CN113818713A - 一种适用于传统房屋木檩的减震加固装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及建筑工程抗震技术领域，尤其涉及一种适用于传统房屋木檩的减震加固装置，包括呈方形的钢垫片，所述钢垫片的中部设有用于放置木檩的钢圈；所述钢垫片由左限位件和右限位件焊接组合而成，所述左限位件的右端中部和右限位件的左端中部设有呈半圆形的凹槽，两个所述凹槽对接组合成圆孔，所述圆孔的两侧内壁上设有阻尼限位器，所述钢圈的外壁与所述阻尼限位器相连。本发明能够限制木檩条的过大位移，通过减震限位装置的内部形变、限位装置的挤压变形作用来消耗地震输入的能量，减小木檩的损伤程度，并且地震过后随着减震限位装置的恢复作用，装置能复位到原来的形态继续工作。
Description
技术领域
本发明涉及建筑工程抗震技术领域，尤其涉及一种适用于传统房屋木檩的减震加固装置。
背景技术
房屋木檩在房屋抗震与固定中起着至关重要的作用，我国传统小式木结构房屋，普遍存在结构老旧、木构件格质老化、槽朽、开裂、有节疤或下垂较大等问题。也有些结构简陋、构件细小，不符合设计要求。由于上述结构缺陷的存在，往往引起凛条折断、房屋塌顶，造成人民生命财产的损失。为了保证房屋的使用安全，可通过加固适当提高木檩承载能力，以弥补上述结构缺陷。加固方法一般可分为两类。一类是补强加固，通过加固恢复结构的承载力，保证在相当长的时间内安全使用;另一类是临时性措施，加固后的结构不具有结构应有的承载力，只是防止房屋突然倒塌，加固后还须经常观察，出现问题后及时补救。s我国目前在建和已建房屋数目已经十分可观，随着房屋的建设量越来越多，房屋木檩的防护和加固工作就显得尤为重要，特别是我国有多个地区处于地震多发地带，地震对房屋木檩防落梁造成的破坏，对经济造成的损失都是巨大的，仅靠木檩提供有限的纵向刚度，在地震作用下木檩易发生滑移甚至脱落，墙体极易发生外闪，但传统抗震加固方法存在施工复杂，工期长，加固费用高等问题。
针对上述不足，本发明提出一种适用于传统房屋木檩的减震加固装置，在地震来临时，既能在多个方向限制上部木檩的位移，又能有效地缓冲耗能，限制梁体大幅度位移的同时减少挡块自身受损。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种适用于传统房屋木檩的减震加固装置，在地震来临时，既能在多个方向限制上部木檩的位移，又能有效地缓冲耗能，限制梁体大幅度位移的同时减少挡块自身受损。
为了实现本发明的目的,本发明采用的技术方案为：
本发明公开了一种适用于传统房屋木檩的减震加固装置，包括呈方形的钢垫片，所述钢垫片的中部设有用于放置木檩的钢圈；所述钢垫片由左限位件和右限位件焊接组合而成，所述左限位件的右端中部和右限位件的左端中部设有呈半圆形的凹槽，两个所述凹槽对接组合成圆孔，所述圆孔的两侧内壁上设有阻尼限位器，所述钢圈的外壁与所述阻尼限位器相连。
所述阻尼限位器包括阻尼器主体、抗拉压挡块、固定钢板和阻尼侧板，所述阻尼器主体呈方形结构固定于所述钢圈两侧外壁上，所述抗拉压挡块呈方形结构固定于阻尼器主体的上表面和下表棉上；所述固定钢板由纵向板和两块平行设置的横向板组成，所述纵向板的外壁通过弹簧与所述圆孔的内壁固定连接，两块所述横向板的内端与所述纵向板的内壁相连，所述抗拉压挡块与所述横向板的内壁顶紧接触；两块所述阻尼侧板呈“L”形结构，其上端与所述圆孔的内壁相连，其下端与所述横向板的外壁之间顶紧接触，且所述阻尼侧板的下端外壁与所述纵向板的内壁之间设有间隙，所述固定钢板的长度大于两块所述抗拉压挡块的尾端间距。
所述钢圈的外壁顶部与底部连接有两根组成“V”形结构的转动杆，两根所述转动杆的内端与固定于所述钢圈外壁上的转动铰支座铰接，两者的外端内壁之间连接有若干碳素弹簧，两者的外端前壁上通过销轴铰接有碰撞圆筒，所述碰撞圆筒的外壁上设有钢齿，所述圆孔的内壁顶部与底部设有与所述钢齿匹配啮合的波形钢锯齿。
所述碰撞圆筒包括外筒、连接块和内筒，所述内筒设置于所述外筒内部，且两者同轴，所述外筒和内筒之间等角度安装有四个连接块，所述内筒与固定于所述转动杆外端前壁上的销轴铰接。
所述钢圈的内壁上设有橡胶圆环，所述橡胶圆环的外径与所述钢圈的内径相等，其内圈套装于所述木檩的外部。
所述固定钢圈为低屈服强度钢制成，所述橡胶圆环为聚氨酯橡胶制成。
所述左限位件和右限位件的上、下表面内端设有限位块，所述限位块的中部设有固定销栓，所述固定销栓依次穿过限位块连接左限位件与右限位件。
所述左限位件和右限位件的前壁两侧均设有通过销栓铆接的第二限位块。
本发明的有益效果在于：
1.在中小地震作用下，较小的碰撞力使得限位装置中的耗能型低屈服点钢处在弹性阶段，该阶段与普通钢筋混凝土挡块相似，属刚性碰撞；但在大地震作用下，较大的碰撞力会使耗能型低屈服点钢进入塑性阶段，此时碰撞属柔性碰撞，不仅可以有效减小碰撞区的局部损坏和减小传递到木檩的损坏，还可以依靠挡块块体中耗能型低屈服点钢板的塑性变形，消耗一部分地震能量，减小地震对其他构件的损坏，同时依靠两个对半开焊接的限位件，确保了整个装置不会发生大幅度位移，另一方面，粘接在木檩上的圆环本质上为聚氨酯橡胶（UR），在地震时可在木檩和钢圈之间振动，吸收地震能量，同时利用橡胶材料的缓冲特性可以大大减小碰撞力，依靠橡胶缓冲块的塑性变形消耗掉一部分地震能量。
2.本装置存在的阻尼限位器、V型转动杆以及碳素弹簧皆拥有一定的自我复原能力，能够保证在发生中小地震时对木檩产生的小位移进行复位作用，且能够加快在大地震中木檩损坏后的修复进程。
3.本装置含有的限位装置本体，低屈服强度钢圈，限位弹簧，碰撞圆筒，啮合齿轮，聚氨酯橡胶圆环，阻尼限位器等结构。在地震发生时，能够有效的将地震作用于木檩的能量转化为弹性势能，热能，从而保证木檩的损坏在合理范围。
4.本发明结构简单，制作简便，抗震效果良好。
附图说明
图1为本发明的主视图；
图2为本发明的结构示意图；
图3为本发明中阻尼限位器的结构示意图；
图4为本发明中部分结构示意图。
具体实施方式
下面对本发明进一步说明：
请参阅图1-4，
本发明公开了一种适用于传统房屋木檩的减震加固装置，包括呈方形的钢垫片1，所述钢垫片1的中部设有用于放置木檩2的钢圈3；所述钢垫片1由左限位件4和右限位件5焊接组合而成，所述左限位件4的右端中部和右限位件5的左端中部设有呈半圆形的凹槽，两个所述凹槽对接组合成圆孔，所述圆孔的两侧内壁上设有阻尼限位器6，所述钢圈3的外壁与所述阻尼限位器6相连，具有构造简单、方便施工、产品与施工质量有保障、经济环保等优点，加固的房屋在地震荷载作用下其门窗洞口、山墙顶部以及纵横墙交接处等位置的裂缝均大幅度减少。同时，该减震限位装置显著改善了房屋在地震作用下的屋面荷载传递路径，有效降低了结构的局部应力集中现象。
所述阻尼限位器6包括阻尼器主体16、抗拉压挡块17、固定钢板18和阻尼侧板19，所述阻尼器主体16呈方形结构固定于所述钢圈3两侧外壁上，所述抗拉压挡块17呈方形结构固定于阻尼器主体16的上表面和下表棉上；所述固定钢板18由纵向板181和两块平行设置的横向板182组成，所述纵向板181的外壁通过弹簧20与所述圆孔的内壁固定连接，两块所述横向板182的内端与所述纵向板181的内壁相连，所述抗拉压挡块17与所述横向板182的内壁顶紧接触；两块所述阻尼侧板19呈“L”形结构，其上端与所述圆孔的内壁相连，其下端与所述横向板182的外壁之间顶紧接触，且所述阻尼侧板19的下端外壁与所述纵向板181的内壁之间设有间隙，所述固定钢板18的长度大于两块所述抗拉压挡块17的尾端间距。
所述钢圈3的外壁顶部与底部连接有两根组成“V”形结构的转动杆11，两根所述转动杆11的内端与固定于所述钢圈3外壁上的转动铰支座铰接，两者的外端内壁之间连接有若干碳素弹簧12，两者的外端前壁上通过销轴铰接有碰撞圆筒13，所述碰撞圆筒13的外壁上设有钢齿，所述圆孔的内壁顶部与底部设有与所述钢齿匹配啮合的波形钢锯齿14。
所述碰撞圆筒13包括外筒21、连接块22和内筒23，所述内筒23设置于所述外筒21内部，且两者同轴，所述外筒21和内筒23之间等角度安装有四个连接块22，所述内筒23与固定于所述转动杆11外端前壁上的销轴铰接；所述碰撞圆筒整体所用的材料都为低屈服强度钢，以便碰撞时产生较大的变形，消耗地震能量。
所述钢圈3的内壁上设有橡胶圆环10，所述橡胶圆环10的外径与所述钢圈3的内径相等，其内圈套装于所述木檩2的外部；所述固定钢圈3为低屈服强度钢制成，所述橡胶圆环10为聚氨酯橡胶制成，其材料采用的是聚氨酯橡胶，优点是耐磨性好、弹性好、缓冲减震效果好。
所述左限位件4和右限位件5的上、下表面内端设有限位块7，所述限位块7的中部设有固定销栓8，所述固定销栓8依次穿过限位块7连接左限位件4与右限位件5，增加左限位件4和右限位件5之间的连接强度。
所述左限位件4和右限位件5的前壁两侧均设有通过销栓铆接的第二限位块9，进一步增加左限位件4和右限位件5之间的连接强度。
工作原理：在地震中，木檩2主梁发生顺向移动，带动位于钢圈两侧的阻尼限位器6分别承受轴向拉压力，产生较大的阻尼，同时，位于阻尼器主体(16)上固定的两个抗拉压挡块17与固定钢板18的横向板182的内壁之间发生相对位移，产生摩擦，从而限制了木檩的相对较大位移，当地震强度继续增大时，固定钢板18被抗拉压挡块17带动着一起发生偏移，固定钢板18与阻尼侧板19发生摩擦，并挤压弹簧20与左、右限位件内壁之间发生挤压变形，进一步将地震的能量转化为弹性势能，并确保阻尼器主体16受力状态仍保持在轴向，使得总体结构受力良好，且不易被剪切破坏；若木檩2与钢垫片1发生竖向相对位移时，阻尼器主体16一起配合转动，使得连接块发生屈服变形，消耗地震能量，且抗拉压挡块(17)的限制作用，以及钢圈3内的聚氨酯橡胶圆环10的缓冲作用，其材料采用的是聚氨酯橡胶，优点是耐磨性好、弹性好、缓冲减震效果好，当竖向位移较大时，V型的转动杆11开合，使位于转动杆11之间的若干碳素弹簧12发生拉伸变形，碳素弹簧12是由均匀分布的小型弹簧组成，如此可以增大受力面积，并带动着位于转动杆11顶部的碰撞圆筒13配合转动，所述碰撞圆筒13的外锯齿与限位件内壁钢锯齿发生啮合转动，碳素弹簧12的变形会对转动杆11施加反向弹力作用，一定程度阻碍转动杆11的转动，同时把一部分地震能量转化为弹性势能，并通过钢锯齿之间的摩擦，将更多的能量转化为内能。
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 (8)
1.一种适用于传统房屋木檩的减震加固装置，其特征在于：包括呈方形的钢垫片（1），所述钢垫片（1）的中部设有用于放置木檩（2）的钢圈（3）；所述钢垫片（1）由左限位件（4）和右限位件（5）焊接组合而成，所述左限位件（4）的右端中部和右限位件（5）的左端中部设有呈半圆形的凹槽，两个所述凹槽对接组合成圆孔，所述圆孔的两侧内壁上设有阻尼限位器（6），所述钢圈（3）的外壁与所述阻尼限位器（6）相连。
2.根据权利要求1所述的一种适用于传统房屋木檩的减震加固装置，其特征在于：所述阻尼限位器（6）包括阻尼器主体（16）、抗拉压挡块（17）、固定钢板（18）和阻尼侧板（19），所述阻尼器主体(16)呈方形结构固定于所述钢圈（3）两侧外壁上，所述抗拉压挡块（17）呈方形结构固定于阻尼器主体(16)的上表面和下表棉上；所述固定钢板（18）由纵向板（181）和两块平行设置的横向板（182）组成，所述纵向板（181）的外壁通过弹簧（20）与所述圆孔的内壁固定连接，两块所述横向板（182）的内端与所述纵向板（181）的内壁相连，所述抗拉压挡块（17）与所述横向板（182）的内壁顶紧接触；两块所述阻尼侧板（19）呈“L”形结构，其上端与所述圆孔的内壁相连，其下端与所述横向板（182）的外壁之间顶紧接触，且所述阻尼侧板（19）的下端外壁与所述纵向板（181）的内壁之间设有间隙，所述固定钢板（18）的长度大于两块所述抗拉压挡块（17）的尾端间距。
3.根据权利要求2所述的一种适用于传统房屋木檩的减震加固装置，其特征在于：所述钢圈（3）的外壁顶部与底部连接有两根组成“V”形结构的转动杆（11），两根所述转动杆（11）的内端与固定于所述钢圈（3）外壁上的转动铰支座铰接，两者的外端内壁之间连接有若干碳素弹簧（12），两者的外端前壁上通过销轴铰接有碰撞圆筒（13），所述碰撞圆筒（13）的外壁上设有钢齿，所述圆孔的内壁顶部与底部设有与所述钢齿匹配啮合的波形钢锯齿（14）。
4.根据权利要求3所述的一种适用于传统房屋木檩的减震加固装置，其特征在于：所述碰撞圆筒（13）包括外筒（21）、连接块（22）和内筒（23），所述内筒（23）设置于所述外筒（21）内部，且两者同轴，所述外筒（21）和内筒（23）之间等角度安装有四个连接块（22），所述内筒（23）与固定于所述转动杆（11）外端前壁上的销轴铰接。
5.根据权利要求4所述的一种适用于传统房屋木檩的减震加固装置，其特征在于：所述钢圈（3）的内壁上设有橡胶圆环（10），所述橡胶圆环（10）的外径与所述钢圈（3）的内径相等，其内圈套装于所述木檩（2）的外部。
6.根据权利要求5所述的一种适用于传统房屋木檩的减震加固装置，其特征在于：所述固定钢圈（3）为低屈服强度钢制成，所述橡胶圆环（10）为聚氨酯橡胶制成。
7.根据权利要求1所述的一种适用于传统房屋木檩的减震加固装置，其特征在于：所述左限位件（4）和右限位件（5）的上、下表面内端设有限位块（7），所述限位块（7）的中部设有固定销栓（8），所述固定销栓（8）依次穿过限位块（7）连接左限位件（4）与右限位件（5）。
8.根据权利要求7所述的一种适用于传统房屋木檩的减震加固装置，其特征在于：所述左限位件（4）和右限位件（5）的前壁两侧均设有通过销栓铆接的第二限位块（9）。
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