CN109653391A - 一种抗倾覆自复位隔震装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种抗倾覆自复位隔震装置,包括基座、滑移限位组件和耗能限位组件;基座包括安装在地基上的安装承台和安装于安装承台上的限位承台;滑移限位组件包括套接于限位承台上的限位外框,限位外框内安装有限位内框,限位内框内安装有多组承压碟簧,承压碟簧内穿套承拉钢缆;耗能限位组件包括安装在安装承台上的软钢耗能片。采用承压碟簧作进行竖向隔震,采用承拉钢缆进行装置本身以及建筑结构整体的抗倾覆,限位外框、限位内框和限位承台相互配合使装置在一定程度内进行水平滑移,消减震中地震的能量,减轻对建筑结构的破坏。当滑移继续进行,通过U形软钢耗能片进一步消减建筑结构在地震震中的滑移趋势和能量并限制滑移的过分进行。

Description

一种抗倾覆自复位隔震装置
技术领域
本发明属于建筑机构设备领域,涉及抗震效能,具体涉及一种抗倾覆自复位隔震装置。
背景技术
地震是世界上给人类带来巨大生命财产破坏的自然灾害之一,地震中建筑物、构筑物的大量倒塌是造成灾害的直接原因。传统的抗震结构设计,是一种“硬抗”的概念,既通过提高建筑物的承载力和延性来抵抗地震作用。而摩擦滑移隔震技术立足于以“柔”克刚,通过调整结构的动力特性,耗散地震能量和减轻结构地震反应。
滑移隔震技术是一类研究较成熟的结构减震控制技术,其是在基础或层间等部位设置低摩擦的滑移元件和限位件等,通过迁移结构系统的卓越周期使其远离地震动的卓越周期,适当增加结构的阻尼,使结构的加速度反应大大减小。同时使结构位移集中于隔震层,从而降低地震作用。由于其结构简单、造价低廉、效果显著、便于推广等优点,形成了结构抗震的新趋势。
现有技术中的摩擦滑移隔震体系主要依靠滑移层的水平滑动隔断地震作用,但在大震作用下可能会引起隔震层水平位移过大使得震后支座的使用功能受到影响,且滑移隔震结构在支座处上下断开,极易产生倾覆失稳问题,因此急需寻求一种在震中可以通过水平滑移隔断地震作用并缓释耗能,又能在震后不产生支撑连接断开并能恢复初始支撑状态的隔震抗倾覆支撑装置。
发明内容
针对现有技术中存在的不足,本发明的目的在于,提供一种抗倾覆自复位隔震装置,以解决现有技术中的隔震装置在震后支撑结构断开导致的后续支撑使用功能受到影响甚至支撑结构整体报废的问题。
为了解决上述技术问题,本申请采用如下技术方案予以实现:
一种抗倾覆自复位隔震装置,包括安装于建筑柱墙地基上的基座,所述的基座上还安装有滑移限位组件和耗能限位组件;
所述的基座包括安装于建筑柱墙地基上的安装承台和安装于所述的安装承台上的限位承台;
所述的滑移限位组件包括套接于所述的限位承台上的限位外框,所述的限位外框内安装有限位内框,所述的限位内框内安装有多组承压碟簧,所述的承压碟簧内穿套承拉钢缆;
所述的耗能限位组件包括安装在安装承台上的软钢耗能片;
所述的耗能限位组件用于所述的滑移限位组件在限位承台上水平滑移距离的限制和初始支撑位置的恢复。
本发明还具有如下技术特征:
具体的,所述的限位外框和限位内框为直角卷边的C型钢筒;
所述的限位外框、限位内框和限位承台沿所述的限位外框壁板方向的长度相同,所述的限位内框两壁板之间的宽度小于所述的限位外框两壁板之间的宽度;
所述的限位外框和限位内框的卷边开口宽度小于所述的限位承台在同一方向上的宽度,所述的限位内框两壁板之间的距离与所述的限位承台在同一方向上的宽度相同。
具体的,所述的安装承台和限位承台之间还依次安装有第一凸台和第二凸台;
所述的限位承台焊接安装于所述的第二凸台上,所述的限位外框的卷边开口宽度与所述的第二凸台垂直于所述的限位外框壁板方向宽度之差不大于所述的限位内框两壁板间的距离与所述的限位内框卷边开口宽度之差。
具体的,所述的限位外框和限位内框通过螺栓在顶部固接安装;
所述的承拉钢缆的两端分别通过螺栓固接于安装于所述的限位内框内顶部和限位承台上;
所述的承压碟簧套接于所述的承拉钢缆之外,且所述的承压碟簧与所述的限位内框和限位承台接触但不固定。
具体的,所述的软钢耗能片在所述的限位外框每一侧面设置至少一组;
所述的软钢耗能片为U形软钢耗能片;
所述的软钢耗能片的下翼板通过螺栓安装于所述的安装承台上,所述的软钢耗能片两翼板末端安装有防损橡胶垫。
具体的,所述的软钢耗能片上翼板末端的防损橡胶垫与所述的限位外框壁板之间的距离不大于所述的限位外框的卷边开口宽度与所述的第二凸台垂直于所述的限位外框壁板方向宽度之差;
所述的软钢耗能片上翼板末端的防损橡胶垫与所述的限位承台之间的距离与所述的软钢耗能片上翼板末端的防损橡胶垫与所述的限位外框壁板之间的距离相同。
具体的,所述的限位承台、限位外框和限位内框为聚四氟乙烯钢板。
具体的,所述的聚四氟乙烯钢板为表面附有聚四氟乙烯膜层的钢板。
本发明与现有技术相比,有益的技术效果是:
(Ⅰ)本发明的抗倾覆自复位隔震装置采用承压碟簧作进行竖向隔震,采用承拉钢缆进行装置本身以及建筑结构整体的抗倾覆,并采用了限位外框和限位内框的构造使得本发明整体装置具有更宽频的隔震效率,防止了建筑结构整体在震中有较大竖向位置变化,保证了整体建筑结构特别是高层建筑结构结构整体在地震中的稳定性和安全性;
(Ⅱ)本发明的抗倾覆自复位隔震装置的限位外框、限位内框和限位承台相互配合使本装置可以在一定程度内进行水平滑移,消减震中地震的能量,减轻地震对建筑结构的破坏。当滑移继续进行并扩大时,通过U形的软钢耗能片进一步消减建筑结构在地震震中的滑移趋势和能量并限制滑移的过分进行。震后U形软钢耗能片还能通过自身继续的弹性势能促使本发明的装置的水平滑移的有效自复位,保证本发明的震后恢复初始支撑状态和正常的支座功能;
(Ⅲ)本发明的抗倾覆自复位隔震装置部件均可拆卸安装,装置整体结构简单并且易于维护。本发明的限位外框和限位内框两端开口,便于更换疲劳损伤的承压碟簧和承拉钢缆。本发明的U形的软钢耗能钢片安装于安装承台上,尤其便于更换,在其产生疲劳损伤或超过弹性形变时可以快速更换,使整个装置快速恢复正常功能。
附图说明
图1是本发明整体结构轴侧示意图;
图2是本发明的整体结构剖视示意图;
图3是本发明限位外框和限位内框的安装结构示意图;
图4是本发明软钢耗能片轴侧结构示意图;
图5是本发明基座轴侧结构示意图;
图6是本发明承压碟簧和承拉钢缆套接轴侧结构示意图;
图7是本发明安装状态剖视结构示意图;
图8是本发明安装状态轴侧结构示意图;
图中各个标号的含义为:1-基座,2-滑移限位组件,3-耗能限位组件;
11-安装承台,12-限位承台,13-第一凸台,14-第二凸台;
21-限位外框,22-限位内框,23-承压碟簧,24-承拉钢缆;
31-软钢耗能片,32-防损橡胶垫。
以下结合实施例对本发明的具体内容作进一步详细解释说明。
具体实施方式
遵从上述技术方案,以下给出本发明的具体实施例,需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例,凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。下面结合实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例1:
本实施例给出一种抗倾覆自复位隔震装置,如图1至图8所示,包括安装于建筑柱墙地基上的基座1,所述的基座1上还安装有滑移限位组件2和耗能限位组件3;
基座1包括安装于建筑柱墙地基上的安装承台11和安装于安装承台11上的限位承台12;
滑移限位组件2包括套接于限位承台12上的限位外框21,限位外框21内安装有限位内框22,限位内框22内安装有多组承压碟簧23,承压碟簧23内穿套承拉钢缆24;
耗能限位组件3包括安装在安装承台11上的软钢耗能片31;
所述的耗能限位组件3用于所述的滑移限位组件2在限位承台12上水平滑移距离的限制和初始支撑位置的恢复。
作为本实施例的一种优选方案,本实施例的承压碟簧在限位内框22内安平行安装两组。
作为本实施例的一种具体方案,本实施例的限位外框21和限位内框22为直角卷边的C型钢筒;
限位外框21、限位内框22和限位承台12沿限位外框21壁板方向的长度相同,限位内框22两壁板之间的宽度小于限位外框21两壁板之间的宽度;
限位外框21和限位内框22的卷边开口宽度小于限位承台12在同一方向上的宽度,限位内框22两壁板之间的距离与限位承台12在同一方向上的宽度相同。
作为本实施例的一种具体方案,本实施例的安装承台11和限位承台12之间还依次安装有第一凸台13和第二凸台14;
限位承台12焊接安装于第二凸台14上,限位外框21的卷边开口宽度与第二凸台14垂直于限位外框21壁板方向宽度之差不大于限位内框22两壁板间的距离与限位内框22卷边开口宽度之差。
作为本实施例的一种具体方案,本实施例的限位外框21和限位内框22通过螺栓在顶部固接安装;
承拉钢缆24的两端分别通过螺栓固接于安装于限位内框22内顶部和限位承台12上;
承压碟簧23套接于承拉钢缆24之外,且承压碟簧23与限位内框22和限位承台12接触但不固定。
作为本实施例的一种具体方案,本实施例的软钢耗能片31在限位外框21每一侧面设置至少一组;
软钢耗能片31为U形软钢耗能片;
软钢耗能片31的下翼板通过螺栓安装于安装承台11上,软钢耗能片31两翼板末端安装有防损橡胶垫32。
作为本实施例的一种优选方案,本实施例的软钢耗能片31在限位外框21每一侧面设置一组。
作为本实施例的一种具体方案,本实施例的软钢耗能片31上翼板末端的防损橡胶垫32与限位外框21壁板之间的距离不大于限位外框21的卷边开口宽度与第二凸台14垂直于限位外框21壁板方向宽度之差;
软钢耗能片31上翼板末端的防损橡胶垫32与限位承台12之间的距离与软钢耗能片31上翼板末端的防损橡胶垫32与限位外框21壁板之间的距离相同。
作为本实施例的一种具体方案,本实施例的限位承台12、限位外框21和限位内框22为聚四氟乙烯钢板。
作为本实施例的一种具体方案,本实施例的聚四氟乙烯钢板为表面附有聚四氟乙烯膜层的钢板。
本实施例的基座1为安装在建筑地基上的安装承台11和限位承台12,在安装承台11和限位承台12之间依次还安装有第一凸台13和第二凸台14,第二凸台14用于固定安装本发明的滑移限位组件2,安装承台11用于整体装置与下部建筑地基的安装连接,并且用于安装耗能限位组件3。
本实施例的滑移限位组件2即安装在第二凸台14上,并包括了限位内框21和限位外框22,限位内框21和限位外框22通过螺栓固接。限位内框22内还安装了承压碟簧23和承拉钢缆24,承拉钢缆24两端分别通过螺栓安装在限位内框22顶端和限位承台12上,承压碟簧23穿套安装在承拉钢缆24上。限位外框21外顶部与建筑上部结构固接安装。
本实施例的滑移限位组件2的限位内框21和限位外框22固接安装为一体,整体可以在限位承台12上水平滑动一定距离,在震中起到隔离地震震动和地震能量的功能。
本实施例的耗能限位组件3即安装在安装承台11上,本发明的耗能限位组件3为上下两翼板末端安装了防损橡胶垫32的U形软钢耗能片31,软钢耗能片31的下翼板通过螺栓固定安装在安装承台11上,上翼板末端的防损橡胶垫32与限位外框21的壁板留有一定空载距离。
本实施例的耗能限位组件3的U形软钢耗能片31可以在上述空载距离达到最大后,即防损橡胶垫32接触到限位外框21后,U形软钢耗能片31开始压缩储能并限制滑移的继续进行,在震动结束后,储能释放,使限位外框21恢复初始支撑位置。耗能限位组件3的U形软钢耗能片31的空载距离不大于滑移限位组件2的整体在限位承台12上的可滑动距离。
本实施例的软钢耗能片31的上翼板末端的防损橡胶垫32与限位外框21的壁板之间的距离不大于限位外框21卷边开口宽度与第二凸台14垂直于限位外框21壁板方向宽度之差的二分之一。
本发明的限位外框21卷边开口宽度与第二凸台14垂直于限位外框21壁板方向宽度之差不大于限位内框22壁板之间距离与限位内框22卷边开口宽度之差。
本发明的抗倾覆自复位隔震装置的使用和工作过程可以通过如下所述方式进行:
安装本发明的抗倾覆自复位隔震装置到建筑结构基础的柱或剪力墙底部,保证装置限位外框与柱或剪力墙的上部结构安装紧固,保证安装承台与柱或剪力墙的下部结构安装紧固。当地震发生时,本发明装置的限位内框22在限位承台12上水平滑动并通过其摩擦消能。同时承压碟簧23或承拉钢缆24在地震作用下受到压力或拉力并进行消能,阻止建筑结构倾覆的趋势和风险。当限位内框22在限位承台12上的水平滑动超过防损橡胶垫32与限位外框壁板之间的距离时,U形的软钢耗能片31发挥作用,阻止限位内框22的进一步滑动并储存弹性势能。当地震停止或暂停后,U形的软钢耗能片31通过释放其储存的弹性势能促使限位内框22向其初始支撑位置进行自复位,最终发挥本发明隔震装置的防倾覆以及自复位的能力,保证建筑结构通过滑移进行抗震的能力和震后恢复初始支撑的能力。定期或在震后检查本发明各组件的疲劳损伤,尤其是承压碟簧23、承拉钢缆24和软钢耗能片31是否过度拉压或挤压,是否超过其自身弹性形变,如果发现损伤程度超过工程设计要求,立即进行更换,以保证整个装置持续有效工作。
实施例2:
本实施例给出一种抗倾覆自复位隔震装置,本实施例的抗倾覆自复位隔震装置的各部件连接结构与实施例1中的各部件连接结构和装置的使用方式相同。
作为本实施例的一种具体方案,本实施例的限位外框21、限位内框22、限位承台12和第二凸台14沿限位外框21壁板方向的长度为400cm。
作为本实施例的一种具体方案,本实施例的限位承台12垂直于限位外框21壁板方向的宽度为290cm。
作为本实施例的一种具体方案,本实施例的第二凸台14垂直于限位外框21壁板方向的宽度为120cm。
作为本实施例的一种具体方案,本实施例的限位内框22两壁板之间的宽度为290cm,限位内框22卷边开口宽度为190cm。
作为本实施例的一种具体方案,本实施例的限位外框21两壁板之间的宽度为400cm,限位外框21卷边开口宽度为200cm。
作为本实施例的一种具体方案,本实施例的防损橡胶垫32与限位外框壁板之间的距离为40cm。

Claims (8)

1.一种抗倾覆自复位隔震装置,其特征在于,包括安装于建筑柱墙地基上的基座(1),所述的基座(1)上安装有滑移限位组件(2)和耗能限位组件(3);
所述的基座(1)包括安装于建筑柱墙地基上的安装承台(11)和安装于所述的安装承台(11)上的限位承台(12);
所述的滑移限位组件(2)包括套接于所述的限位承台(12)上的限位外框(21),所述的限位外框(21)内安装有限位内框(22),所述的限位内框(22)内安装有多组承压碟簧(23),所述的承压碟簧(23)内穿套承拉钢缆(24);
所述的耗能限位组件(3)包括安装在安装承台(11)上的软钢耗能片(31);
所述的耗能限位组件(3)用于所述的滑移限位组件(2)在限位承台(12)上水平滑移距离的限制和初始支撑位置的恢复。
2.如权利要求1所述的抗倾覆自复位隔震装置,其特征在于,所述的限位外框(21)和限位内框(22)为直角卷边的C型钢筒;
所述的限位外框(21)、限位内框(22)和限位承台(12)沿所述的限位外框(21)壁板方向的长度相同,所述的限位内框(22)两壁板之间的宽度小于所述的限位外框(21)两壁板之间的宽度;
所述的限位外框(21)和限位内框(22)的卷边开口宽度小于所述的限位承台(12)在同一方向上的宽度,所述的限位内框(22)两壁板之间的距离与所述的限位承台(12)在同一方向上的宽度相同。
3.如权利要求2所述的抗倾覆自复位隔震装置,其特征在于,所述的安装承台(11)和限位承台(12)之间还依次安装有第一凸台(13)和第二凸台(14);
所述的限位承台(12)焊接安装于所述的第二凸台(14)上,所述的限位外框(21)的卷边开口宽度与所述的第二凸台(14)垂直于所述的限位外框(21)壁板方向宽度之差不大于所述的限位内框(22)两壁板间的距离与所述的限位内框(22)卷边开口宽度之差。
4.如权利要求1所述的抗倾覆自复位隔震装置,其特征在于,所述的限位外框(21)和限位内框(22)通过螺栓在顶部固接安装;
所述的承拉钢缆(24)的两端分别通过螺栓固接于安装于所述的限位内框(22)内顶部和限位承台(12)上;
所述的承压碟簧(23)套接于所述的承拉钢缆(24)之外,且所述的承压碟簧(23)与所述的限位内框(22)和限位承台(12)接触但不固定。
5.如权利要求1所述的抗倾覆自复位隔震装置,其特征在于,所述的软钢耗能片(31)在所述的限位外框(21)每一侧面设置至少一组;
所述的软钢耗能片(31)为U形软钢耗能片;
所述的软钢耗能片(31)的下翼板通过螺栓安装于所述的安装承台(11)上,所述的软钢耗能片(31)两翼板末端安装有防损橡胶垫(32)。
6.如权利要求5所述的抗倾覆自复位隔震装置,其特征在于,所述的软钢耗能片(31)上翼板末端的防损橡胶垫(32)与所述的限位外框(21)壁板之间的距离不大于所述的限位外框(21)的卷边开口宽度与所述的第二凸台(14)垂直于所述的限位外框(21)壁板方向宽度之差;
所述的软钢耗能片(31)上翼板末端的防损橡胶垫(32)与所述的限位承台(12)之间的距离与所述的软钢耗能片(31)上翼板末端的防损橡胶垫(32)与所述的限位外框(21)壁板之间的距离相同。
7.如权利要求1~6任一权利要求所述的抗倾覆自复位隔震装置,其特征在于,所述的限位承台(12)、限位外框(21)和限位内框(22)为聚四氟乙烯钢板。
8.如权利要求7所述的抗倾覆自复位隔震装置,其特征在于,所述的聚四氟乙烯钢板为表面附有聚四氟乙烯膜层的钢板。
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