CN109914488B - 一种隐蔽式木结构古建筑柱脚多维滑动隔震装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种隐蔽式木结构古建筑柱脚多维滑动隔震装置，包括一个圆柱形的础石，在础石顶部中设有一个圆柱形的凹槽，在凹槽中放置有滑动装置托盘，在滑动装置托盘底盘上设有放置若干个滑动圆球的滑动圆球限位环，在滑动装置托盘上加盖有木柱滑动限位钢盘，木柱滑动限位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，在柱下础石内增加隔震装置，可以有效地隔断地震波向上部结构的传递。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多维滑动隔震装置，适合传统木结构古建筑的隔震及维护需求。
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。其次，现有的隔震装置大多只能单方向起到隔震作用，不具有多维性。因此，基于以上两点，迫切需要探索设计一种能节省材料、提高使用效率、具有多维性、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
为解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种隐蔽式木结构古建筑柱脚多维滑动隔震装置。在不破坏古建筑原有外貌的同时，在柱下础石内增加隔震装置，可以有效地隔断地震波向上部结构的传递。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多维滑动隔震装置，包括一个圆柱形的础石，在础石顶部设有一个圆柱形的凹槽，在凹槽中放置有滑动装置托盘，在所述滑动装置托盘底盘上设有放置若干个滑动圆球的滑动圆球限位环，在滑动装置托盘上加盖有木柱滑动限位钢盘，木柱滑动限位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，所述滑动装置托盘上方放置减震橡胶圈，所述减震橡胶圈紧贴础石内壁，上沿与础石顶面平齐。
进一步，所述滑动圆球限位环以滑动装置托盘中心为圆心呈圆周分布。
进一步，所述滑动装置托盘高度与滑动圆球的直径相同。
进一步，所述滑动圆球限位环内径大于滑动圆球直径20-40mm，壁厚10-30mm，滑动圆球限位环的高度为滑动圆球直径的1/2。
进一步，所述木柱滑动限位钢盘为带有下沿的圆盘，其下沿的高度为滑动圆球直径的1/3；在若干个滑动圆球限位环内的滑动圆球所形成的外圆直径小于所述木柱滑动限位钢盘下沿圆盘的内径。
进一步，所述由木柱与木柱滑动限位钢盘组成的上部结构与滑动圆球接触，并在其上滑动。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下有益效果：
本发明即一种隐蔽式木结构古建筑柱脚多维滑动隔震装置具有极强的隔震能力，有效地起到隔断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。其次，本发明具有多维隔震的效果，可以抵御未来可能发生的任意方向的地震波作用。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。本发明一种隐蔽式木结构古建筑柱脚多维滑动隔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是本发明下部构造局部结构示意图；
图4是本发明构造滑动装置托盘示意图；
图5是本发明上部构造局部结构示意图；
图6是本发明上部构造各构件分解图。
图中的附图标记分别表示：1、础石；2、滑动装置托盘；3、滑动圆球限位环；4、减震橡胶圈；5、滑动圆球；6、木柱滑动限位钢盘；7、膨胀螺栓；8、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给出了装置下部局部结构示意图，如图3所示，包括一个圆柱形的础石1，在础石1顶部凿出一个圆柱形的凹槽，以便于放置滑动装置托盘2，滑动装置托盘2上方放置有减震橡胶圈4，减震橡胶圈4紧贴础石1内壁，上沿与础石1顶面平齐。在滑动装置托盘2底盘上设有放置若干个滑动圆球5的滑动圆球限位环3，滑动圆球限位环3以滑动装置托盘2中心为圆心呈圆周分布，每个滑动圆球限位环3之间间距适中。在滑动装置托盘2上加盖有木柱滑动限位钢盘6，木柱滑动限位钢盘6上贯穿有若干个膨胀螺栓7，膨胀螺栓7的顶部楔入其上方的木柱8中。
图4给出了滑动装置托盘示意图，如图所示，滑动装置托盘2壁厚30-50mm，外径与础石内径相同，滑动装置托盘2的高度与滑动圆球5的直径相同。减震橡胶圈4外径与滑动装置托盘2外径相同，底部高度与木柱滑动限位环3外沿高度相同，减震橡胶圈4的高度略厚于装置托盘内外径之差。
图5给出了装置上部结构示意图。如图所示，木柱滑动限位钢盘6通过膨胀螺栓7与木柱8底部连接。图6给出了装置上部构造分解图，其中木柱滑动限位钢盘6为带有下沿的圆盘，其下沿的高度为滑动圆球5直径的1/3；下沿壁厚10-30mm，外径与滑动装置托盘2内径相同；在若干个滑动圆球限位环3内的滑动圆球5所形成的外圆直径小于所述木柱滑动限位钢盘6下沿圆盘的内径。膨胀螺栓7以木柱8中心为圆心呈圆周状均匀分布，其间距适中。
其中，滑动圆球直径根据滑动装置托盘2内径适当选取。滑动圆球限位环3内径大于滑动圆球5直径20-40mm，壁厚10-30mm，，滑动圆球限位环3的高度为滑动圆球5直径的1/2。
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7的规格可适当调整。
当地震来临时，由木柱8与木柱滑动限位钢盘6组成的上部结构(木柱滑动限位钢盘6、膨胀螺栓7和木柱8会随地震在滑动圆球5上进行滑动。若每根木柱8下都对应此隐蔽式木结构古建筑柱脚滑动多维隔震装置，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。同时，滑动圆球5由高强度材料制成，不会出现破坏。滑动圆球限位环3会保证滑动圆球5的活动范围在一定平面内，不会有滑动圆球5都集中于滑动装置托盘2一侧，而导致木柱8倒塌的现象。木柱滑动限位钢盘6，也保证木柱8的滑动不会过于偏向某一侧而发生倒塌，且滑动装置托盘2内侧的减震橡胶圈4会减缓上部结构(木柱滑动限位钢盘6、膨胀螺栓7和木柱8)在运动过程中与滑动装置托盘2的碰撞。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 (4)
1.一种隐蔽式木结构古建筑柱脚多维滑动隔震装置，其特征在于，包括一个圆柱形的础石（1），在础石（1）顶部设有一个圆柱形的凹槽，在凹槽中放置有滑动装置托盘（2），在所述滑动装置托盘（2）底盘上设有放置若干个滑动圆球（5）的滑动圆球限位环（3），在滑动装置托盘（2）上加盖有木柱滑动限位钢盘（6），木柱滑动限位钢盘（6）上贯穿有若干个膨胀螺栓（7），膨胀螺栓（7）的顶部楔入其上方的木柱（8）中；
所述滑动圆球限位环（3）以滑动装置托盘（2）中心为圆心呈圆周分布；所述滑动装置托盘（2）高度与滑动圆球（5）的直径相同；
由木柱（8）与膨胀螺栓（7）和木柱滑动限位钢盘（6）组成的上部结构与滑动圆球（5）接触，并在其上滑动。
2.根据权利要求1所述的一种隐蔽式木结构古建筑柱脚多维滑动隔震装置，其特征在于，所述滑动装置托盘（2）上方放置有减震橡胶圈（4），所述减震橡胶圈（4）紧贴础石（1）内壁，上沿与础石（1）顶面平齐。
3.根据权利要求1所述的一种隐蔽式木结构古建筑柱脚多维滑动隔震装置，其特征在于，所述滑动圆球限位环（3）内径大于滑动圆球（5）直径20-40mm，滑动圆球限位环（3）壁厚为10-30mm，滑动圆球限位环（3）的高度为滑动圆球（5）直径的1/2。
4.根据权利要求1所述的一种隐蔽式木结构古建筑柱脚多维滑动隔震装置，其特征在于，所述木柱滑动限位钢盘（6）为带有下沿的圆盘，其下沿的高度为滑动圆球（5）直径的1/3；在若干个滑动圆球限位环（3）内的滑动圆球（5）所形成的外圆直径小于所述木柱滑动限位钢盘（6）下沿圆盘的内径。
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