CN109518731B - 一种土木工程抗震结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及土木工程技术领域，且公开了一种土木工程抗震结构及其方法，包括预埋钢板、预埋筋一、铅芯棒本体与支撑钢板，所述预埋筋一位于预埋钢板的顶部，预埋钢板位于预埋钢板的下方中间位置，支撑钢板位于预埋钢板的底部，所述预埋筋一的底部与预埋钢板的顶部相连接，所述预埋筋一的顶部连接有组装件，所述预埋钢板的顶部连接有套筒，所述预埋钢板的底部设置有水泥垫层。本发明通过在房屋底部与房屋地基之间设置土木工程抗震结构，使得修筑在地壳运动比较频繁地区的房屋，能够得到有效保护，提高了房屋的抗震效果，降低地震所带来的人员伤亡与经济损失，从而实现小震不坏，中震可修，大震不倒的目的。

Description

一种土木工程抗震结构
技术领域
本发明涉及土木工程技术领域，具体为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，若建在地壳运动比较频繁的地区，则会因为受到地壳活动的惯性而摆动，最终被晃塌或者腰折，隔震结构起不到什么作用，而且现有的隔震结构造价昂贵，隔震层的施工难度大，需要进一步改善。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种土木工程抗震结构及其方法，达到在地基与建筑物之间设置隔震结构，使得在遭受地震时们能够有效保护建筑物不损毁，而且利用相对较少的经济和简单的施工操作，达到较强抗震的目的。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种土木工程抗震结构及其方法，包括预埋钢板、预埋筋一、铅芯棒本体与支撑钢板，，支撑钢板位于预埋钢板的下方，所述预埋筋一的顶部连接有组装件，所述预埋钢板的顶部连接有套筒，所述预埋钢板的底部设置有水泥垫层，所述水泥垫层的底部连接有连接钢板，所述预埋钢板的左右两侧均连接有第一工字钢，所述连接钢板的底部中间位置与铅芯棒本体的顶部相连接，所述连接钢板的底部位于铅芯棒本体的左右两侧均连接有支撑筋，所述支撑筋的底部与支撑钢板的顶部相连接，所述铅芯棒本体的底部与支撑钢板顶部的中间位置相连接，所述铅芯棒本体的外壁设置有三个第一橡胶层与两个第二橡胶层，所述第一橡胶层与第二橡胶层的外壁设置有支撑环圈，支撑环圈的内壁与第一橡胶层与第二橡胶层的外壁相连接，且支撑环圈的竖直高度与三个第一橡胶层加两个第二橡胶层的厚度总和相等，所述支撑钢板的左右两侧均连接有第二工字钢，所述支撑钢板的底部连接有预埋筋二，所述支撑钢板的底部左右两侧位于预埋筋二的前侧均设置有调节螺栓，位于支撑环圈左右两侧的顶部与底部均设置有防护装置。
所述铅芯棒本体包括钢丝弹簧与芯体，所述芯体位于铅芯棒本体的内腔中心位置且芯体的高度与铅芯棒本体的高度相等，所述钢丝弹簧位于铅芯棒本体内腔中且均匀分布在芯体的外壁四周，所述钢丝弹簧包括第一钢丝、第二钢丝与第三钢丝，所述第一钢丝的外壁与铅芯棒本体的内壁相接触，所述第三钢丝的外壁与芯体的外壁相接触，第二钢丝位于第三钢丝与第一钢丝之间，所述第一钢丝、第二钢丝与第三钢丝的顶部与连接钢板的底部相连接，所述第一钢丝、第二钢丝与第三钢丝的底部与支撑钢板的顶部相连接。
所述第一橡胶层包括上橡胶软垫、下橡胶软垫与减震弹簧，所述上橡胶软垫的底部与减震弹簧的顶部连接，所述减震弹簧的底部与下橡胶软垫的顶部连接。
三个所述第一橡胶层与两个所述第二橡胶层交错分布，第一橡胶层的一侧与第二橡胶层的一侧相连接，且第一橡胶层与第二橡胶层的厚度与长度均相等。
所述连接钢板的底部距最上面的第一橡胶层顶部的位置设置有空腔，所述支撑钢板的顶部距最下面的第一橡胶层底部的位置设置有空腔。
所述防护装置为圆环防护装置，直径与第一橡胶层的直径相适配，所述防护装置的内壁左侧连接有左垫板，所述防护装置的内壁右侧连接有右垫板，且左垫板与右垫板均插入空腔中，且左垫板与右垫板在空腔中间隔分布。
优选的，所述预埋筋一的数量为七个，套筒的数量为六个，且六个套筒位于七个预埋筋一两两之间空隙的中间位置。
优选的，所述第一工字钢的里侧均与预埋钢板和连接钢板的一端连接，且第一工字钢的里侧与水泥垫层的一端相接触，第一工字钢的竖向长度等于预埋钢板的厚度加连接钢板的厚度加水泥垫层的厚度的总和。
优选的，所述第三钢丝的直径为第二钢丝直径的三分之二，第二钢丝的直径为第一钢丝直径的三分之二。
优选的，所述预埋筋一的底部贯穿预埋钢板并延伸至水泥垫层的内部与水泥垫层连接。
优选的，所述第一工字钢与第二工字钢的尺寸均相等。
优选的，所述房屋底部通过抗震层与房屋地基相连，钢筋通过混凝土与抗震结构一体成型，将所述土木工程抗震结构安装于屋内非承重墙内，将土木工程抗震结构与钢筋连接，钢筋与非承重墙一体成型。
本发明提供了一种土木工程抗震结构及其方法。具备以下有益效果：
(1)、本发明通过在房屋底部与房屋地基之间设置土木工程抗震结构，使得修筑在地壳运动比较频繁地区的房屋，能够得到有效保护，提高了房屋的抗震效果，降低地震所带来的人员伤亡与经济损失，从而实现小震不坏，中震可修，大震不倒的目的。
(2)、本发明通过在铅芯棒本体的外壁四周设置交错分布的第一橡胶层与第二橡胶层，在第一橡胶层中加装减震弹簧，使得地震来袭，房屋地基受到的冲击力由第一橡胶层、减震弹簧与第二橡胶层进行缓解，防止地基之上的房屋受到损伤。
(3)本发明通过在铅芯棒本体中设置第一钢丝、第二钢丝与第三钢丝，能够进一步缓解地震所带来的晃动与冲击力，而且铅芯棒本体内腔的减震能力由外向内逐步增大，由外至内抗震能力递增。
(4)本发明通过在预埋钢板与连接钢板之间设置水泥垫层，相较于现有的土木工程抗震结构来说，增加了其刚度，而且将预埋筋一的底部嵌入水泥垫层中，加固了预埋筋一的直立能力，即使在受到地震的侵害时，依旧能够保证位于预埋筋一顶部的房屋底部不会轻易变形。
(5)本发明通过在第一橡胶层与第二橡胶层的外壁顶部与底部设置防护装置，防护装置中的左垫板与右垫板交错分布，增强第一橡胶层与第二橡胶层减震能力的同时，保证其结构不被随意破坏，保证其减震能力能够在地震来临时发挥出来。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为图1中A处的放大图；
图3为本发明铅芯棒的俯视图；
图4为本发明防护装置的结构示意图；
图5为本发明第一橡胶层的结构示意图。
图中：1 预埋钢板、2 水泥垫层、3 连接钢板、4 第一工字钢、5 预埋筋一、6 套筒、7 第一橡胶层、701 上橡胶软垫、702 下橡胶软垫、703 减震弹簧、8 组装件、9 第二橡胶层、10 支撑筋、11 防护装置、12 支撑钢板、13 调节螺栓、14 第二工字钢、 15 预埋筋二、16 铅芯棒本体、17 钢丝弹簧、1701 第一钢丝、 1702 第二钢丝、1703 第三钢丝、18 芯体、19 空腔、20 左垫板、 21 右垫板。
具体实施方式
如图1-5所示，本发明提供一种技术方案：一种土木工程抗震结构及其方法，包括预埋钢板1、预埋筋一5、铅芯棒本体16 与支撑钢板12，支撑钢板12位于预埋钢板1的下方，预埋筋一5的顶部焊接有组装件8，预埋钢板1的顶部焊接有套筒6，预埋钢板1的底部设置有水泥垫层2，水泥垫层2的底部固定连接有连接钢板3，预埋钢板1的左右两侧均焊接有第一工字钢4，连接钢板3的底部中间位置与铅芯棒本体16的顶部相焊接，连接钢板3的底部位于铅芯棒本体16的左右两侧均焊接有支撑筋 10，支撑筋10的底部与支撑钢板12的顶部相焊接，铅芯棒本体16的底部与支撑钢板12顶部的中间位置相焊接，铅芯棒本体16的外壁设置有三个第一橡胶层7与两个第二橡胶层9，第一橡胶层7与第二橡胶层9的外壁设置有支撑环圈，支撑环圈的内壁与第一橡胶层7与第二橡胶层9的外壁相粘接，且支撑环圈的竖直高度与三个第一橡胶层7加两个第二橡胶层9的厚度总和相等，支撑钢板12的左右两侧均焊接有第二工字钢14，支撑钢板12的底部焊接有预埋筋二15，支撑钢板12的底部左右两侧位于预埋筋二15的前侧均设置有调节螺栓13，位于支撑环圈左右两侧的顶部与底部均设置有防护装置11。
铅芯棒本体16包括钢丝弹簧17与芯体18，芯体18位于铅芯棒本体16的内腔中心位置且芯体18的高度与铅芯棒本体16 的高度相等，钢丝弹簧17位于铅芯棒本体16内腔中且均匀分布在芯体18的外壁四周，钢丝弹簧17包括第一钢丝1701、第二钢丝1702与第三钢丝1703，第一钢丝1701的外壁与铅芯棒本体16的内壁相接触，第三钢丝1703的外壁与芯体18的外壁相接触，第二钢丝1702位于第三钢丝1703与第一钢丝1701 之间，第一钢丝1701、第二钢丝1702与第三钢丝1703的顶部与连接钢板3的底部相连接，第一钢丝1701、第二钢丝1702 与第三钢丝1703的底部与支撑钢板12的顶部相连接。
第一橡胶层7包括上橡胶软垫701、下橡胶软垫702与减震弹簧703，上橡胶软垫701的底部与减震弹簧703的顶部固定连接，减震弹簧703的底部与下橡胶软垫702的顶部固定连接，预埋筋一5的数量为七个，套筒6的数量为六个，且六个套筒6 位于七个预埋筋一5两两之间空隙的中间位置，第一工字钢4 的里侧均与预埋钢板1和连接钢板3的一端焊接，且第一工字钢 4的里侧与水泥垫层2的一端相接触，第一工字钢4的竖向长度等于预埋钢板1的厚度加连接钢板3的厚度加水泥垫层2的厚度的总和，三个第一橡胶层7与两个第二橡胶层9交错分布，第一橡胶层7的一侧与第二橡胶层9的一侧相粘接，且第一橡胶层7 与第二橡胶层9的厚度与长度均相等，连接钢板3的底部距最上面的第一橡胶层7顶部的位置设置有空腔19，支撑钢板12的顶部距最下面的第一橡胶层7底部的位置设置有空腔19，防护装置11为圆环防护装置，直径与第一橡胶层7的直径相适配，防护装置11的内壁左侧焊接有左垫板20，防护装置11的内壁右侧焊接有右垫板21，且左垫板20与右垫板21均插入空腔19 中，且左垫板20与右垫板21在空腔19中间隔分布，第三钢丝 1703的直径为第二钢丝1702直径的三分之二，第二钢丝1702 的直径为第一钢丝1701直径的三分之二，第一钢丝1701、第二钢丝1702与第三钢丝1703均环绕设置在铅芯棒本体16的内腔中且位于芯体18的外部四周，预埋筋一5的底部贯穿预埋钢板 1并延伸至水泥垫层2的内部与水泥垫层2固定连接，第一工字钢4与第二工字钢14的尺寸均相等，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，房屋底部通过抗震层与房屋地基相连，钢筋通过混凝土与抗震结构一体成型，将土木工程抗震结构安装于屋内非承重墙内，将土木工程抗震结构与钢筋焊接，钢筋与非承重墙一体成型。
在使用时，将该土木工程抗震结构放在房屋地基的顶部，位于预埋筋一5顶部安装有的组装件8与钢筋相连接，套筒6中塞入圆柱钢，在水泥垫层2中加入配置好的素混凝土，待其凝固，水泥垫层2起固定预埋钢板1与连接钢板3位置关系的作用，然后预埋筋二15的底部与房屋地基的顶部相接触，通过地基的钢筋与预埋筋二15进行连接，使该土木工程抗震结构直立在房屋地基顶部，将土木工程抗震结构安装于房屋屋内的非承重墙内，将土木工程抗震结构与钢筋焊接，钢筋与非承重墙通过混凝土浇筑一体成型，当地震发生时，该土木工程抗震结构的底部预埋筋二15最先受到晃动的力，然后传递给其顶部的支撑钢板12、支撑筋10、铅芯棒本体16、第一橡胶层7与第二橡胶层9，铅芯棒本体16中设置有钢丝弹簧17，能够将晃动力通过钢丝弹簧 17缓解掉，而铅芯棒本体16外部的受到的力，通过第二橡胶层9与第一橡胶层7中设置有的减震弹簧703将力慢慢缓解，通过在第一橡胶层7顶部的空腔19中安装防护装置11，防护装置 11中的左垫板20、右垫板21间隔分布，在空腔19中留有缓冲的余地，使得来自地震晃动的力被阻隔在连接钢板3的底部，而预埋钢板1、水泥垫层2与连接钢板3保持原状，对设置在其顶部的房屋进行保护，防止房屋受到地震的侵害。
综上可得，本发明通过在房屋底部与房屋地基之间设置土木工程抗震结构，使得修筑在地壳运动比较频繁地区的房屋，能够得到有效保护，提高了房屋的抗震效果，降低地震所带来的人员伤亡与经济损失，从而实现小震不坏，中震可修，大震不倒的目的，本发明通过在铅芯棒本体16的外壁四周设置交错分布的第一橡胶层7与第二橡胶层9，在第一橡胶层7中加装减震弹簧 703，使得地震来袭，房屋地基受到的冲击力由第一橡胶层7、减震弹簧703与第二橡胶层9进行缓解，防止地基之上的房屋受到损伤，本发明通过在铅芯棒本体16中设置第一钢丝1701、第二钢丝1702与第三钢丝1703，能够进一步缓解地震所带来的晃动与冲击力，而且铅芯棒本体16内腔的减震能力由外向内逐步增大，由外至内抗震能力递增，本发明通过在预埋钢板1与连接钢板3之间设置水泥垫层2，相较于现有的土木工程抗震结构来说，增加了其刚度，而且将预埋筋一5的底部嵌入水泥垫层2 中，加固了预埋筋一5的直立能力，即使在受到地震的侵害时，依旧能够保证位于预埋筋一5顶部的房屋底部不会轻易变形，本发明通过在第一橡胶层7与第二橡胶层9的外壁顶部与底部设置防护装置11，防护装置11中的左垫板20与右垫板21交错分布，增强第一橡胶层7与第二橡胶层9减震能力的同时，保证其结构不被随意破坏，保证其减震能力能够在地震来临时发挥出来。

Claims (4)

1.一种土木工程抗震结构，包括预埋钢板(1)、预埋筋一(5)、铅芯棒本体(16)与支撑钢板(12)，其特征在于：支撑钢板(12)位于预埋钢板(1)的下方，所述预埋筋一(5)的顶部连接有组装件(8)，所述预埋钢板(1)的顶部连接有套筒(6)，所述预埋钢板(1)的底部设置有水泥垫层(2)，所述水泥垫层(2)的底部连接有连接钢板(3)，所述预埋筋一(5)的底部贯穿预埋钢板(1)并延伸至水泥垫层(2)的内部与水泥垫层(2)连接，所述预埋钢板(1)的左右两侧均连接有第一工字钢(4)，所述连接钢板(3)的底部中间位置与铅芯棒本体(16)的顶部相连接，所述连接钢板(3)的底部位于铅芯棒本体(16)的左右两侧均连接有支撑筋(10)，所述支撑筋(10)的底部与支撑钢板(12)的顶部相连接，所述铅芯棒本体(16)的底部与支撑钢板(12)顶部的中间位置相连接，所述铅芯棒本体(16)的外壁设置有三个第一橡胶层(7)与两个第二橡胶层(9)，所述第一橡胶层(7)与第二橡胶层(9)的外壁设置有支撑环圈，支撑环圈的内壁与第一橡胶层(7)与第二橡胶层(9)的外壁相连接，且支撑环圈的竖直高度与三个第一橡胶层(7)加两个第二橡胶层(9)的厚度总和相等，所述支撑钢板(12)的左右两侧均连接有第二工字钢(14)，所述支撑钢板(12)的底部连接有预埋筋二(15)，所述支撑钢板(12)的底部左右两侧位于预埋筋二(15)的前侧均设置有调节螺栓(13)，位于支撑环圈左右两侧的顶部与底部均设置有防护装置(11)；
所述铅芯棒本体(16)包括钢丝弹簧(17)与芯体(18)，所述芯体(18)位于铅芯棒本体(16)的内腔中心位置且芯体(18)的高度与铅芯棒本体(16)的高度相等，所述钢丝弹簧(17)位于铅芯棒本体(16)内腔中且均匀分布在芯体(18)的外壁四周，所述钢丝弹簧(17)包括第一钢丝(1701)、第二钢丝(1702)与第三钢丝(1703)，所述第一钢丝(1701)的外壁与铅芯棒本体(16)的内壁相接触，所述第三钢丝(1703)的外壁与芯体(18)的外壁相接触，第二钢丝(1702)位于第三钢丝(1703)与第一钢丝(1701)之间，所述第一钢丝(1701)、第二钢丝(1702)与第三钢丝(1703)的顶部与连接钢板(3)的底部相连接，所述第一钢丝(1701)、第二钢丝(1702)与第三钢丝(1703)的底部与支撑钢板(12)的顶部相连接；
所述第一橡胶层(7)包括上橡胶软垫(701)、下橡胶软垫(702)与减震弹簧(703)，所述上橡胶软垫(701)的底部与减震弹簧(703)的顶部连接，所述减震弹簧(703)的底部与下橡胶软垫(702)的顶部连接；
三个所述第一橡胶层(7)与两个所述第二橡胶层(9)交错分布，第一橡胶层(7)的一侧与第二橡胶层(9)的一侧相连接，且第一橡胶层(7)与第二橡胶层(9)的厚度与长度均相等；
所述连接钢板(3)的底部距最上面的第一橡胶层(7)顶部的位置设置有空腔(19)，所述支撑钢板(12)的顶部距最下面的第一橡胶层(7)底部的位置设置有空腔(19)；
所述防护装置(11)为圆环防护装置，直径与第一橡胶层(7)的直径相适配，所述防护装置(11)的内壁左侧连接有左垫板(20)，所述防护装置(11)的内壁右侧连接有右垫板(21)，且左垫板(20)与右垫板(21)均插入空腔(19)中，且左垫板(20)与右垫板(21)在空腔(19)中间隔分布。
2.根据权利要求1所述的一种土木工程抗震结构，其特征在于：所述预埋筋一(5)的数量为七个，套筒(6)的数量为六个，且六个套筒(6)位于七个预埋筋一(5)两两之间空隙的中间位置。
3.根据权利要求1所述的一种土木工程抗震结构，其特征在于：所述第一工字钢(4)的里侧均与预埋钢板(1)和连接钢板(3)的一端连接，且第一工字钢(4)的里侧与水泥垫层(2)的一端相接触，第一工字钢(4)的竖向长度等于预埋钢板(1)的厚度加连接钢板(3)的厚度加水泥垫层(2)的厚度的总和。
4.根据权利要求1所述的一种土木工程抗震结构，其特征在于：所述第三钢丝(1703)的直径为第二钢丝(1702)直径的三分之二，第二钢丝(1702)的直径为第一钢丝(1701)直径的三分之二。
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