CN109339225B - 一种具有抗震结构的弹性建筑框架 - Google Patents

一种具有抗震结构的弹性建筑框架 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种具有抗震结构的弹性建筑框架。包括多个独立基础，在各独立基础上安装有逐层堆叠的、由楼层框架和弹性立柱构成的楼层组件；楼层框架由框架型材、角连接器、芯连接器和边连接器搭建；角连接器位于楼层框架的角上，包括中部带有角螺纹套管的角箱体，成直角交汇的两个框架型材与角箱体对接；芯连接器位于楼层框架的中部，包括中部带有芯螺纹套管的芯箱体，成十字形交汇的四个框架型材与芯箱体对接；边连接器位于楼层框架的边上，包括中部带有边螺纹套管的边箱体，成T字形交汇的三个框架型材与边箱体对接；弹性立柱包括上立柱组件、中间立柱组件和下立柱组件。本发明的具有抗震结构的弹性建筑框架便于搭建、抗震效果好。

Description

一种具有抗震结构的弹性建筑框架
技术领域
本发明属于建筑技术领域，尤其涉及一种具有抗震结构的弹性建筑框架。
背景技术
建筑物的抗震性能是建筑设计和建筑施工中需要重点关注的问题之一，在地震潜在发生的区域以及地震频发区域，建筑物的抗震性能更是受到了人们的特别关注。地震是一种难以预知的自然现象，能够给人们带来巨大的人员伤亡的财产损失。地震最直接的破坏就是房屋建筑，会造成人员的伤亡，地震发生时会产生地震波，地震波分为横波和纵波，会导致房屋建筑的左右晃动和上下颠动，对于结构性不强的建筑，在遇到强震时极易容易造成倒坍和破坏。
为了抵抗地震带来的危害，现有抗震建筑采用了多种隔震结构以防止建筑在地震中受到破坏。例如增加建筑结构的刚度、在建筑结构的基础上设置各种隔震底座等措施。目前的抗震建筑其结构相对简单单一，对地震的破坏作用产生的效果有限。因此，研发设计一种新型的弹性建筑框架以减少地震中建筑物受到的破坏是目前亟待解决的问题。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种便于搭建、抗震效果好的具有抗震结构的弹性建筑框架。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种具有抗震结构的弹性建筑框架包括多个独立基础，在各独立基础上安装有逐层堆叠的、由楼层框架和弹性立柱构成的楼层组件；楼层框架由框架型材、角连接器、芯连接器和边连接器搭建而成；角连接器位于楼层框架的角上，包括中部带有角螺纹套管的角箱体，成直角交汇的两个框架型材的端部与角箱体对接连接；芯连接器位于楼层框架的中部，包括中部带有芯螺纹套管的芯箱体，成十字形交汇的四个框架型材的端部与芯箱体对接连接；边连接器位于楼层框架的边上，包括中部带有边螺纹套管的边箱体，成T字形交汇的三个框架型材的端部与边箱体对接连接；弹性立柱包括上立柱组件、中间立柱组件和下立柱组件；上立柱组件包括下端带有上法兰盘的上连接杆，上连接杆中部的外侧设有上柱套，在上连接杆的上端设有外螺纹部并设有上锁母；下立柱组件包括上端带有下法兰盘的下连接杆，下连接杆中部的外侧设有下柱套，在下连接杆的下端设有外螺纹部并设有下锁母；中间立柱组件包括中间柱套，在其内腔的中部设有中部带有芯轴的固定基座，在固定基座的上方设有中部带有轴孔的上浮动基座、下方设有中部带有轴孔的下浮动基座，在固定基座与上浮动基座之间以及固定基座与下浮动基座之间各设有多个成环形布置的弹簧组件；还包括中部带有上压板的上轴，在上轴的上端设有顶法兰盘，还包括中部带有下压板的下轴，在下轴的下端设有底法兰盘，在上浮动基座与上压板之间以及下浮动基座与下压板之间各设有多个成环形布置的弹簧组件，上轴的下端与芯轴的上端均位于上浮动基座的轴孔内，下轴的上端与芯轴的下端均位于下浮动基座的轴孔内；上连接杆与上方楼层框架的角螺纹套管、芯螺纹套管和边螺纹套管连接，下连接杆与下方楼层框架的角螺纹套管、芯螺纹套管和边螺纹套管连接；上法兰盘与顶法兰盘对接连接，底法兰盘与下法兰盘对接连接。
本发明的优点和积极效果是：本发明提供了一种结构设计合理的具有抗震结构的弹性建筑框架，与现有的建筑框架相比，本技术方案中通过令建筑框架整体由独立基础、楼层组件和弹性立柱构成，令整体便于搭建且结构稳固。通过设置弹性立柱由上立柱组件、中间立柱组件和下立柱组件构成，实现了立柱的弹性功能设计，在保证稳定和高强度的支撑功能的基础上，令立柱具备了抵消地震波作用的技术效果，提升了本建筑框架整体抵御地震影响的能力。上立柱组件、下立柱组件与中间立柱组件自成单元，十分便于预制以及输送至现场的安装施工，中间立柱组件内的固定基座、上浮动基座、下浮动基座、带有上压板的上轴、带有下压板的下轴以及多层弹簧组件构成了多级缓冲结构，在抵御地震波的破坏方面效果显著，令整个建筑框架具备弹性抗震能力。
优选地：与角箱体对接连接的两个框架型材的底部与角箱体的底部之间、外侧壁与角箱体的侧壁之间均采用平直连接板和连接螺栓连接固定，两个框架型材的内侧壁之间采用折角连接板和连接螺栓连接固定；与芯箱体对接连接的四个框架型材的底部与芯箱体的底部之间均采用平直连接板和连接螺栓连接固定，相邻两个框架型材的侧壁之间采用折角连接板和连接螺栓连接固定；与边箱体对接连接的三个框架型材的底部与边箱体的底部之间、外侧壁与边箱体的侧壁之间均采用平直连接板和连接螺栓连接固定，相邻两个框架型材的侧壁之间采用折角连接板和连接螺栓连接固定。
优选地：弹簧组件包括中心杆和套设在中心杆外部的弹簧；在上浮动基座的顶部和底部均设有多个竖直的插孔，在下浮动基座的顶部和底部均设有多个竖直的插孔；最上层的弹簧组件其中心杆的上端与上压板固定、下端位于上浮动基座顶部的插孔内；最下层的弹簧组件其中心杆的下端与下压板固定、下端位于下浮动基座底部的插孔内；中间两层的弹簧组件其中心杆的内端均与固定基座固定，外端分别位于上浮动基座底部的插孔和下浮动基座顶部的插孔内。
优选地：上浮动基座和下浮动基座两者中部的轴孔均为方孔，上轴的下端、下轴的上端以及芯轴的上下两端均为方头形状。
优选地：在上柱套的内壁与上连接杆的外壁之间以及下柱套的内壁与下连接杆的外壁之间均设有多个沿径向方向延伸的支撑筋板。
优选地：固定基座采用多个铆钉与中间柱套固定连接。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1中弹性立柱的主视结构示意图；
图3是图2中弹性立柱的上立柱组件和下立柱组件部分的主视剖视结构示意图；
图4是图2中弹性立柱的中间立柱组件的主视剖视结构示意图；
图5a是图1中角连接器部分的俯视结构示意图；
图5b是图1中角连接器部分的仰视结构示意图；
图6a是图1中芯连接器部分的俯视结构示意图；
图6b是图1中芯连接器部分的俯视结构示意图；
图7a是图1中边连接器部分的俯视结构示意图；
图7b是图1中边连接器部分的俯视结构示意图。
图中：
1、独立基础；
2、弹性立柱；
2-1、上连接杆；2-2、上锁母；2-3、上柱套；2-4、上法兰盘；2-5、顶法兰盘；2-6、中间柱套；2-7、底法兰盘；2-8、下法兰盘；2-9、下柱套；2-10、下锁母；2-11、下连接杆；2-12、支撑筋板；2-13、上轴；2-14、弹簧组件；2-15、固定基座；2-16、下浮动基座；2-17、上压板；2-18、上浮动基座；2-19、芯轴；2-20、下压板；2-21、下轴；
3、角连接器；3-1、角箱体；3-2、角螺纹套管；
4、框架型材；5、折角连接板；
6、芯连接器；6-1、芯箱体；6-2、芯螺纹套管；
7、边连接器；7-1、边箱体；7-2、边螺纹套管；
8、平直连接板；9、连接螺栓。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹举以下实施例详细说明如下：
请参见图1，本发明的具有抗震结构的弹性建筑框架包括多个独立基础1，在各独立基础1上安装有逐层堆叠的、由楼层框架和弹性立柱构成的楼层组件，楼层组件可以根据需要设置为多层。
楼层框架由框架型材4、角连接器3、芯连接器6和边连接器7搭建而成。
请参见图1、图5a和图5b，可以看出：角连接器3位于楼层框架的角上，包括中部带有角螺纹套管3-2的角箱体3-1，成直角交汇的两个框架型材4的端部与角箱体3-1对接连接。
请参见图1、图6a和图6b，可以看出：芯连接器6位于楼层框架的中部，包括中部带有芯螺纹套管6-2的芯箱体6-1，成十字形交汇的四个框架型材4的端部与芯箱体6-1对接连接.
请参见图1、图7a和图7b，可以看出：边连接器7位于楼层框架的边上，包括中部带有边螺纹套管7-2的边箱体7-1，成T字形交汇的三个框架型材4的端部与边箱体7-1对接连接。
本实施例中，与角箱体3-1对接连接的两个框架型材4的底部与角箱体3-1的底部之间、外侧壁与角箱体3-1的侧壁之间均采用平直连接板8和连接螺栓9连接固定，两个框架型材4的内侧壁之间采用折角连接板5和连接螺栓9连接固定；与芯箱体6-1对接连接的四个框架型材4的底部与芯箱体6-1的底部之间均采用平直连接板8和连接螺栓9连接固定，相邻两个框架型材4的侧壁之间采用折角连接板5和连接螺栓9连接固定；与边箱体7-1对接连接的三个框架型材4的底部与边箱体7-1的底部之间、外侧壁与边箱体7-1的侧壁之间均采用平直连接板8和连接螺栓9连接固定，相邻两个框架型材4的侧壁之间采用折角连接板5和连接螺栓9连接固定。
框架型材4、角连接器3、芯连接器6和边连接器7均预制成型，框架型材4可以选取为方钢、工字钢等常见建筑型材，其中角连接器3的角箱体3-1、芯连接器6的芯箱体6-1和边连接器7的边箱体7-1成型后，可以在外壁、底壁的设计位置焊接设置短螺纹杆，并配置螺母构成连接螺栓9，连接螺栓9也可以是横向贯通箱体的长螺纹杆，在两端设置螺母。
请参见图2至图4，可以看出：弹性立柱2包括上立柱组件、中间立柱组件和下立柱组件，上立柱组件和下立柱组件可以根据楼层高度设计而作长度上的调整，中间立柱组件作为弹性功能单元，制作成标准预制组件。
上立柱组件包括下端带有上法兰盘2-4的上连接杆2-1，上连接杆2-1中部的外侧设有上柱套2-3，在上连接杆2-1的上端设有外螺纹部并设有上锁母2-2；下立柱组件包括上端带有下法兰盘2-8的下连接杆2-11，下连接杆2-11中部的外侧设有下柱套2-9，在下连接杆2-11的下端设有外螺纹部并设有下锁母2-10。上连接杆2-1与上方楼层框架的角螺纹套管3-2、芯螺纹套管6-2和边螺纹套管7-2连接，上连接杆2-1旋入相应套管后通过旋紧上锁母2-2进行锁定，下连接杆2-11与下方楼层框架的角螺纹套管3-2、芯螺纹套管6-2和边螺纹套管7-2连接，下连接杆2-11旋入相应套管后通过旋紧下锁母2-10进行锁定。
中间立柱组件包括中间柱套2-6，在其内腔的中部设有中部带有芯轴2-19的固定基座2-15，在固定基座2-15的上方设有中部带有轴孔的上浮动基座2-18、下方设有中部带有轴孔的下浮动基座2-16，在固定基座2-15与上浮动基座2-18之间以及固定基座2-15与下浮动基座2-16之间各设有多个成环形布置的弹簧组件2-14。
还包括中部带有上压板2-17的上轴2-13，在上轴2-13的上端设有顶法兰盘2-5，还包括中部带有下压板2-20的下轴2-21，在下轴2-21的下端设有底法兰盘2-7，在上浮动基座2-18与上压板2-17之间以及下浮动基座2-16与下压板2-20之间各设有多个成环形布置的弹簧组件2-14，上轴2-13的下端与芯轴2-19的上端均位于上浮动基座2-18的轴孔内，下轴2-21的上端与芯轴2-19的下端均位于下浮动基座2-16的轴孔内。
上法兰盘2-4与顶法兰盘2-5对接连接，底法兰盘2-7与下法兰盘2-8对接连接。
本实施例中，弹簧组件2-14包括中心杆和套设在中心杆外部的弹簧。相应地，在上浮动基座2-18的顶部和底部均设有多个竖直的插孔，在下浮动基座2-16的顶部和底部均设有多个竖直的插孔。最上层的弹簧组件2-14其中心杆的上端与上压板2-17固定、下端位于上浮动基座2-18顶部的插孔内；最下层的弹簧组件2-14其中心杆的下端与下压板2-20固定、下端位于下浮动基座2-16底部的插孔内。中间两层的弹簧组件2-14其中心杆的内端(下端和上端)均与固定基座2-15固定，外端(上端和下端)分别位于上浮动基座2-18底部的插孔和下浮动基座2-16顶部的插孔内，上述组件构成了多级弹性缓冲结构。
本实施例中，上浮动基座2-18和下浮动基座2-16两者中部的轴孔均为方孔，相应地上轴2-13的下端、下轴2-21的上端以及芯轴2-19的上下两端均为方头形状，方形配合的方式能够提升竖直导向的稳定性。
本实施例中，在上柱套2-3的内壁与上连接杆2-1的外壁之间以及下柱套2-9的内壁与下连接杆2-11的外壁之间均设有多个沿径向方向延伸的支撑筋板2-12，用于提升整体的结构强度。
安装方式：
在工厂内预制组装弹性立柱2，之后连同框架型材4运输至建筑现场；在地基上预制独立基础1，在各独立基础1上安装第一层弹性立柱2，可以在独立基础1的中部预埋螺纹套管，则弹性立柱2的下连接杆2-11可以旋入独立基础1上的螺纹套管内并采用下锁母2-10锁紧；之后在各弹性立柱2的顶端设置角连接器3、芯连接器6和边连接器7，通过旋转来控制高度，高度合适后采用上锁母2-2锁定；之后在各连接器之间架设框架型材4并采用平直连接板8和折角连接板5进行桥接，完成第一层楼层组件的搭建，之后相同方式向上搭建第二层、第三层...。

Claims (1)

1.一种具有抗震结构的弹性建筑框架，其特征是：包括多个独立基础(1)，在各独立基础(1)上安装有逐层堆叠的、由楼层框架和弹性立柱(2)构成的楼层组件；
楼层框架由框架型材(4)、角连接器(3)、芯连接器(6)和边连接器(7)搭建而成；角连接器(3)位于楼层框架的角上，包括中部带有角螺纹套管(3-2)的角箱体(3-1)，成直角交汇的两个框架型材(4)的端部与角箱体(3-1)对接连接；芯连接器(6)位于楼层框架的中部，包括中部带有芯螺纹套管(6-2)的芯箱体(6-1)，成十字形交汇的四个框架型材(4)的端部与芯箱体(6-1)对接连接；边连接器(7)位于楼层框架的边上，包括中部带有边螺纹套管(7-2)的边箱体(7-1)，成T字形交汇的三个框架型材(4)的端部与边箱体(7-1)对接连接；
弹性立柱(2)包括上立柱组件、中间立柱组件和下立柱组件；上立柱组件包括下端带有上法兰盘(2-4)的上连接杆(2-1)，上连接杆(2-1)中部的外侧设有上柱套(2-3)，在上连接杆(2-1)的上端设有外螺纹部并设有上锁母(2-2)；下立柱组件包括上端带有下法兰盘(2-8)的下连接杆(2-11)，下连接杆(2-11)中部的外侧设有下柱套(2-9)，在下连接杆(2-11)的下端设有外螺纹部并设有下锁母(2-10)；中间立柱组件包括中间柱套(2-6)，在其内腔的中部设有中部带有芯轴(2-19)的固定基座(2-15)，在固定基座(2-15)的上方设有中部带有轴孔的上浮动基座(2-18)、下方设有中部带有轴孔的下浮动基座(2-16)，在固定基座(2-15)与上浮动基座(2-18)之间以及固定基座(2-15)与下浮动基座(2-16)之间各设有多个成环形布置的弹簧组件(2-14)；还包括中部带有上压板(2-17)的上轴(2-13)，在上轴(2-13)的上端设有顶法兰盘(2-5)，还包括中部带有下压板(2-20)的下轴(2-21)，在下轴(2-21)的下端设有底法兰盘(2-7)，在上浮动基座(2-18)与上压板(2-17)之间以及下浮动基座(2-16)与下压板(2-20)之间各设有多个成环形布置的弹簧组件(2-14)，上轴(2-13)的下端与芯轴(2-19)的上端均位于上浮动基座(2-18)的轴孔内，下轴(2-21)的上端与芯轴(2-19)的下端均位于下浮动基座(2-16)的轴孔内；
上连接杆(2-1)与上方楼层框架的角螺纹套管(3-2)、芯螺纹套管(6-2)和边螺纹套管(7-2)连接，下连接杆(2-11)与下方楼层框架的角螺纹套管(3-2)、芯螺纹套管(6-2)和边螺纹套管(7-2)连接；上法兰盘(2-4)与顶法兰盘(2-5)对接连接，底法兰盘(2-7)与下法兰盘(2-8)对接连接；
与角箱体(3-1)对接连接的两个框架型材(4)的底部与角箱体(3-1)的底部之间、外侧壁与角箱体(3-1)的侧壁之间均采用平直连接板(8)和连接螺栓(9)连接固定，两个框架型材(4)的内侧壁之间采用折角连接板(5)和连接螺栓(9)连接固定；与芯箱体(6-1)对接连接的四个框架型材(4)的底部与芯箱体(6-1)的底部之间均采用平直连接板(8)和连接螺栓(9)连接固定，相邻两个框架型材(4)的侧壁之间采用折角连接板(5)和连接螺栓(9)连接固定；与边箱体(7-1)对接连接的三个框架型材(4)的底部与边箱体(7-1)的底部之间、外侧壁与边箱体(7-1)的侧壁之间均采用平直连接板(8)和连接螺栓(9)连接固定，相邻两个框架型材(4)的侧壁之间采用折角连接板(5)和连接螺栓(9)连接固定；
弹簧组件(2-14)包括中心杆和套设在中心杆外部的弹簧；在上浮动基座(2-18)的顶部和底部均设有多个竖直的插孔，在下浮动基座(2-16)的顶部和底部均设有多个竖直的插孔；最上层的弹簧组件(2-14)其中心杆的上端与上压板(2-17)固定、下端位于上浮动基座(2-18)顶部的插孔内；最下层的弹簧组件(2-14)其中心杆的下端与下压板(2-20)固定、下端位于下浮动基座(2-16)底部的插孔内；中间两层的弹簧组件(2-14)其中心杆的内端均与固定基座(2-15)固定，外端分别位于上浮动基座(2-18)底部的插孔和下浮动基座(2-16)顶部的插孔内；
上浮动基座(2-18)和下浮动基座(2-16)两者中部的轴孔均为方孔，上轴(2-13)的下端、下轴(2-21)的上端以及芯轴(2-19)的上下两端均为方头形状；
在上柱套(2-3)的内壁与上连接杆(2-1)的外壁之间以及下柱套(2-9)的内壁与下连接杆(2-11)的外壁之间均设有多个沿径向方向延伸的支撑筋板(2-12)；
固定基座(2-15)采用多个铆钉与中间柱套(2-6)固定连接。
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