增大的作用力，该作用力通过上预埋固定抗拉件施加于隔震建筑的上部结构，上部结构承受抗拉装置施加的反向拉力，隔震支座9剪切变形量被限制，防止隔震建筑水平位移超限，有效的解决了高宽比较大的高层、超高层隔震建筑的倾覆难题。

上面结合附图对本发明的具体实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (4)

1.一种隔震建筑的抗拉装置，其特征在于，包括上预埋固定抗拉件、下预埋固定抗拉件和随动限位件；所述上预埋固定抗拉件与下预埋固定抗拉件的结构相同，均包括一根以上的锚杆（1）、一个以上的螺母（2）、抗拉锚垫板（3）、支撑定位柱（7）、锚杆定位板（8），所述抗拉锚垫板（3）上设有中心孔（14）和一个以上的锚栓连接孔（15），所述锚杆定位板（8）上设有一个以上的锚栓定位孔（16），所述支撑定位柱（7）的一端支撑在锚杆定位板（8）上，另一端支撑抗拉锚垫板（3），所述一根以上的锚杆（1）的预埋段作直角弯钩处理，呈“L”型，所述一根以上的锚杆（1）的外露段分别依次穿过锚杆定位板（8）上的一个以上的锚栓定位孔（16）、支撑定位柱（7）、抗拉锚垫板（3）上的一个以上的锚栓连接孔（15），且一根以上的锚杆（1）的外露部分用一个以上的螺母（2）固定在抗拉锚垫板（3）上；所述随动限位件包括钢绞线（4）、缓冲胶垫（17）、锚具（5）、夹片（6）；所述钢绞线（4）的两端分别穿过上、下预埋固定抗拉件的抗拉锚垫板（3）上的中心孔（14），钢绞线（4）穿过下预埋固定抗拉件的抗拉锚垫板（3）后安设缓冲胶垫（17），钢绞线（4）的两端均分别通过锚具（5）、夹片（6）夹紧。

2.权利要求1所述的隔震建筑的抗拉装置的抗拉方法，其特征在于，具体步骤如下：

（1）首先安装下预埋固定抗拉件：抗拉装置紧邻隔震支座（9）安装，隔震支座（9）上方为隔震上支墩（12），隔震支座（9）下方为隔震下支墩（10），首先将下预埋固定抗拉件的一根以上的锚杆（1）穿过锚杆定位板（8）上的一个以上的锚栓连接孔（16），并将锚杆（1）预埋段埋置在隔震下支墩（10）的基础（11）内，确保锚杆定位板（8）的下表面与基础（11）混凝土表面平齐，浇筑隔震下支墩（10）的基础（11）混凝土，然后将支撑定位柱（7）安装在锚杆定位板（8）上方，再将抗拉锚垫板（3）安装在支撑定位柱（7）上方，并将下预埋固定抗拉件的一根以上的锚杆（1）的外露段穿过抗拉锚垫板（3）上的一个以上的锚栓连接孔（15），且用一个以上的螺母（2）分别将每根锚杆（1）的外露部分固定在抗拉锚垫板（3）上，完成下预埋固定抗拉件的安装；

（2）其次安装上预埋固定抗拉件：将上预埋固定抗拉件的一根以上的锚杆（1）穿过锚杆定位板（8）上的一个以上的锚栓连接孔（16），并将锚杆（1）预埋段埋置在混凝土梁（13）内，确保锚杆定位板（8）的上表面与混凝土梁（13）的下表面平齐，浇筑混凝土梁（13），然后将支撑定位柱（7）安装在锚杆定位板（8）下方，再将抗拉锚垫板（3）安装在支撑定位柱（7）下方，并将上预埋固定抗拉件的一根以上的锚杆（1）的外露段穿过抗拉锚垫板（3）上的一个以上的锚栓连接孔（15），且用一个以上的螺母（2）分别将每根锚杆（1）的外露部分固定在抗拉锚垫板（3）上，完成上预埋固定抗拉件的安装；

（3）最后安装随动限位件：上、下预埋固定抗拉件的锚固混凝土拆模后，将上、下预埋固定抗拉件的一个以上的螺母（2）旋松，取出上、下预埋固定抗拉件的抗拉锚垫板（3），然后将钢绞线（4）的两端分别穿过抗拉锚垫板（3）的中孔（14），钢绞线（4）穿过下预埋固定抗拉件的抗拉锚垫板（3）后安设缓冲胶垫（17），然后将钢绞线（4）的两端均分别用锚具（5）、夹片（6）夹紧，然后再将上、下预埋固定抗拉件的一个以上的螺母（2）旋紧，完成随动限位件的安装。

3.根据权利要求2所述的隔震建筑的抗拉装置的抗拉方法，其特征在于：下预埋固定抗拉件的抗拉锚垫板（3）与随动限位件的底端锚具（5）的净距与设计值一致。

4.根据权利要求2所述的隔震建筑的抗拉装置的抗拉方法，其特征在于：所述上预埋固定抗拉件、下预埋固定抗拉件、随动限位件的数量均为一个以上。

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