CN110145155B - 一种土木工程抗震机构及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种土木工程抗震机构，其特征在于，包括外套筒、两个端盖、第一隔板、第二隔板、第三隔板、第四隔板、芯板、两个连接座、盖板及两个十字板；该外套筒内依次经第一隔板、第二隔板、第三隔板及第四隔板分隔而形成有第一内腔、第二内腔、第三内腔、第四内腔和第五内腔；该芯板穿设在所述外套筒内，该芯板中部具有U形弯段；在所述第一内腔和第五内腔内填充所述混凝土；该第一预紧碟簧设置在第二内腔内；该第二预紧碟簧设置在第四内腔内。本发明能外刚度支承，内多层次和不同频率抗震和吸能，可消耗了大量的地震能量，可减小支承截面尺寸，减轻基础所承受的结构自重负担。另外，本发明还公开了一种土木工程抗震机构的生产方法。

Description

一种土木工程抗震机构及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种土木工程抗震机构及其生产方法，适用于工业与民用建筑、道路与桥梁、铁道等工程的抗震。

背景技术

土木工程结构中抗震技术的发展应用对于延长建筑物(或其他承重结构)的使用寿命以及提升建筑物的总体质量都具有至关重要的意义。

虽然钢结构具有强度高、韧性好、综合抗震性能好的特点，但也有在地震中倒塌的重大事故，除了采取一系列措施使它的强度和刚度有所提高之外，还要增加钢结构在往复荷载作用下的塑性变形的能力，以削弱地震作用。

而现有普通钢梁支撑受压会产生屈曲现象，当支撑受压屈曲后，刚度和承载力急剧降低。在地震或风的作用下，支撑的内力在受压和受拉两种状态下往复变化。当支撑由压曲状态逐渐变至受拉状态时，支撑的内力以及刚度接近为零，因而普通支撑在反复荷载作用下滞回性能较差，存在钢梁支撑受压屈曲以及滞回性能差的问题。

另外，普通钢梁支撑因需要考虑其自身的稳定性，使截面和支撑刚度过大，从而导致结构的刚度过大，这就间接地造成地震力过大，形成了不可避免的恶性循环。因此在抗震时，要求避免此类现象。

发明内容

为了鉴于现有技术中存在上述的一个或多个缺陷，本发明提供了一种土木工程抗震机构。

为实现上述目的，本发明提供了一种土木工程抗震机构，其特征在于，其包括：外套筒(1)，该外套筒(1)两端分别设有两个端盖(2)，该外套筒(1)内依次经第一隔板(3)、第二隔板(4)、第三隔板(5)及第四隔板(6)分隔而形成有第一内腔(N-1)、第二内腔(N-2)、第三内腔(N-3)、第四内腔(N-4)和第五内腔(N-5)；芯板(7)，该芯板(7)穿设在所述外套筒(1)内，该芯板(7)两端分别穿出所述两个端盖(2)，该芯板(7)中部具有U形弯段(7-1)，该U形弯段(7-1)位于所述第三内腔(N-3)内；两个连接座(8)，该两个连接座(8)分别与所述芯板(7)两端固接；混凝土(9)，在所述第一内腔(N-1)和第五内腔(N-5)内填充所述混凝土(9)；第一预紧碟簧(10)，该第一预紧碟簧(10)设置在第二内腔(N-2)内，该第一预紧碟簧(10)两端分别与所述第一隔板(3)和所述第二隔板(4)抵接；第二预紧碟簧(11)，该第二预紧碟簧(11)设置在第四内腔(N-4)内，该第二预紧碟簧(11)两端分别与所述第三隔板(5)和所述第四隔板(6)抵接；另外，所述芯板(7)屈服强度160-420MPa，且所述外套筒(1)屈服强度大于1080MPa；

还包括内支承弹簧(13)；该内支承弹簧(13)位于所述U形弯段(7-1)内，该内支承弹簧(13)两端分别与所述U形弯段(7-1)的两侧部(7-11)内壁抵接；

还包括第一外支承弹簧(14)和第二外支承弹簧(15)；该第一外支承弹簧(14)一端与所述U形弯段(7-1)的一侧部(7-11)外壁抵接，该第一外支承弹簧(14)另一端与所述第二隔板(4)抵接；该第二外支承弹簧(15)一端与所述U形弯段(7-1)的另一侧部(7-11)外壁抵接，该第二外支承弹簧(15)另一端与所述第三隔板(5)抵接。

采用上述方案，在使用时，该土木工程抗震机构是通过该两个连接座分别与两个受力梁连接，其工作特点和效果分析如下：

第一，该外套筒外刚性支承并用于对芯板(7)受压屈曲行为进行线性限制，由于该外套筒屈服强度大于1080MPa，可承受高应力不变形，可保证在强震时在拉压两个方向二力杆保持线性受力；

第二，由于芯板屈服强度160-420MPa，该芯板在受拉或受压下时能进入塑性变形，以实现具有抗震性能和耗能能力；

第三，由该芯板的U形弯段在受拉或受压时，其塑性变形能力极强，进而满足强抗震性能和强耗能能力要求，可有效吸能、缓冲、抗震及转移能量分布，避免在大震中过于刚性而发生严重损伤；

第四，由于该芯板的U形弯段受拉或受压时塑性变形后可自恢复，且滞回性能好，可避免该土木工程抗震机构失效，以保证长期的结构稳定、安全和可靠；

第五，由于在所述第一内腔和第五内腔内填充所述混凝土，而混凝土将该芯板(7)两段与外套筒(1)固定为一个整体，以实现该外套筒(1)对所述芯板(7)两侧段刚性约束，防止芯板(7)两段被扭弯变形，采用混凝土固定，提高装配性，同时成本低；而且在地震作用损坏后可对外套筒(1)内零件进行更换，再混凝土填充后继续使用，降低维护成本；

第六，由于芯板(7)同时穿装在两个端盖、第一隔板、第二隔板、第三隔板及第四隔板上，该芯板(7)两侧段被固定并完全线性约束，只能沿其长度方向线性塑性变形，可提供自恢复和滞回性能力；

第七，由于在所述第一隔板(3)和所述第二隔板(4)之间抵接设置第一预紧碟簧(10)，且在第三隔板(5)和第四隔板(6)之间抵接设置第二预紧碟簧(11)，该第一预紧碟簧(10)和第二预紧碟簧(11)用于吸收外套筒(1)的第一内腔内混凝土、第五内腔内混凝土及芯板(7)等受压或受拉变形后产生的内应力，同时还能缓冲、抗震及转移能量分布，避免在大震中过于刚性而发生严重损伤；

第八，由于U形弯段与该第一预紧碟簧(10)和第二预紧碟簧(11)固定频率和变形幅度不同，可产生相互抵消而消除共振并耦合共振式残余应力，以避免抗震时的产生共振问题，降低破坏性；

第九，由于外刚度支承，内多层次和不同频率抗震和吸能，可消耗了大量的地震能量，结构设计巧妙，布局合理,紧凑可靠，同时可减小支承截面尺寸，减轻基础所承受的结构自重负担。

第十，当所述芯板(7)受拉时，该U形弯段(7-1)的两侧部(7-11)变形而相互远离并分别背向外压第一外支承弹簧(14)和第二外支承弹簧(15)，而该第一外支承弹簧(14)和第二外支承弹簧(15)用于实现对U形弯段(7-1)拉伸时进行对称吸能、缓冲、抗震及转移能量分布，也避免U形弯段(7-1)瞬间应力集中而断裂；当所述芯板(7)受压时，该U形弯段(7-1)的两侧部(7-11)变形而相互靠近并压缩内支承弹簧(13)，而该内支承弹簧(13)用于对U形弯段(7-1)压缩时吸能、缓冲、抗震及转移能量分布，避免U形弯段(7-1)瞬间应力集中而断裂。

进一步地，所述第三内腔(N-3)内设置有减震阻尼器(12)上，该减震阻尼器(12)第一连接端与所述第二隔板(4)连接，该减震阻尼器(12)第二连接端与所述第三隔板(5)连接。

优选地，该减震阻尼器(12)采用粘滞阻尼器、软钢阻尼器、摩擦阻尼器、粘弹性阻尼器或调频质量阻尼器。

进一步地，所述两侧部(7-11)内壁分别固设有两个内限位台(7-12)，该内支承弹簧(13)两端分别套设在两个内限位台(7-12)上。该两个内限位台(7-12)用于对所述内支承弹簧(13)两端限位，可避免该内支承弹簧(13)在U形弯段(7-1)内由于脱离约束而随意位移和松动，保证压缩和拉伸时位置不变且能一直可靠稳定支承。

进一步地，还包括传感器(16)，该传感器(16)设置在所述U形弯段(7-1)上并用于检测时该U形弯段(7-1)变形量。在土木工程抗震机构安装时、地震后或检修时等，该传感器(16)可外接检测设备，可对该土木工程抗震机构性能、指标等进行采集评估，而不需要拆卸后检查。

进一步地，在位于第二隔板(4)和第三隔板(5)之间的所述外套筒(1)外壁上设有一个安装孔(1-1)；在工作时，所述安装孔(1-1)经盖板(17)可拆卸地密封关闭。第一，在使用过程中，可打开盖板(17)后，可对该第三内腔(N-3)内情况观察，同时该第三内腔(N-3)内的传感器(16)、减震阻尼器(12)、内支承弹簧(13)、第一外支承弹簧(14)和第二外支承弹簧(15)可拆卸后更换；第二，在检测时，可开盖板(17)后，再将传感器(16)与检测设备电线连接，方便检测。

进一步地，所述芯板(7)两端分别固设有两个十字板(18)，且所述两个十字板(18)分别与两个连接座(8)固接；所述连接座(8)包括十字部(8-1)和连接盘(8-2)，该连接盘(8-2)上设有若干连接孔(8-21)且各所述连接孔(8-21)沿所述连接盘(8-2)周向分布，所述十字部(8-1)设有十字槽(8-11)，该十字板(18)与十字槽(8-11)插接并经销钉或螺栓(19)锁紧固定。由于所述十字部(8-1)的十字槽(8-11)与该十字板(18)插接并经销钉或螺栓(19)锁紧固定，该十字板(18)与连接座(8)之间产生高强度的抗扭强度，同时该十字板(18)与连接座(8)之间可防止相互旋转；其次组装和拆卸也非常简单，使用方便。

本发明的另一个目的是提供一种土木工程抗震机构的生产方法,其特征在于，其包括以下步骤：

S1,先完成对外套筒(1)、两个端盖(2)、第一隔板(3)、第二隔板(4)、第三隔板(5)、第四隔板(6)、芯板(7)、两个连接座(8)、盖板(17)及两个十字板(18)单独加工；

S2，将第二隔板(4)和第三隔板(5)插套在芯板(7)上且分别位于靠近其U形弯段(7-1)的两侧；将内支承弹簧(13)两端分别套设在两个内限位台(7-12)上且同时分别与所述U形弯段(7-1)的两侧部(7-11)内壁相抵；将第一外支承弹簧(14)一端与所述U形弯段(7-1)的一侧部(7-11)外壁相抵，该第一外支承弹簧(14)另一端与第二隔板(4)相抵；将第二外支承弹簧(15)一端与所述U形弯段(7-1)的另一侧部(7-11)外壁相抵，该第二外支承弹簧(15)另一端与第三隔板(5)相抵；

S3，将S2步骤中所装配形成的组合件整体地装入外套筒(1)内，再将第二隔板(4)和第三隔板(5)满焊固定在该外套筒(1)内壁上并呈对称分布；

S4，将第一预紧碟簧(10)和第一隔板(3)依次装入外套筒(1)一侧内；再内压第一隔板(3)，将第一预紧碟簧(10)两端分别与所述第一隔板(3)和第二隔板(4)相抵并被压缩而产生一定预紧力；然后将第一隔板(3)焊接固定在外套筒(1)内壁上；

S5，将第二预紧碟簧(11)和第四隔板(6)依次装入该外套筒(1)另一侧内；再内压第四隔板(6)，将第二预紧碟簧(11)两端分别与所述第四隔板(6)和第三隔板(5)相抵并被压缩而产生一定预紧力；然后将第四隔板(6)焊接固定在外套筒(1)内壁上；

S6，在第一内腔(N-1)内填充满混凝土(9)并压实和抹平，再外贴端盖(2)并固化为一体；

S7，在第五内腔(N-5)内填充满混凝土(9)并压实和抹平，再外贴端盖(2)并固化为一体；

S8，将两个十字板(18)分别满焊在芯板(7)两端上，该两个连接座(8)分别与该两个十字板(18)组装固定；然后该盖板(17)关闭所述外套筒(1)上的安装孔(1-1)。

本发明有益效果：

第一，本发明由于该外套筒外刚性支承并用于对芯板受压屈曲行为进行线性限制，由于该外套筒屈服强度大于1080MPa，可承受高应力不变形，可保证在强震时在拉压两个方向二力杆保持线性受力；

第二，本发明由于芯板屈服强度160-420MPa，该芯板在受拉或受压下时能进入塑性变形，以实现具有抗震性能和耗能能力；

第三，本发明由该芯板的U形弯段在受拉或受压时，其塑性变形能力极强，进而满足强抗震性能和强耗能能力要求，可有效吸能、缓冲、抗震及转移能量分布，避免在大震中过于刚性而发生严重损伤；

第四，本发明由于该芯板的U形弯段受拉或受压时塑性变形后可自恢复，且滞回性能好，可避免该土木工程抗震机构失效，以保证长期的结构稳定、安全和可靠；

第五，本发明由于在所述第一内腔和第五内腔内填充所述混凝土，而混凝土将该芯板两段与外套筒固定为一个整体，以实现该外套筒对所述芯板两侧段刚性约束，防止芯板两段被扭弯变形，采用混凝土固定，提高装配性，同时成本低；而且在地震作用损坏后可对外套筒内零件进行更换，再混凝土填充后继续使用，降低维护成本；

第六，本发明由于芯板同时穿装在两个端盖、第一隔板、第二隔板、第三隔板及第四隔板上，该芯板两侧段被固定并完全线性约束，只能沿其长度方向线性塑性变形，可提供自恢复和滞回性能力；

第七，本发明由于在所述第一隔板和所述第二隔板之间抵接设置第一预紧碟簧，且在第三隔板和第四隔板之间抵接设置第二预紧碟簧，该第一预紧碟簧和第二预紧碟簧用于吸收外套筒的第一内腔内混凝土、第五内腔内混凝土及芯板等受压或受拉变形后产生的内应力，同时还能缓冲、抗震及转移能量分布，避免在大震中过于刚性而发生严重损伤；

第八，本发明由于U形弯段与该第一预紧碟簧和第二预紧碟簧固定频率和变形幅度不同，可产生相互抵消而消除共振并耦合共振式残余应力，以避免抗震时的产生共振问题，降低破坏性；

第九，本发明由于当所述芯板受压时，该U形弯段的两侧部变形而相互靠近并压缩内支承弹簧，而该内支承弹簧用于对U形弯段压缩时吸能、缓冲、抗震及转移能量分布，避免U形弯段瞬间应力集中而断裂；同时当所述芯板受拉时，该U形弯段的两侧部变形而相互远离并分别背向外压第一外支承弹簧和第二外支承弹簧，而该第一外支承弹簧和第二外支承弹簧用于实现对U形弯段1拉伸时进行对称吸能、缓冲、抗震及转移能量分布，也避免U形弯段瞬间应力集中而断裂；

第十，本发明通过外刚度支承，内多层次和不同频率抗震和吸能，可消耗了大量的地震能量，结构设计巧妙，布局合理,紧凑可靠，同时可减小支承截面尺寸，减轻基础所承受的结构自重负担。

第十一，本生产方法，可实现对土木工程抗震机构的生产加工，同时能满足装配后整体的性能要求，同时本发明具有实施简单，工艺合理，装配性好，可提高装配效率等优点。

附图说明

图1是本发明一种土木工程抗震机构的结构示意图。

图2是图1中A处放大图。

图3是图1中B处放大图。

图4是本发明一种土木工程抗震机构的立体图。

图5是图4中C处放大图。

图6是的芯板与两个连接座连接为一体时的主视图。

图7是的芯板与两个连接座连接为一体时的立体图。

图8是的连接座的俯视图。

图9是的连接座的立体图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

实施例一：参见图1-9，一种土木工程抗震机构，其包括外套筒1、两个端盖2、第一隔板3、第二隔板4、第三隔板5、第四隔板6、芯板7、两个连接座8、盖板17及两个十字板18。

所述外套筒1为套状，具体地，该外套筒1截面可为圆形、矩形或三角形等。

在本实施例中，所述外套筒1截面为矩形。该外套筒1可采用为矩形管裁切加工得到。

选材时，所述外套筒1屈服强度大于1080MPa。如，该外套筒1可采用300M钢者4340钢等。

该外套筒1两端分别固设有两个端盖2，该外套筒1内依次经第一隔板3、第二隔板4、第三隔板5及第四隔板6分隔而形成有第一内腔N-1、第二内腔N-2、第三内腔N-3、第四内腔N-4和第五内腔N-5。

其中，该芯板7穿设在所述外套筒1内。具体地，该第一隔板3、第二隔板4、第三隔板5及第四隔板6上均开设有用于芯板7定位穿过的穿孔。

在本实施例中，所述两个端盖2、第一隔板3、第二隔板4、第三隔板5、第四隔板6为矩形孔且与所述外套筒1内孔外形相匹配。

另外，该芯板7两端分别穿出所述两个端盖2，该芯板7中部具有U形弯段7-1，该U形弯段7-1位于所述第三内腔N-3内；两个连接座8。

在本实施例中，所述芯板7横切面为一字型。

该两个连接座8分别与所述芯板7两端固接。

参见图6-7，在本实施例中，所述芯板7两端分别固设有两个十字板18，且所述两个十字板18分别与两个连接座8固接。

具体地，所述连接座8包括十字部8-1和连接盘8-2，该连接盘8-2上设有若干连接孔8-21且各所述连接孔8-21沿所述连接盘8-2周向分布，所述十字部8-1设有十字槽8-11，该十字板18与十字槽8-11插接并经销钉或螺栓19锁紧固定。具体地，参见图8-9，该十字板18的凸边上均设有一排第一配合孔18-1，该十字部8-1的凸边上均设有一排第二配合孔8-12。参见图4-5，该第一配合孔18-1与所述第二配合孔8-12之间通过销钉或螺栓19锁紧固定。由于所述十字部8-1的十字槽8-11与该十字板18插接并经销钉或螺栓19锁紧固定，该十字板18与连接座8之间产生高强度的抗扭强度，同时该十字板18与连接座8之间可防止相互旋转；其次组装和拆卸也非常简单，使用方便。

另外，在所述第一内腔N-1和第五内腔N-5内填充所述混凝土9；第一预紧碟簧10，该第一预紧碟簧10设置在第二内腔N-2内，该第一预紧碟簧10两端分别与所述第一隔板3和所述第二隔板4抵接；第二预紧碟簧11，该第二预紧碟簧11设置在第四内腔N-4内，该第二预紧碟簧11两端分别与所述第三隔板5和所述第四隔板6抵接；另外，所述芯板7屈服强度160-420MPa，

采用上述方案，在使用时，该土木工程抗震机构是通过该两个连接座分别与两个受力梁连接，其工作特点和效果分析如下：

第一，该外套筒外刚性支承并用于对芯板7受压屈曲行为进行线性限制，由于该外套筒屈服强度大于1080MPa，可承受高应力不变形，可保证在强震时在拉压两个方向二力杆保持线性受力；

第二，由于芯板屈服强度160-420MPa，该芯板在受拉或受压下时能进入塑性变形，以实现具有抗震性能和耗能能力；

第三，由该芯板的U形弯段在受拉或受压时，其塑性变形能力极强，进而满足强抗震性能和强耗能能力要求，可有效吸能、缓冲、抗震及转移能量分布，避免在大震中过于刚性而发生严重损伤；

第四，由于该芯板的U形弯段受拉或受压时塑性变形后可自恢复，且滞回性能好，可避免该土木工程抗震机构失效，以保证长期的结构稳定、安全和可靠；

第五，由于在所述第一内腔和第五内腔内填充所述混凝土，而混凝土将该芯板7两段与外套筒1固定为一个整体，以实现该外套筒1对所述芯板7两侧段刚性约束，防止芯板7两段被扭弯变形，采用混凝土固定，提高装配性，同时成本低；而且在地震作用损坏后可对外套筒1内零件进行更换，再混凝土填充后继续使用，降低维护成本；

第六，由于芯板7同时穿装在两个端盖、第一隔板、第二隔板、第三隔板及第四隔板上，该芯板7两侧段被固定并完全线性约束，只能沿其长度方向线性塑性变形，可提供自恢复和滞回性能力；

第七，由于在所述第一隔板3和所述第二隔板4之间抵接设置第一预紧碟簧10，且在第三隔板5和第四隔板6之间抵接设置第二预紧碟簧11，该第一预紧碟簧10和第二预紧碟簧11用于吸收外套筒1的第一内腔内混凝土、第五内腔内混凝土及芯板7等受压或受拉变形后产生的内应力，同时还能缓冲、抗震及转移能量分布，避免在大震中过于刚性而发生严重损伤。

第八，由于U形弯段与该第一预紧碟簧10和第二预紧碟簧11固定频率和变形幅度不同，可产生相互抵消而消除共振并耦合共振式残余应力，以避免抗震时的产生共振问题，降低破坏性。

第九，由于外刚度支承，内多层次和不同频率抗震和吸能，可消耗了大量的地震能量，结构设计巧妙，布局合理，同时可减小支承截面尺寸，减轻基础所承受的结构自重负担。

进一步地，所述第三内腔N-3内设置有减震阻尼器12上，该减震阻尼器12第一连接端与所述第二隔板4连接，该减震阻尼器12第二连接端与所述第三隔板5连接。

优选地，该减震阻尼器12采用粘滞阻尼器、软钢阻尼器、摩擦阻尼器、粘弹性阻尼器或调频质量阻尼器。

进一步地，还包括内支承弹簧13；该内支承弹簧13位于所述U形弯段7-1内，该内支承弹簧13两端分别与所述U形弯段7-1的两侧部7-11内壁抵接。当所述芯板7受压时，该U形弯段7-1的两侧部7-11变形而相互靠近并压缩内支承弹簧13，而该内支承弹簧13用于对U形弯段7-1压缩时吸能、缓冲、抗震及转移能量分布，避免U形弯段7-1瞬间应力集中而断裂。

进一步地，还包括第一外支承弹簧14和第二外支承弹簧15；该第一外支承弹簧14一端与所述U形弯段7-1的一侧部7-11外壁抵接，该第一外支承弹簧14另一端与所述第二隔板4抵接；该第二外支承弹簧15一端与所述U形弯段7-1的另一侧部7-11外壁抵接，该第二外支承弹簧15另一端与所述第三隔板5抵接。

当所述芯板7受拉时，该U形弯段7-1的两侧部7-11变形而相互远离并分别背向外压第一外支承弹簧14和第二外支承弹簧15，而该第一外支承弹簧14和第二外支承弹簧15用于实现对U形弯段7-1拉伸时进行对称吸能、缓冲、抗震及转移能量分布，也避免U形弯段7-1瞬间应力集中而断裂。

进一步地，所述两侧部7-11内壁分别固设有两个内限位台7-12，该内支承弹簧13两端分别套设在两个内限位台7-12上。该两个内限位台7-12用于对所述内支承弹簧13两端限位，可避免该内支承弹簧13在U形弯段7-1内由于脱离约束而随意位移和松动，保证压缩和拉伸时位置不变且能一直可靠稳定支承。

进一步地，还包括传感器16，该传感器16设置在所述U形弯段7-1上并用于检测时该U形弯段7-1变形量。在土木工程抗震机构安装时、地震后或检修时等，该传感器16可外接检测设备，可对该土木工程抗震机构性能、指标等进行采集评估，而不需要拆卸后检查。

进一步地，在位于第二隔板4和第三隔板5之间的所述外套筒1外壁上设有一个安装孔1-1；在工作时，所述安装孔1-1经盖板17可拆卸地密封关闭。第一，在使用过程中，可打开盖板17后，可对该第三内腔N-3内情况观察，同时该第三内腔N-3内的传感器16、减震阻尼器12、内支承弹簧13、第一外支承弹簧14和第二外支承弹簧15可拆卸后更换；第二，在检测时，可开盖板17后，再将传感器16与检测设备电线连接，方便检测。

参见图6-7，所述述两侧部7-11外壁分别固设有两个外限位台7-13；参见图1-2，该第一外支承弹簧14一端套设在所述U形弯段7-1的一侧部7-11外壁的外限位台7-13上，所述第二隔板4下端面设有用于与该第一外支承弹簧14配合限位的上限位台4-1。参见图1-2，该第二外支承弹簧15一端套设在所述U形弯段7-1的另一侧部7-11外壁的外限位台7-13上，所述第三隔板5上端面设有用于与该第二外支承弹簧15配合限位的下限位台5-1。由于该第一外支承弹簧14和第二外支承弹簧15两端同时被限位，可避免该第一外支承弹簧14和第二外支承弹簧15脱离约束而随意位移和松动，保证当U形弯段7-1被压缩和拉伸时位置不变且能一直可靠稳定支承。

实施例二：一种土木工程抗震机构的生产方法,其包括以下步骤：

S1,先完成对外套筒1、两个端盖2、第一隔板3、第二隔板4、第三隔板5、第四隔板6、芯板7、两个连接座8、盖板17及两个十字板18单独加工；

S2，将第二隔板4和第三隔板5插套在芯板7上且分别位于靠近其U形弯段7-1的两侧；将内支承弹簧13两端分别套设在两个内限位台7-12上且同时分别与所述U形弯段7-1的两侧部7-11内壁相抵；将第一外支承弹簧14一端与所述U形弯段7-1的一侧部7-11外壁相抵，该第一外支承弹簧14另一端与第二隔板4相抵；将第二外支承弹簧15一端与所述U形弯段7-1的另一侧部7-11外壁相抵，该第二外支承弹簧15另一端与第三隔板5相抵；

S3，将S2步骤中所装配形成的组合件整体地装入外套筒1内，再将第二隔板4和第三隔板5满焊固定在该外套筒1内壁上并呈对称分布；

S4，将第一预紧碟簧10和第一隔板3依次装入外套筒1一侧内；再内压第一隔板3，将第一预紧碟簧10两端分别与所述第一隔板3和第二隔板4相抵并被压缩而产生一定预紧力；然后将第一隔板3焊接固定在外套筒1内壁上；

S5，将第二预紧碟簧11和第四隔板6依次装入该外套筒1另一侧内；再内压第四隔板6，将第二预紧碟簧11两端分别与所述第四隔板6和第三隔板5相抵并被压缩而产生一定预紧力；然后将第四隔板6焊接固定在外套筒1内壁上；

S6，在第一内腔N-1内填充满混凝土9并压实和抹平，再外贴端盖2并固化为一体；

S7，在第五内腔N-5内填充满混凝土9并压实和抹平，再外贴端盖2并固化为一体；

S8，将两个十字板18分别满焊在芯板7两端上，该两个连接座8分别与该两个十字板18组装固定；然后该盖板17关闭所述外套筒1上的安装孔1-1。

通过上述方法，可实现对土木工程抗震机构的生产加工，同时能满足装配后整体的性能要求。同时本发明具有实施简单，工艺合理，装配性好，可提高装配效率等优点。

另外，该包括：S9,对所述外套筒1外壁面周向喷漆处理。以起到防锈目的。

具体地，在第一隔板3在焊接固定在外套筒1内壁上时，采用千斤顶保持顶压第一隔板3，由于所述将第一预紧碟簧10在所述第一隔板3和第二隔板4相抵并被压缩而产生一定预紧力。这样，该预紧力可通过该千斤顶的顶力大小而调节。

具体地在第四隔板6焊接固定在外套筒1内壁上时，采用千斤顶顶压第四隔板6，由于所述将第二预紧碟簧11在所述第四隔板6和第三隔板5相抵并被压缩而产生一定预紧力。这样，该预紧力可通过该千斤顶的顶力大小而调节。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种土木工程抗震机构，其特征在于，其包括：

外套筒(1)，该外套筒(1)两端分别设有两个端盖(2)，该外套筒(1)内依次经第一隔板(3)、第二隔板(4)、第三隔板(5)及第四隔板(6)分隔而形成有第一内腔(N-1)、第二内腔(N-2)、第三内腔(N-3)、第四内腔(N-4)和第五内腔(N-5)；

芯板(7)，该芯板(7)穿设在所述外套筒(1)内，该芯板(7)两端分别穿出所述两个端盖(2)，该芯板(7)中部具有U形弯段(7-1)，该U形弯段(7-1)位于所述第三内腔(N-3)内；

两个连接座(8)，该两个连接座(8)分别与所述芯板(7)两端固接；

混凝土(9)，在所述第一内腔(N-1)和第五内腔(N-5)内填充所述混凝土(9)；

第一预紧碟簧(10)，该第一预紧碟簧(10)设置在第二内腔(N-2)内，该第一预紧碟簧(10)两端分别与所述第一隔板(3)和所述第二隔板(4)抵接；

第二预紧碟簧(11)，该第二预紧碟簧(11)设置在第四内腔(N-4)内，该第二预紧碟簧(11)两端分别与所述第三隔板(5)和所述第四隔板(6)抵接；

另外，所述芯板(7)屈服强度160-420MPa，且所述外套筒(1)屈服强度大于1080Mpa；

还包括内支承弹簧(13)；该内支承弹簧(13)位于所述U形弯段(7-1)内，该内支承弹簧(13)两端分别与所述U形弯段(7-1)的两侧部(7-11)内壁抵接；

还包括第一外支承弹簧(14)和第二外支承弹簧(15)；

该第一外支承弹簧(14)一端与所述U形弯段(7-1)的一侧部(7-11)外壁抵接，该第一外支承弹簧(14)另一端与所述第二隔板(4)抵接；

该第二外支承弹簧(15)一端与所述U形弯段(7-1)的另一侧部(7-11)外壁抵接，该第二外支承弹簧(15)另一端与所述第三隔板(5)抵接。

2.如权利要求1所述的一种土木工程抗震机构，其特征在于：所述第三内腔(N-3)内设置有减震阻尼器(12)上，该减震阻尼器(12)第一连接端与所述第二隔板(4)连接，该减震阻尼器(12)第二连接端与所述第三隔板(5)连接。

3.如权利要求2所述的一种土木工程抗震机构，其特征在于：该减震阻尼器(12)采用粘滞阻尼器、软钢阻尼器、摩擦阻尼器、粘弹性阻尼器或调频质量阻尼器。

4.如权利要求1所述的一种土木工程抗震机构，其特征在于：所述两侧部(7-11)内壁分别固设有两个内限位台(7-12)，该内支承弹簧(13)两端分别套设在两个内限位台(7-12)上。

5.如权利要求1-4中任一项所述的一种土木工程抗震机构，其特征在于：还包括传感器(16)，该传感器(16)设置在所述U形弯段(7-1)上并用于检测时该U形弯段(7-1)变形量。

6.如权利要求1-4中任一项所述的一种土木工程抗震机构，其特征在于：位于第二隔板(4)和第三隔板(5)之间的所述外套筒(1)外壁上设有一个安装孔(1-1)；在工作时，所述安装孔(1-1)经盖板(17)可拆卸地密封关闭。

7.如权利要求1-4中任一项所述的一种土木工程抗震机构，其特征在于：所述芯板(7)两端分别固设有两个十字板(18)，且所述两个十字板(18)分别与两个连接座(8)固接；

所述连接座(8)包括十字部(8-1)和连接盘(8-2)，该连接盘(8-2)上设有若干连接孔(8-21)且各所述连接孔(8-21)沿所述连接盘(8-2)周向分布，所述十字部(8-1)设有十字槽(8-11)，该十字板(18)与十字槽(8-11)插接并经销钉或螺栓(19)锁紧固定。

8.一种土木工程抗震机构的生产方法,其特征在于，其包括有以下步骤：

S1,先完成对外套筒(1)、两个端盖(2)、第一隔板(3)、第二隔板(4)、第三隔板(5)、第四隔板(6)、芯板(7)、两个连接座(8)、盖板(17)及两个十字板(18)单独加工；

S2，将第二隔板(4)和第三隔板(5)插套在芯板(7)上且分别位于靠近其U形弯段(7-1)的两侧；将内支承弹簧(13)两端分别套设在两个内限位台(7-12)上且同时分别与所述U形弯段(7-1)的两侧部(7-11)内壁相抵；将第一外支承弹簧(14)一端与所述U形弯段(7-1)的一侧部(7-11)外壁相抵，该第一外支承弹簧(14)另一端与第二隔板(4)相抵；将第二外支承弹簧(15)一端与所述U形弯段(7-1)的另一侧部(7-11)外壁相抵，该第二外支承弹簧(15)另一端与第三隔板(5)相抵；

S3，将S2步骤中所装配形成的组合件整体地装入外套筒(1)内，再将第二隔板(4)和第三隔板(5)满焊固定在该外套筒(1)内壁上并呈对称分布；

S4，将第一预紧碟簧(10)和第一隔板(3)依次装入外套筒(1)一侧内；再内压第一隔板(3)，将第一预紧碟簧(10)两端分别与所述第一隔板(3)和第二隔板(4)相抵并被压缩而产生一定预紧力；然后将第一隔板(3)焊接固定在外套筒(1)内壁上；

S5，将第二预紧碟簧(11)和第四隔板(6)依次装入该外套筒(1)另一侧内；再内压第四隔板(6)，将第二预紧碟簧(11)两端分别与所述第四隔板(6)和第三隔板(5)相抵并被压缩而产生一定预紧力；然后将第四隔板(6)焊接固定在外套筒(1)内壁上；

S6，在第一内腔(N-1)内填充满混凝土(9)并压实和抹平，再外贴端盖(2)并固化为一体；

S7，在第五内腔(N-5)内填充满混凝土(9)并压实和抹平，再外贴端盖(2)并固化为一体；

S8，将两个十字板(18)分别满焊在芯板(7)两端上，该两个连接座(8)分别与该两个十字板(18)组装固定；然后该盖板(17)关闭所述外套筒(1)上的安装孔(1-1)。

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