CN111270700B - 钢木组合隔震垫基础及其安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及建筑构造领域，公开了一种钢木组合隔振垫基础及其安装方法，钢木组合隔振垫基础包括钢筋混凝土基础、组合隔震垫、钢套筒和木柱；钢筋混凝土基础包括下层基础和上层基础，下层基础内设置有若干相互平行的横向钢筋Ⅰ、竖向钢筋和钢筋预埋件，组合隔震垫包括自上而下设置的上盖板、若干层内夹板和下盖板，钢套筒套在组合隔震垫外侧，木柱插在钢套筒内，与钢套筒通过螺栓连接，竖向钢筋贯穿木柱并伸出木柱顶部。本发明可有效增大现有基础结构的震时耗能，减少地震发生时对现有结构的破坏，通过橡胶球产生的水平位移消耗地震能量，增加结构的安全性，通过SMA橡胶螺栓使隔振垫在地震结束后，具有较好的自复位性能以及变形恢复能力。

Description

钢木组合隔震垫基础及其安装方法

技术领域

本发明涉及建筑构造领域，具体而言，涉及一种钢木组合基础，及其该基础的安装方法。

背景技术

目前，基于地震频发的现实情况，建筑物的抗震设防已经受到了越来越多的重视。在建筑设计中，抗震部件的设计，关系着结构建筑后期的安全性。而隔震结构因其良好的减震效果，得到了工程界的认可。隔震结构的工作原理为在建筑物与基础之间设置滑移层或者隔震层，阻止地震能量向上传递，从而减轻结构的地震反应。

现有的比较成熟且在实际工程中应用较多的隔震体系主要有传统叠层橡胶垫隔震体系、摩擦滑移隔震体系和摩擦摆隔震体系等。但上述体系均存在一定的问题，叠层橡胶支座隔震体系的不足之处主要是对竖向振动一般没有减振效果，易与自振周期较长的水平振动产生共振，影响到隔震支座本身的安全；且传统叠层橡胶隔震支座存在着自重大、造价昂贵、安装工艺复杂等问题，其生产工艺虽已基本成熟，但材料性能方面还有改进和提高的空间，此外，早期的摩擦滑移隔震多为沿条形基础设置带状滑移层，这无疑是经济的，但存在施工找平难、不易复位等诸多问题。

发明内容

本发明的主要技术效果能够针对现有的隔震结构存在的问题,提供一种钢木组合隔震垫基础。

为了实现上述目的，本发明的钢木组合隔震垫基础包括钢筋混凝土基础、组合隔震垫、钢套筒和木柱，木柱通过组合隔震垫固定在钢筋混凝土基础上，组合隔震垫包裹在钢套筒内；

所述的钢筋混凝土基础为混凝土现浇结构，包括下层基础和上层基础，下层基础内设置有若干横向钢筋Ⅰ、竖向钢筋和钢筋预埋件，横向钢筋Ⅰ、竖向钢筋和钢筋预埋件绑扎在一起后浇筑混凝土形成下层基础；钢筋预埋件包裹在下层基础内，横向钢筋Ⅰ的两端和竖向钢筋的顶端凸出于下层基础外；

所述的组合隔震垫包括自上而下设置的上盖板、若干层内夹板和下盖板，上盖板的底面、内夹板的上下两面以及下盖板的顶面上均对应设置有半球形凹槽，上盖板与内夹板之间、相邻的内夹板之间、内夹板与下盖板之间形成的球型凹槽内均设置有橡胶球，橡胶球的直径大于半球形凹槽的直径；竖向钢筋贯穿整个组合隔震垫且凸出于组合隔震垫顶端；

所述的钢套筒套在组合隔震垫外侧，钢套筒相对的两个侧面分别固定设置横向钢筋Ⅱ；

上层基础为混凝土现浇结构，其包裹住下层基础全部和钢套筒的螺栓孔以下的部分；

所述的木柱底端插在钢套筒内并与钢套筒固定连接，竖向钢筋贯穿木柱并凸出木柱顶部。

本发明的组合隔震垫可在工厂预制，整个结构可以实现全装配式施工，减少了施工时间，提高了施工效率，减少了工程造价，节约了成本，具有良好的经济效益。

优选地，钢筋预埋件包括横板和固定在横板上的若干组π形钢筋，每组π形钢筋包括对称的两个L形钢筋，每个钢筋预埋件上设置有2-3组π形钢筋。

优选地，橡胶球为实心结构。

优选地，半球形凹槽内覆盖有橡胶垫。

优选地，组合隔震垫为钢木组合结构，上盖板、下盖板和内夹板均为方形木板。本发明的组合隔震垫采用了木质盖板，有效地通过材料自身特性，增大隔震垫韧性，抗震性能优良。

优选地，连接上盖板、内夹板和下盖板的螺栓为SMA橡胶螺栓。

优选地，横向钢筋Ⅰ之间相互平行设置，横向钢筋Ⅱ与横向钢筋Ⅰ平行。

优选地，钢套筒顶部预留有螺栓孔，木柱底端与钢套筒通过螺栓固定连接。

优选地，内夹板共设置3-6层。

上述钢木组合隔震垫基础的安装方法，包括以下安装步骤：

步骤一，将横向钢筋Ⅰ、竖向钢筋和钢筋预埋件绑扎在一起；

步骤二，浇注混凝土制成下层基础，使钢筋预埋件包裹在下层基础内，使横向钢筋Ⅰ的两端和竖向钢筋的顶部凸出下层基础外；

步骤三，在下层基础上安装提前预制好的组合隔震垫，使竖向钢筋贯穿组合隔震垫，且凸出于组合隔震垫顶端；

步骤四，将钢套筒套在组合隔震垫外；

步骤五，在钢套筒中部安装横向钢筋Ⅱ；

步骤六，浇注上层基础，将下层基础和螺栓孔以下的钢套筒包裹于其中，横向钢筋Ⅰ和横向钢筋Ⅱ的两端均凸出上层基础外；

步骤七，安装木柱，将木柱与钢套筒通过螺栓连接，竖向钢筋贯穿木柱。

本发明具有以下有益效果：

(1)本发明中设置有橡胶球和橡胶垫，相比其他橡胶隔震垫，具有良好的复位效果，增大了基础隔震构件的水平位移，构件在震中耗能较大，抗震效果更好；

(2)本发明中采用SMA(shape memory alloy形状记忆合金)螺栓，通过形状记忆合金的超弹性效应和形状记忆效应，在震动的情况下，实现变形后的自复位，使结构构件具有较好的自复位性能以及变形恢复能力，且隔震垫部件均可工厂预制，装配式施工，若震后结构破坏，可通过更换部件，实现震后结构可修复；

(3)本发明在木柱中加入钢筋，提高了木柱强度，同时木柱与基础的连接采用机械连接，避免了施工中常见的焊接缺陷，最大程度上减少了可能出现的施工质量问题；

(4)本发明的组合隔震垫可在工厂预制，整个结构可以实现全装配式施工，减少了施工时间，提高了施工效率，减少了工程造价，节约了成本，具有良好的经济效益；

(5)本发明的组合隔震垫采用了木质盖板，有效地通过材料自身特性，增大隔震垫韧性，抗震性能优良。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2是下层基础结构示意图；

图3是下层基础内部结构示意图；

图4是钢筋预埋件结构示意图；

图5是组合隔震垫结构示意图；

图6是组合隔震垫分解结构示意图；

图7是钢套筒结构示意图；

图8是上层基础结构示意图；

图9是本发明安装步骤图；

其中，上述附图包括以下附图标记：1、钢筋混凝土基础；11、下层基础；12、上层基础；111、横向钢筋Ⅰ；112、竖向钢筋；113、钢筋预埋件；1131、横板；1132、π形钢筋；2、组合隔震垫；21、上盖板；22、内夹板；23、下盖板；24、半球形凹槽；25、橡胶球；3、钢套筒；32、横向钢筋Ⅱ；33、螺栓孔；4、木柱。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明的钢木组合隔震垫基础包括钢筋混凝土基础1、组合隔震垫2、钢套筒3和木柱4；

钢筋混凝土基础1为混凝土现浇结构，包括下层基础11和上层基础12，

如图2-4所示，下层基础11内设置有若干相互平行的横向钢筋Ⅰ111、竖向钢筋112和钢筋预埋件113，钢筋预埋件包括横板1131和固定在横板上的π形钢筋1132，每个钢筋预埋件上设置有2-3组π形钢筋1132，每组π形钢筋1132包括对称的两个L形钢筋，横向钢筋Ⅰ111、竖向钢筋112和钢筋预埋件113绑扎在一起；下层基础浇注时，使钢筋预埋件113包裹在下层基础11内，使横向钢筋Ⅰ111的两端和竖向钢筋112的顶部伸出下层基础11外。

如图5-6所示，组合隔震垫2包括自上而下设置的上盖板21、三层内夹板22和下盖板23，上盖板、下盖板和内夹板均为方形木板，上盖板21的底面、内夹板22的顶面和底面上和下盖板23的顶面上均设置有半球形凹槽24，相对的两个面上的半球形凹槽相互对应，凹槽内设置有实心的橡胶球25，橡胶球25的直径大于半球形凹槽24的直径，使每一层板之间间隔一定的距离；通过橡胶球的水平位移，可增加在地震中结构之间的摩擦耗能，为了进一步增加摩擦耗能，还可以在半球形凹槽内覆盖橡胶垫。

上盖板21、内夹板22和下盖板23通过螺栓连接，螺栓采用SMA(Shape MemoryAlloy形状记忆合金)橡胶螺栓，形状记忆合金具有超弹性效应和形状记忆效应，在震动的情况下，可以实现变形后的自复位，使结构构件具有较好的自复位性能以及变形恢复能力。竖向钢筋112贯穿整个组合隔震垫。

如图7-8所示，钢套筒3套在组合隔震垫外侧，钢套筒3相对的两个侧面分别固定设置横向钢筋Ⅱ32，横向钢筋Ⅱ32与横向钢筋Ⅰ111平行，两端伸出钢套筒外；钢套筒顶部预留有螺栓孔33；上层基础浇注时，将下层基础和螺栓孔以下的钢套筒包裹于其中，横向钢筋Ⅰ111和横向钢筋Ⅱ32的两端均伸出上层基础外；

木柱4插在钢套筒3内，在螺栓孔33内安装上螺栓将木柱4与钢套筒3连接固定，竖向钢筋贯穿木柱并伸出木柱4顶部。

上述钢木组合隔震垫基础的安装方法，包括以下安装步骤：

第一步，将横向钢筋Ⅰ111、竖向钢筋112和钢筋预埋件113绑扎在一起；

第二步，浇注混凝土制成下层基础11，使钢筋预埋件113包裹在下层基础11内，使横向钢筋Ⅰ111的两端和竖向钢筋112的顶部伸出下层基础11外；

第三步，在下层基础11上安装在工厂提前预制好的组合隔震垫2，使竖向钢筋112贯穿组合隔震垫2；

第四步，将钢套筒3套在组合隔震垫2外；

第五步，在钢套筒3中部安装好横向钢筋Ⅱ32；

第六步，浇注上层基础12，将下层基础11和螺栓孔以下的钢套筒包裹于其中，横向钢筋Ⅰ111和横向钢筋Ⅱ112的两端均伸出上层基础外；

第七步，安装木柱4，将木柱4与钢套筒3通过螺栓连接，使竖向钢筋贯穿木柱。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种钢木组合隔震垫基础，其特征在于，包括钢筋混凝土基础（1）、组合隔震垫（2）、钢套筒（3）和木柱（4），木柱（4）通过组合隔震垫（2）固定在钢筋混凝土基础（1）上，组合隔震垫（2）包裹在钢套筒（3）内；

所述的钢筋混凝土基础（1）为混凝土现浇结构，包括下层基础（11）和上层基础（12），下层基础（11）内设置有若干横向钢筋Ⅰ（111）、竖向钢筋（112）和钢筋预埋件（113），横向钢筋Ⅰ（111）、竖向钢筋（112）和钢筋预埋件（113）绑扎在一起后浇筑混凝土形成下层基础（11）；钢筋预埋件（113）包裹在下层基础（11）内，横向钢筋Ⅰ（111）的两端和竖向钢筋（112）的顶端凸出于下层基础（11）外；

所述的组合隔震垫（2）包括自上而下设置的上盖板（21）、若干层内夹板（22）和下盖板（23），上盖板（21）的底面、内夹板（22）的上下两面以及下盖板（23）的顶面上均对应设置有半球形凹槽（24），上盖板（21）与内夹板（22）之间、相邻的内夹板（22）之间、内夹板（22）与下盖板（23）之间形成的球型凹槽内均设置有橡胶球（25），橡胶球（25）的直径大于半球形凹槽（24）的直径；竖向钢筋（112）贯穿整个组合隔震垫（2）且凸出于组合隔震垫（2）顶端；

所述的钢套筒（3）套在组合隔震垫（2）外侧，钢套筒（3）相对的两个侧面分别固定设置横向钢筋Ⅱ（32），钢套筒（3）顶部预留有螺栓孔（33）；

上层基础（12）为混凝土现浇结构，其包裹住下层基础（11）全部和钢套筒（3）的螺栓孔（33）以下的部分；

所述的木柱（4）底端插在钢套筒（3）内并与钢套筒（3）固定连接，竖向钢筋（112）贯穿木柱（4）并凸出木柱（4）顶部。

2.根据权利要求1所述的钢木组合隔震垫基础，其特征在于，钢筋预埋件（113）包括横板（1131）和固定在横板（1131）上的若干组π形钢筋（1132），每组π形钢筋（1132）包括对称的两个L形钢筋，每个钢筋预埋件（113）上设置有2-3组π形钢筋（1132）。

3.根据权利要求2所述的钢木组合隔震垫基础，其特征在于，横向钢筋Ⅰ（111）之间相互平行设置，横向钢筋Ⅱ（32）与横向钢筋Ⅰ（111）平行。

4.根据权利要求1所述的钢木组合隔震垫基础，其特征在于，上盖板（21）、内夹板（22）和下盖板（23）之间通过螺栓固定连接；该螺栓为SMA橡胶螺栓。

5.根据权利要求1所述的钢木组合隔震垫基础，其特征在于，钢套筒（3）顶部预留有螺栓孔（33），木柱（4）底端与钢套筒（3）通过螺栓固定连接。

6.根据权利要求1所述的钢木组合隔震垫基础，其特征在于，半球形凹槽（24）内覆盖有橡胶垫。

7.根据权利要求6所述的钢木组合隔震垫基础，其特征在于，橡胶球（25）为实心球。

8.根据权利要求1所述的钢木组合隔震垫基础，其特征在于，上盖板（21）、下盖板（23）和内夹板（22）均为方形木板。

9.根据权利要求8所述的钢木组合隔震垫基础，其特征在于，内夹板（22）共设置3-6层。

10.一种权利要求1-9任一所述的钢木组合隔震垫基础的安装方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，将横向钢筋Ⅰ（111）、竖向钢筋（112）和钢筋预埋件（113）绑扎在一起；

步骤二，浇筑混凝土制成下层基础（11），使钢筋预埋件（113）包裹在下层基础（11）内，使横向钢筋Ⅰ（111）的两端和竖向钢筋（112）的顶部凸出下层基础（11）外；

步骤三，在下层基础（11）上安装提前预制好的组合隔震垫（2），使竖向钢筋（112）贯穿组合隔震垫（2），且凸出于组合隔震垫（2）顶端；

步骤四，将钢套筒（3）套在组合隔震垫（2）外；

步骤五，在钢套筒（3）中部安装横向钢筋Ⅱ（32）；

步骤六，浇筑上层基础（12），将下层基础（11）和螺栓孔（33）以下的钢套筒（3）包裹于其中，横向钢筋Ⅰ（111）和横向钢筋Ⅱ（32）的两端均凸出上层基础（12）外；

步骤七，安装木柱（4），将木柱（4）与钢套筒（3）通过螺栓连接，竖向钢筋（112）贯穿木柱（4）。

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