CN109914487B - 一种隐蔽式木结构古建筑柱脚粘滞阻尼器耗能减震装置 - Google Patents
一种隐蔽式木结构古建筑柱脚粘滞阻尼器耗能减震装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种隐蔽式木结构古建筑柱脚粘滞阻尼器耗能减震装置，包括一个圆柱形的础石，在础石顶部设有一个以中心柱为圆心的环形凹槽，在环形凹槽中设有一个环形卡槽，若干个结构相同的粘滞阻尼器沿环形卡槽环向分布；在所述粘滞阻尼器顶部加盖连接有环形卡槽钢盘，环形卡槽钢盘上贯穿有若干个膨胀螺栓，膨胀螺栓的顶部楔入其上方的木柱中。本装置在不破坏古建筑原有外貌的同时，在柱下础石内增加减震装置，可以有效地消耗并减少地震波的能量。在维护建筑外观方面与抗震方面达到双重突破。
Description
技术领域
本发明涉及木结构古建筑修缮保护领域，具体涉及一种隐蔽式木结构古建筑柱脚粘滞阻尼器耗能减震装置，适合传统木结构古建筑的震及维护需求。
背景技术
木结构古建筑是中国特色古建筑中一颗璀璨的明珠，其艺术价值、科学价值、历史价值不可估量，木结构古建筑在我国的分布也极其广泛。我国传统木结构多为以梁柱体系作为受力系统，类似于框架机构，梁柱间仅采用榫卯连接，无任何铁件，在水平荷载作用下，结构整体会产生较大侧移。与此同时，我国处于环太平洋地震带与喜马拉雅地震带，每年大小地震频发。地震对于年代久远的木结构古建筑的破坏力极大，且木结构的维修加固无法大量替换新材。因此，对于古建筑的维修保护，特别是抗震方面的保护措施是至关重要的。
现有的木结构抗震装置主要围绕木结构的节点进行加固，而忽略了柱脚位置的重要性，柱脚位置在地震破坏时处于薄弱的节点位置，现有的加固措施以嵌补加固法、墩接加固法以及化学加固法为主，这些方法虽然可以对柱脚节点进行保护并提高抗震能力，但耗能能力有限、影响建筑外观、影响结构使用且无法维护建筑其他部位以及整体不受地震的破坏，无法起到有效提升木结构古建筑抗震性能的效果，也未能遵循木结构古建筑“修旧如旧”的修缮原则。因此，迫切需要探索设计一种能节省材料、提高使用效率、能提升木结构建筑整体抗震性且保持木结构建筑原貌的装置。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的缺陷或不足，提供一种隐蔽式木结构古建筑柱脚粘滞阻尼器耗能减震装置。在不破坏古建筑原有外貌的同时，在柱下础石内增加减震装置，可以有效地消耗并减少地震波的能量。在维护建筑外观方面与抗震方面达到双重突破。
本发明是通过下述技术方案来实现的。
一种隐蔽式木结构古建筑柱脚粘滞阻尼器耗能减震装置，包括一个圆柱形的础石，在础石顶部设有一个以中心柱为圆心的环形凹槽，在环形凹槽中设有一个环形卡槽，若干个结构相同的粘滞阻尼器沿环形卡槽环向分布；在所述粘滞阻尼器顶部加盖连接有环形卡槽钢盘，环形卡槽钢盘上贯穿有若干个膨胀螺栓，膨胀螺栓的顶部楔入其上方的木柱中。
对于上述技术方案，本发明还有进一步优选的方案：
进一步，所述粘滞阻尼器包括一个缸筒，在缸筒下通过活塞导杆连接一个圆台状活塞头，缸筒顶部通过固定杆连接一个圆形卡扣。
进一步，所述环形卡槽为底部槽体宽度大于槽口的宽度且带有一个圆形缺口的异形槽；所述底部槽体宽度与所述粘滞阻尼器的底部活塞头直径相对应，所述槽口的宽度与所述粘滞阻尼器的活塞直径相对应。
进一步，所述异形槽圆形缺口的直径与圆形卡扣和活塞头的直径相对应。
进一步，所述环形卡槽钢盘底部带有环形卡槽，粘滞阻尼器圆形卡扣卡入所述环形卡槽的底部槽体中。
进一步，所述环形卡槽的深度略大于粘滞阻尼器端部的圆形卡扣和活塞头的厚度。
进一步，所述中心柱的高度低于础石上表面的高度，高度差与环形卡槽钢盘的厚度相同。
进一步，所述环形卡槽钢盘的外径与础石环形凹槽内径相同。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下有益效果：
本发明减震装置具有极强的减震能力，有效地消耗并减少地震能量向上部结构传播的作用，以最大程度地保护木结构古建筑免受地震的破坏。并且，本发明具有良好的隐蔽性，整个装置置于柱脚础石之中，保证不会破坏木结构古建筑的外观，以保护其历史风貌与建筑外观。本发明的结构形式简单，施工简单易操作，构件之间的连接方式简单，各构件可提前预制成块，各个构件之间可以通过人工在现场快速安装及拆卸以及更换。本发明的全部构件的材料均造价低廉且便于获得。本发明减震装置应用前景广泛，既可以用于木结构古建筑的保护修缮工作，也可在现代木结构中发挥作用。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的不当限定，在附图中：
图1是本发明各构件整体分解图；
图2是本发明的安装后示意图；
图3是本发明构造局部形式(下部)示意图；
图4是本发明构造局部形式(下部俯视)示意图；
图5是本发明构造局部形式(上部)示意图；
图6是本发明构造局部形式(上部)示意图；
图7是本发明环形卡槽示意图；
图8是本发明粘滞阻尼器示意图。
图中的附图标记分别表示：1、础石；1-1、中心柱；2、环形卡槽；3、粘滞阻尼器；3-1、圆形卡扣；3-2、固定杆；3-3、缸筒；3-4、活塞导杆；3-5、活塞头；4、环形卡槽钢盘；5、膨胀螺栓；6、木柱。
具体实施方式
下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
图1给出了一种隐蔽式木结构古建筑柱脚粘滞阻尼器耗能减震装置各构件整体分解示意图，如图1所示，可清晰了解各个构件的相对位置关系。图2给出了减震装置安装后示意图，本装置安装后即如图2所示。图3给出了减震装置局部形式示意(下部)图，如图3所示，首先在础石1中凿出一个环形凹槽，环形凹槽的宽度为础石1内径的25％-35％，具体示情况而定。环形凹槽以便修挖环形卡槽2并放置粘滞阻尼器3。粘滞阻尼器3以环形卡槽2中心柱1-1为圆心呈圆周均匀分布，以便在各个方向均匀耗能减震，并维持上部结构地平衡。中心柱1-1的高度低于础石1外沿高度，高差与上部结构的环形卡槽钢盘4厚度相同，使上部结构与下部结构贴合放置。
图4给出了减震装置的构造局部形式(下部俯视)示意图。图5给出了减震装置构造局部形式(上部)示意图示，如图所示，木柱6与环形卡槽钢盘4通过膨胀螺栓5连接。其次，环形卡槽钢盘4的外径与础石1环形凹槽内径相同，厚度约为50-80mm，上部结构的环形卡槽钢盘4内的环形卡槽2位置在垂直方向与下部结构的环形卡槽2对齐。
膨胀螺栓5在环形卡槽钢盘4内以环形卡槽钢盘4中心为圆心呈圆周均匀分布。图6给出了减震装置局部形式示意(上部)示意图。图7给出了减震装置中的环形卡槽示意图，在础石环形凹槽内的适中位置经行修挖，环形卡槽2为底部槽体宽度大于槽口的宽度且带有一个圆形缺口的异形槽；底部槽体宽度与所述粘滞阻尼器3的底部活塞头3-5直径相对应，槽口的宽度与粘滞阻尼器3的活塞导杆3-4直径相对应，槽口宽度略大于粘滞阻尼器3活塞导杆3-4的直径。异形槽圆形缺口开口处呈圆形，直径与圆形卡扣3-1和活塞头3-5的直径相对应。开口直径略大于粘滞阻尼器3端部的圆形卡扣的直径，可使粘滞阻尼器顺利安装进入环形卡槽2即可。环形卡槽钢盘4底部带有环形卡槽2，粘滞阻尼器3圆形卡扣3-1卡入环形卡槽2的底部槽体中。环形卡槽2的深度略大于粘滞阻尼器3端部的圆形卡扣3-1和活塞头3-5的厚度，可使粘滞阻尼器3在环形卡槽2内固定即可。
图8给出了减震装置中粘滞阻尼器示意图，粘滞阻尼器3一般由缸筒3-3、活塞导杆3-4、阻尼通道、阻尼介质(粘滞流体)和导杆等部分组成，包括一个缸筒3-3，在缸筒3-3下通过活塞导杆3-4连接一个圆台状活塞头3-5，缸筒3-3顶部通过固定杆3-2连接一个圆形卡扣3-1。粘滞阻尼器3高度为安装后上下两个环形卡槽2的垂直高差。膨胀螺栓7规格为M10(10*150),螺杆长度150mm，胀管长度为120mm，打孔直径14mm，打孔深度80mm。不同施工情况下，膨胀螺栓5的规格可适当调整。
将上部结构(底部环形卡槽钢盘4、膨胀螺栓5、木柱6)与下部结构(础石1、环形卡槽2、粘滞阻尼器3)分别组装后，将上部结构置于下部结构之上，该隐蔽式木结构古建筑柱脚粘滞阻尼器耗能减震装置即组装完成。
当地震来临时，上部结构与下部结构通过环形卡槽2与粘滞阻尼器3相互连接。粘滞阻尼器3有着良好的耗能减震功能，粘滞阻尼器3的活塞可以在活塞运动中对地震能量进行损耗。其次，粘滞阻尼器3的拉压运动可以纠正木柱6的倾斜，使上部结构保持稳定。则在发生地震时，木结构建筑各构件之间的相对位移不会发生过多改变，从而保证结构的整体性，并且不会发生破坏或坍塌。以上过程，都极大地保证木结构古建筑在地震来临时，有更强的抗震性。
本发明可以镶嵌内藏于柱下础石1内，不影响古建筑原有的风貌，且镶嵌或美化不会影响本发明的使用。
应当指出，以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，在不脱离本发明原理的前提下可轻易想到的改进、润饰、变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之中。本实施例中未明确的各组成部分均可利用现有技术手段加以实现。
Claims (7)
1.一种隐蔽式木结构古建筑柱脚粘滞阻尼器耗能减震装置，其特征在于，包括一个圆柱形的础石（1），在础石（1）顶部设有一个以中心柱（1-1）为圆心的环形凹槽，在环形凹槽中设有一个环形卡槽（2），若干个结构相同的粘滞阻尼器（3）沿环形卡槽（2）环向分布；粘滞阻尼器（3）以环形卡槽（2）中心柱（1-1）为圆心呈圆周均匀分布；
所述中心柱（1-1）的高度低于础石（1）上表面的高度，高度差与环形卡槽钢盘（4）的厚度相同；
在所述粘滞阻尼器（3）顶部连接有环形卡槽钢盘（4），环形卡槽钢盘（4）上贯穿有若干个膨胀螺栓（5），膨胀螺栓（5）的顶部楔入其上方的木柱（6）中。
2.根据权利要求1所述的一种隐蔽式木结构古建筑柱脚粘滞阻尼器耗能减震装置，其特征在于，所述粘滞阻尼器（3）包括一个缸筒（3-3），在缸筒（3-3）下通过活塞导杆（3-4）连接一个圆台状活塞头（3-5），缸筒（3-3）顶部通过固定杆（3-2）连接一个圆形卡扣（3-1）。
3.根据权利要求2所述的一种隐蔽式木结构古建筑柱脚粘滞阻尼器耗能减震装置，其特征在于，所述环形卡槽（2）为底部槽体宽度大于槽口的宽度且带有一个圆形缺口的异形槽；所述底部槽体宽度与所述粘滞阻尼器（3）的底部活塞头（3-5）直径相对应，所述槽口的宽度与所述粘滞阻尼器（3）的活塞导杆（3-4）直径相对应。
4.根据权利要求3所述的一种隐蔽式木结构古建筑柱脚粘滞阻尼器耗能减震装置，其特征在于，所述异形槽圆形缺口的直径与圆形卡扣（3-1）和活塞头（3-5）的直径相对应。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种隐蔽式木结构古建筑柱脚粘滞阻尼器耗能减震装置，其特征在于，所述环形卡槽钢盘（4）底部带有环形卡槽（2），粘滞阻尼器（3）圆形卡扣（3-1）卡入所述环形卡槽（2）的底部槽体中。
6.根据权利要求3所述的一种隐蔽式木结构古建筑柱脚粘滞阻尼器耗能减震装置，其特征在于，所述环形卡槽（2）的深度略大于粘滞阻尼器（3）端部的圆形卡扣（3-1）和活塞头（3-5）的厚度。
7.根据权利要求1所述的一种隐蔽式木结构古建筑柱脚粘滞阻尼器耗能减震装置，其特征在于，所述环形卡槽钢盘（4）的外径与础石（1）环形凹槽内径相同。
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