CN113431100A - 一种土木工程抗震结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种土木工程抗震结构,包括基底层、隔震装置和阻尼装置,隔震装置和阻尼装置设置在基底层上且位于上部建筑下方,隔震装置设置内支座、外支座、橡胶隔震器和复位弹簧,橡胶隔震器上套接复位弹簧且两端固定内支座,外支座设置在内支座两侧并且内支座和外支座接触面为球冠面,内支座和外支座可相对横向移动,发生震动时隔震装置将振动的能量集中并阻断能量向上部建筑传播,并且隔震装置内支座和外支座相对移动吸收竖向的拉力,使上部建筑在罕遇的强烈地震下也能够具有较高的安全性,采用阻尼装置吸收地震能量抑制结构产生大的位移,并帮助隔震装置快速复位,使上部建筑的地震反应大大减小,起到较好地抗震效果。
Description
技术领域
本发明涉及土木工程技术领域,具体的涉及一种土木工程抗震结构。
背景技术
在建筑领域,传统的建筑为地基与建筑物为一体状的牢固结合,这种建筑结构适用于地壳比较稳定的地区,可以让建筑物坚实的矗立于地上,但是若建在地壳运动比较频繁的地区,则会因为受到地壳活动的惯性而摆动,最终被晃塌或者腰折。
现有技术中,隔震效果较好的就是采用下底面面积较大的地基基础,以此提高地基的荷载力,但此结构抗震能力较差,地震时,地基基础的底面直接承受着地壳断裂或移位导致的地震波能量的冲击,底面积和侧面积越大,直接受冲击的力度及断裂、位移的可能性就越大,因此其抗震功效就差,在土方处理相同、使用同样地基建材的情况下,为了提高建筑地基基础的抗震能力,只是采用较大下底面积的地基基础,较深的钢筋注地下桩,但无法实现预期的目的,尤其在地震多发地带,地震能量不仅使地面建筑左右摇晃还产生向上掀起的拉拔。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:提供一种土木工程抗震结构,能够提高建筑物的抗震能力。
为了解决上述技术问题,本发明采用的技术方案为:
一种土木工程抗震结构,包括基底层、隔震装置和阻尼装置,所述基底层为与上部建筑结构底面积相同的现浇混凝土承压板,所述隔震装置和所述阻尼装置设置在所述基底层上且位于上部建筑下方;
所述隔震装置包括外支座、内支座、橡胶隔震器和复位弹簧,所述外支座包括上下对称设置的外层上支座和外层下支座,所述外层上支座和所述外层下支座相对的两面为圆心相对的球冠面,且相背的两面分别与上部建筑的底面和所述基底层相接,所述复位弹簧套接在所述橡胶隔震器外侧,所述内支座包括上下对称设置的内层上支座和内层下支座,所述内层上支座和所述内层下支座分别固定设置在所述橡胶隔震器上下两端,且相背的两面分别与所述外层上支座和所述外层下支座的球冠面抵接。
本发明的有益效果在于:在上部建筑与下部的建筑或地基之间设置抗震装置,发生震动时隔震装置将振动的能量集中并阻断能量向上部建筑传播,同时采用阻尼装置吸收耗散地震能量,抑制结构产生大的位移,同时帮助隔震装置快速复位,使上部建筑的地震反应大大减小,振动减轻不至破坏建筑结构,起到抗震效果,并且隔震装置具有球冠面的内支座和外支座可相对移动吸收竖向的拉力,使上部建筑在罕遇的强烈地震下也能够具有较高的安全性,从而提高了建筑物的抗震能力。
附图说明
图1为本发明实施例一的一种土木工程抗震结构的结构示意图;
图2为本发明实施例一的一种土木工程抗震结构的隔震装置的结构示意图;
图3为本发明实施例一的一种土木工程抗震结构的阻尼装置的结构示意图;
图4为本发明实施例一的一种土木工程抗震结构的阻尼装置的润滑装置部分的结构示意图;
图5为本发明实施例一的一种土木工程抗震结构的阻尼装置的滑块和滑轨部分的结构示意图。
标号说明:
1、基底层;2、隔震装置;3、阻尼装置;4、位移传感器;5、上部建筑;
21、外支座;211、外层上支座;212、外层下支座;22、内支座;221、内层上支座;222、内层下支座;23、橡胶隔震器;231、减震筒;232、钢板;233、橡胶板;234、铅芯棒;24、复位弹簧;25、限位装置;251、上限位器;252、下限位器;
31、支架;32、润滑装置;331、第一滑轨;332、第二滑轨;333、滑块;341、第一弹簧组;342、第二弹簧组;35、润滑油桶;361、第一连杆组;362、第二连杆组;363、活动臂;37、限位环。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果,以下结合实施方式并配合附图予以说明。
请参照图1至图5,一种土木工程抗震结构,包括基底层、隔震装置和阻尼装置,所述基底层为与上部建筑结构底面积相同的现浇混凝土承压板,所述隔震装置和所述阻尼装置设置在所述基底层上且位于上部建筑下方;
所述隔震装置包括外支座、内支座、橡胶隔震器和复位弹簧,所述外支座包括上下对称设置的外层上支座和外层下支座,所述外层上支座和所述外层下支座相对的两面为圆心相对的球冠面,且相背的两面分别与上部建筑的底面和所述基底层相接,所述复位弹簧套接在所述橡胶隔震器外侧,所述内支座包括上下对称设置的内层上支座和内层下支座,所述内层上支座和所述内层下支座分别固定设置在所述橡胶隔震器上下两端,且相背的两面分别与所述外层上支座和所述外层下支座的球冠面抵接。
上述土木工程抗震结构的工作原理如下:将改抗震结构设置在建筑物下部结构与上部结构之间形成一个隔震层,将上部房屋结构与下部结构隔离开,当下部发生震动能量向上部传递时,隔震装置的中部的橡胶隔震器受竖向荷载时,橡胶层的横向变形受到上下钢板的约束,使橡胶隔震器具有较大的竖向承载力和刚度,减小上部建筑的位移和震动幅度同时利用自身的弹性性变形耗散震动能量;竖向上的震动能量被橡胶隔震器吸收耗散,水平上的震动能量则通过内支座和外支座的摩擦移动进行缓冲耗散,同时利用阻尼装置分散吸收下部传递上来的震动能量,辅助隔震装置迅速回位。
从上述描述可知,本发明的有益效果在于:在上部建筑与下部的建筑或地基之间设置抗震装置,发生震动时隔震装置将振动的能量集中并阻断能量向上部建筑传播,同时采用阻尼装置吸收耗散地震能量,抑制结构产生大的位移,同时帮助隔震装置快速复位,使上部建筑的地震反应大大减小,振动减轻不至破坏建筑结构,起到抗震效果,并且隔震装置具有球冠面的内支座和外支座可相对移动吸收竖向的拉力,使上部建筑在罕遇的强烈地震下也能够具有较高的安全性。
进一步地,所述隔震装置还包括限位装置,所述限位装置包括环形的上限位器和下限位器,所述上限位器和所述下限位器分别设置在所述外层上支座和所述外层下支座的球冠面的边缘位置。
由上述描述可知,通过在外支座上设置限位装置,限定内支座相对外支座移动的范围,防止移动过度并保证隔震装置的自复位功能和稳定性。
进一步地,所述橡胶隔震器包括减震筒、钢板和橡胶板,所述钢板和所述橡胶板交错设置在所述减震筒中,所述钢板和所述橡胶板的中部贯穿设置有铅芯棒。
由上述描述可知,橡胶隔震器设置为具有铅芯的叠层橡胶支座,提高隔震装置的吸能能力,增加初始刚度,控制风反应并抵抗微震,并且减震筒和复位弹簧可辅助隔震装置快速回位。
进一步地,所述内层上支座和所述内层下支座上相对的两面均设置有卡槽,所述减震筒的两端安装在所述卡槽中。
由上述描述可知,通过在内支座的中部设置卡槽将内支座与橡胶隔震器固定,安装方便快捷。
进一步地,所述减震筒为钢骨硅胶柱。
由上述描述可知,钢骨硅胶柱作为减震筒,同时具有足够的刚度和一定的弹性,能在微小形变中起到缓冲作用。
进一步地,所述阻尼装置包括支架和润滑装置,所述支架的表面固定连接有第一滑轨,所述第一滑轨的表面滑动连接有第二滑轨,所述第二滑轨远离第一滑轨的一侧滑动连接有滑块,所述滑块的四周设置有润滑装置,所述润滑装置包括第一弹簧组和润滑油桶,所述第一弹簧组的一端均与滑块的一侧固定连接,所述第一弹簧组远离滑块的一端均固定连接有第二连杆组,所述第二连杆组远离弹簧的一端均转动连接有活动臂,所述活动臂远离所述第二连杆组的一端转动连接有第一连杆组,所述第一连杆组远离所述活动臂的一端与所述支架的顶部分别与所述润滑油桶的侧壁固定连接,所述润滑油桶靠近所述第一连杆组的位置设置有桶口,所述润滑油桶靠近所述第一连杆组的位置固定连接有限位环,所述限位环的内壁固定连接有第二弹簧组,所述第二弹簧组包括为四个均匀分布在限位环内壁的第二弹簧,四个所述第二弹簧远离限位环内壁的一端均与润滑油桶固定连接。
上述阻尼装置的工作原理如下:通过设置润滑油桶、第一连杆组、第二连杆组、活动臂、第一弹簧组、第二弹簧组合限位环等,润滑油桶设置为桶盖和桶体两部分,桶盖固定至第一连杆组远离活动臂的一端,桶体固定至支架顶部并且朝向桶盖的一侧设置桶口,桶盖靠近桶体的一端开设多个环绕边缘均匀分布的通孔并连通有与第一滑轨和第二滑轨连通的管道,当装置开始工作的时候,滑块可以在第二滑轨上运动,或者滑块和第二滑轨在第一滑轨上运动,此时滑块会挤压第一弹簧组的四个弹簧当中的一个,该弹簧会挤压第二连杆组中与之相连的一个连杆,该连杆会带动相应联动的活动臂运动,活动臂会挤压第一连杆组,第一连杆组推动桶盖在限位环的中部移动,使油桶的桶口对准桶盖上的通孔,油桶中的润滑油通过通孔并经由管道流到第一滑轨、第二滑轨和滑块上,当滑块停止运动的时候,第二弹簧会带动桶盖复位,堵住油桶的桶口。
由上述描述可知,阻尼装置中设置润滑装置,在装置工作时,滑块可以相对支架表面沿第一滑轨或第二滑轨的方向滑动,从而挤压对应设置的第一弹簧组从而带动第一连杆组和第二连杆组运动,使润滑油桶中的润滑油通过桶口流到第二滑轨、第一滑轨和第一滑块上,避免长期使用过程中机械结构生锈或灰尘杂质导致的滑动不顺畅,保证阻尼装置能够较长时间的正常工作。
进一步地,还包括位移传感器,所述位移传感器设置在所述基底层上且朝向上部建筑结构底面,所述位移传感器用于感测上部建筑结构的移动。
由上述描述可知,通过位移传感器监测基底层与上层建筑之间的移动情况,及时提醒较大震动情况的发生,并且可通过监测数据判断隔震装置和阻尼装置的工作状态,及时的进行检修,保证抗震装置整体的可靠性。
请参照图1至图5,本发明的实施例一为:
一种土木工程抗震结构,包括基底层1、隔震装置2、阻尼装置3和位移传感器4,基底层1为与上部建筑5底面积相同的现浇混凝土承压板,隔震装置2和阻尼装置3设置在基底层1上且位于上部建筑5下方,位移传感器4设置在基底层1上且朝向上部建筑5底面,位移传感器4用于感测上部建筑5的移动。
其中,如图2所示,隔震装置2包括外支座21、内支座22、橡胶隔震器23、复位弹簧24和限位装置25,外支座21包括上下对称设置的外层上支座211和外层下支座212,外层上支座211和外层下支座212相对的两面为圆心相对的球冠面,且相背的两面分别与上部建筑5的底面和基底层1相接,复位弹簧24套接在橡胶隔震器23外侧,内支座22包括上下对称设置的内层上支座221和内层下支座222,内层上支座221和内层下支座222分别固定设置在橡胶隔震器23上下两端,且相背的两面分别与外层上支座211和外层下支座212的球冠面抵接,限位装置25包括环形的上限位器251和下限位器252,上限位器251和下限位器252分别设置在外层上支座211和外层下支座212的球冠面的边缘位置;
橡胶隔震器23包括减震筒231、钢板232和橡胶板233,减震筒231为钢骨硅胶柱,钢板232和橡胶板233交错设置在减震筒231中,钢板232和橡胶板233的中部贯穿设置有铅芯棒234,内层上支座和内层下支座上相对的两面均设置有卡槽,减震筒231的两端安装在卡槽中。
其中,如图3至图5所示,阻尼装置3包括支架31和润滑装置32,支架31的中部固定连接有第一滑轨331,支架31包括四个呈倒L形的且短臂一端朝向同一位置的杆件并且杆件中部与相邻杆件设置支撑横杆,第一滑轨331的上滑动连接有第二滑轨332,第二滑轨332远离第一滑轨331的一侧滑动连接有滑块333,滑块333的四周设置有润滑装置32,润滑装置32包括第一弹簧组341和润滑油桶35,第一弹簧组341的一端均与滑块333的一侧固定连接,第一弹簧组341远离滑块333的一端均固定连接有第二连杆组362,第二连杆组362远离弹簧的一端均转动连接有活动臂363,活动臂363远离第二连杆组362的一端转动连接有第一连杆组361,润滑油桶35包括为桶盖和桶体两部分,桶盖固定至第一连杆组361远离活动臂363的一端,桶体固定至支架31顶部并且朝向桶盖的一侧设置桶口,桶盖靠近桶体的一端开设多个环绕边缘均匀分布的通孔并连通有与第一滑轨和第二滑轨连通的管道,第一连杆组361远离活动臂363的一端与支架31的短臂一端分别与润滑油桶35的侧壁固定连接,润滑油桶35的桶盖侧面套设有限位环37,限位环37朝向润滑油桶35的桶体一侧通过竖杆与桶体固定连接,限位环37的内壁固定连接有第二弹簧组342,第二弹簧组342包括为四个均匀分布在限位环37内壁的第二弹簧,四个第二弹簧远离限位环37内壁的一端均与润滑油桶35的桶盖固定连接。
本实施例一的一种土木工程抗震结构可设置在房屋建筑的底面与地基之间或与地下建筑的顶部之间的位置,基底层1上的隔震装置2和阻尼装置3的数量以及位置分布根据使用的建筑结构的承重情况设计,其中,橡胶隔震器23的钢板232和橡胶板233优选的采用三块钢板232和两块橡胶板233交错叠放设置,也可根据受力需要设置其他层叠数量。
综上所述,本发明提供的一种土木工程抗震结构,在上部建筑与下部的建筑或地基之间设置抗震装置,发生震动时隔震装置将振动的能量集中并阻断能量向上部建筑传播,采用阻尼装置吸收耗散地震能量,抑制结构产生大的位移,同时帮助隔震装置快速复位,使上部建筑的地震反应大大减小,振动减轻不至破坏建筑结构,起到抗震效果,并且隔震装置具有球冠面的内支座和外支座可相对移动吸收竖向的拉力,使上部建筑在罕遇的强烈地震下也能够具有较高的安全性;通过位移传感器监测基底层与上层建筑之间的移动情况,及时提醒较大震动情况的发生,并且可通过监测数据判断隔震装置和阻尼装置的工作状态,及时的进行检修,保证抗震装置整体的可靠性。
以上所述仅为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换,或直接或间接运用在相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (7)
1.一种土木工程抗震结构,其特征在于,包括基底层、隔震装置和阻尼装置,所述基底层为与上部建筑结构底面积相同的现浇混凝土承压板,所述隔震装置和所述阻尼装置设置在所述基底层上且位于上部建筑下方;
所述隔震装置包括外支座、内支座、橡胶隔震器和复位弹簧,所述外支座包括上下对称设置的外层上支座和外层下支座,所述外层上支座和所述外层下支座相对的两面为圆心相对的球冠面,且相背的两面分别与上部建筑的底面和所述基底层相接,所述复位弹簧套接在所述橡胶隔震器外侧,所述内支座包括上下对称设置的内层上支座和内层下支座,所述内层上支座和所述内层下支座分别固定设置在所述橡胶隔震器上下两端,且相背的两面分别与所述外层上支座和所述外层下支座的球冠面抵接。
2.根据权利要求1所述的一种土木工程抗震结构,其特征在于,所述隔震装置还包括限位装置,所述限位装置包括环形的上限位器和下限位器,所述上限位器和所述下限位器分别设置在所述外层上支座和所述外层下支座的球冠面的边缘位置。
3.根据权利要求1所述的一种土木工程抗震结构,其特征在于,所述橡胶隔震器包括减震筒、钢板和橡胶板,所述钢板和所述橡胶板交错设置在所述减震筒中,所述钢板和所述橡胶板的中部贯穿设置有铅芯棒。
4.根据权利要求3所述的一种土木工程抗震结构,其特征在于,所述内层上支座和所述内层下支座上相对的两面均设置有卡槽,所述减震筒的两端安装在所述卡槽中。
5.根据权利要求3所述的一种土木工程抗震结构,其特征在于,所述减震筒为钢骨硅胶柱。
6.根据权利要求1所述的一种土木工程抗震结构,其特征在于,所述阻尼装置包括支架和润滑装置,所述支架的表面固定连接有第一滑轨,所述第一滑轨的表面滑动连接有第二滑轨,所述第二滑轨远离第一滑轨的一侧滑动连接有滑块,所述滑块的四周设置有润滑装置,所述润滑装置包括第一弹簧组和润滑油桶,所述第一弹簧组的一端均与滑块的一侧固定连接,所述第一弹簧组远离滑块的一端均固定连接有第二连杆组,所述第二连杆组远离弹簧的一端均转动连接有活动臂,所述活动臂远离所述第二连杆组的一端转动连接有第一连杆组,所述第一连杆组远离所述活动臂的一端与所述支架的顶部分别与所述润滑油桶的侧壁固定连接,所述润滑油桶靠近所述第一连杆组的位置设置有桶口,所述润滑油桶靠近所述第一连杆组的位置固定连接有限位环,所述限位环的内壁固定连接有第二弹簧组,所述第二弹簧组包括为四个均匀分布在限位环内壁的第二弹簧,四个所述第二弹簧远离限位环内壁的一端均与润滑油桶固定连接。
7.根据权利要求1所述的一种土木工程抗震结构,其特征在于,还包括位移传感器,所述位移传感器设置在所述基底层上且朝向上部建筑结构底面,所述位移传感器用于感测上部建筑结构的移动。
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