CN117127735A - 一种隔震层抗拉装置 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及建筑减隔震技术领域，尤其是涉及一种隔震层抗拉装置，其包括下基板、多个连接弹簧、下基座轨道板、环形轨道、两个滑块、径向滑动轨道、上部连接件、多个上锚筋和多个下锚筋；下基板通过各连接弹簧与下基座轨道板连接，各下锚筋的一端与下层结构连接，各下锚筋的另一端依次穿设在下基板和下基座轨道板上并与下基座轨道板固定；环形轨道设置在下基座轨道板背离下基板的一侧，各滑块均与环形轨道滑动连接，径向滑动轨道的两端分别固定在两个滑块上，上部连接件与径向滑动轨道滑动连接，各上锚筋的一端与上层结构连接，各上锚筋的另一端与上部连接件连接。本申请具有使得抗拉装置在满足抗拉要求的前提下不会限制更多的自由度的效果。
Description
技术领域
本申请涉及建筑减隔震技术的领域，尤其是涉及一种隔震层抗拉装置。
背景技术
为了降低地震对建筑结构的影响，需要在建筑结构中布置隔震层，隔震层将建筑结构分为上下两部分，当地震来临时隔震层起到缓冲作用以减轻地震对隔震层上部结构的影响。
通常情况下，在隔震层中布置隔震支座、粘滞阻尼器等，当发生地震时，隔震支座发生变形以降低地震对上部结构的损伤。但是在地震来临时隔震支座有时会出现拉应力，而我国《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010)明确要求隔震支座不宜出现拉应力，即使出现拉应力也应控制在1Mpa以下。因此，必须在隔震层安装具有竖向抗拉能力的抗拉装置，将拉力由抗拉装置承担，以降低隔震支座承受的拉应力。抗拉装置不应影响隔震支座水平和竖向隔震性能，只在建筑隔震层出现拉应力时，起到抗拉作用。
隔震层上下部分之间在地震来临时存在相对平动及相对扭转共计6个自由度，抗拉装置的作用为限制上下层结构之间发生分离即约束竖直方向的自由度，且仅约束竖直方向的分离作用。相关技术中记载的抗拉装置，参照图1，其包括上下两块法兰板1，两块法兰板1相对的表面均设置有导轨2，两个导轨2正交设置，每个导轨上滑动连接有限位器3，两个限位器3通过倒扣4连接在一起。使用时，抗拉装置和隔震橡胶支座配合在隔震层使用，发挥二者的协同作用。隔震层中的隔震橡胶支座可提供较大的耗能能力，抗拉装置能提高隔震层的竖向抗拉能力。但是，上述结构显然仅能满足上下层结构的平动，这样便为了达到抗拉的目的而限制了更多的自由度，导致降低了隔震层对地震的缓冲作用，同时在地震来临时容易对抗拉装置自身损伤。因此，如何使得抗拉装置在满足抗拉要求的前提下，还不会降低隔震层的缓冲效果是一个亟待解决的问题。
发明内容
为了使得抗拉装置在满足抗拉要求的前提下不会限制更多的自由度，以保证隔震层对地震的缓冲作用，本申请提供一种隔震层抗拉装置。
本申请提供的一种隔震层抗拉装置采用如下的技术方案：
一种隔震层抗拉装置，包括下基板、多个连接弹簧、下基座轨道板、环形轨道、滑块、径向滑动轨道、上部连接件、多个上锚筋和多个下锚筋；
所述下基板通过多个所述连接弹簧与所述下基座轨道板连接，各所述下锚筋的一端通过混凝土与下层结构连接，各所述下锚筋的另一端依次穿设在所述下基板和所述下基座轨道板上并与所述下基座轨道板固定；
所述环形轨道设置在所述下基座轨道板背离所述下基板的一侧，所述滑块设置有两个，两个所述滑块均与所述环形轨道滑动连接，所述径向滑动轨道的两端分别固定在两个所述滑块上，所述上部连接件与所述径向滑动轨道滑动连接，各所述上锚筋的一端通过混凝土与上层结构连接，各所述上锚筋的另一端与所述上部连接件连接。
通过采用上述技术方案，当地震发生时，各下锚筋的两端分别与下层结构和下基座轨道板连接，使得下基座轨道板和下基板紧密地连接到下层结构上，无法与下层结构分离；滑块与环形轨道滑动连接，即滑块与环形轨道之间无法产生竖直方向的移动；上部连接件仅与径向滑动轨道滑动连接，也无法产生竖直方向的移动；最后，上锚筋使得上部连接件紧密地连接到上层结构上，无法与上层结构分离，这样通过各个部件的综合作用实现了对上下层结构竖向分离位移的有效限制，避免隔震支座在地震来临时受到拉应力的作用。同时，在下基板、多个连接弹簧和下基座轨道板的作用下，可以实现垂直扭转的自由运动；滑块和环形轨道的滑动配合，径向滑动轨道和上部连接件的滑动配合，可以满足上下层结构发生相对平动的自由运动；这样，在避免了隔震支座在地震发生时受到拉应力作用的前提下，同时还满足了隔震层上层结构和下层结构的其他自由度运动，保证了隔震层对地震的缓冲作用。
可选的，所述上部连接件包括卡件、螺杆、紧固螺母和滑板，所述卡件的底部成型有供所述螺杆供穿出的通孔，所述滑板穿设在所述螺杆上，所述滑板靠近所述卡件的一侧与所述径向滑动轨道抵接，所述紧固螺母旋拧在所述螺杆上用于固定所述滑板。
通过采用上述技术方案，利用螺杆、滑板和紧固螺母的配合，实现了卡件与径向滑动轨道滑动连接，即满足水平平动的自由度。
可选的，所述卡件上成型有空腔，所述螺杆的扩大头位于所述空腔内，所述上部连接件还包括抗压轴承，所述抗压轴承位于所述空腔内，所述螺杆与所述抗压轴承转动连接。
通过采用上述技术方案，利用螺杆、抗压轴承以及卡件之间的配合，满足了上下层结构发生水平旋转的自由。
可选的，所述上部连接件还包括压缩弹簧，所述压缩弹簧位于所述空腔内，所述压缩弹簧的两端分别与所述卡件的顶部和所述螺杆的扩大头抵接。
通过采用上述技术方案，在压缩弹簧的作用下，保证螺杆扩大头下表面紧密贴合抗压轴承的上表面、抗压轴承的下表面紧密贴合空腔的底部，从而保证整体结构的紧凑性，避免出现可以上下移动的可能性。
可选的，所述滑板靠近所述径向滑动轨道的一侧成型有多个滚柱，所述滑板上还设置有两个与所述滑板垂直的限位板，两个所述限位板均与所述径向滑动轨道平行，两个所述限位板相靠近的一侧均与所述径向滑动轨道贴合。
通过采用上述技术方案，滚柱和限位板为滑板在径向滑动轨道上的滑动提供了基础，保证滑板滑动过程中的稳定性。
可选的，所述径向滑动轨道设置有两个，两个所述径向滑动轨道平行设置，所述螺杆位于两个所述径向滑动轨道之间。
通过采用上述技术方案，两个径向滑动轨道提高受力的均匀性，进一步提高滑动过程中的稳定性。
可选的，每个所述滑块上均成型有T形槽，所述环形轨道的横截面为T形。
通过采用上述技术方案，由于开设的T形槽，更加便于滑块和环形轨道的组合连接，同时滑块和环形轨道的T形设计，能够提高转动过程中的稳定性。
可选的，还包括加固板，所述下基座轨道板由对称的两部分组成，所述环形轨道由对称的两部分组成，所述下基座轨道板的两部分通过所述加固板实现组合。
通过采用上述技术方案，更加便于滑块和环形轨道的安装。
可选的，两个所述滑块之间设置有可伸缩的保护罩，所述保护罩罩设在所述环形轨道上。
通过采用上述技术方案，保护罩能够对环形轨道起到保护作用，以免灰尘等落在环形轨道上，从而影响滑块滑动。
可选的，还包括上基板，各所述上锚筋依次穿设在所述上基板和所述卡件上，所述上基板、所述卡件和各所述上锚筋通过紧固件紧固在一起。
通过采用上述技术方案，上基板一方面提高上锚筋的连接强度，另一方面可以利用上基板对空腔进行封堵，减小加工难度。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
本申请中通过滑轨基座、滑动部件、上部连接件的组合设计限制了隔震层上下两部分结构的分离位移，具体为：锚筋将下基座轨道板和下基板紧密地连接到下层结构上，使其无法与下层结构分离；滑块紧密地包裹环形轨道，两者之间无法发生除环向滑动外的任何相对运动；滑块又与径向滑动轨道连接在一起，两者无法发生相对运动；上部连接件中的滑板与径向滑动轨道滑动连接，两者仅可发生水平向相对滑动；螺杆及紧固螺母限制滑板与上部连接件中卡件的竖向分离作用；卡件通过锚筋及螺母被牢牢的固定在上层结构上，使其无法与上层结构分离。通过以上各个部件的综合作用实现了对上下层结构竖向分离位移的有效限制，起到了保护隔震支座的作用，即避免了隔震支座在地震发生时受到拉应力的作用，同时还满足了隔震层上层结构和下层结构的其他自由度运动，以保证隔震层对地震的缓冲作用；
本申请中，上层结构和下层结构在相同的平动范围条件下，本申请中的隔震层抗拉装置占有的隔震层空间更少，空间利用率更高；
本发明避免了隔震层设计过程中结构进入隔震层抗拉装置中的问题，本申请中的结构形式使得隔震层抗拉装置所需的空间更加明确，更易避免发生设计失误，从而影响抗拉装置的性能。
附图说明
图1是背景技术中的相关技术中记载的抗拉装置的结构示意图；
图2是本申请中的隔震层抗拉装置的结构示意图；
图3是本申请中的隔震层抗拉装置将上锚筋、下锚筋和保护罩隐藏后的结构示意图；
图4是本申请中的滑轨基座的结构示意图；
图5是本申请中的滑块和固定块的安装结构示意图；
图6是本申请中的隔震层抗拉装置的正视图；
图7是本申请中的上部连接件将部分卡件隐藏后的结构示意图；
图8是常规抗拉支座相对平动范围与其自身所需的结构空间的比例示意图；
图9是本申请中的隔震层抗拉装置相对平动范围与其自身所需的结构空间的比例示意图。
附图标记说明：1、法兰板；2、导轨；3、限位器；4、倒扣；5、上锚筋；6、下锚筋；7、上部连接件；71、卡件；711、壳体；712、顶板；713、耳板；714、空腔；72、螺杆；73、紧固螺母；74、滑板；75、抗压轴承；76、压缩弹簧；8、滑动组件；81、环形轨道；82、径向滑动轨道；83、滑块；9、滑轨基座；91、下基板；92、连接弹簧；93、下基座轨道板；10、凹槽；11、T形槽；12、保护罩；13、加固板；14、固定块；15、滚柱；16、限位板；17、上基板。
具体实施方式
以下结合附图2-9对本申请做进一步详细说明。
本申请实施例公开一种隔震层抗拉装置，参照图2和图3，隔震层抗拉装置包括上锚筋5、下锚筋6、上部连接件7、滑动组件8和滑轨基座9，其中滑动组件8包括环形轨道81、径向滑动轨道82和两个滑块83，下锚筋6的一端通过混凝土连接到下层结构中，下锚筋6的另一端连接到滑轨基座9上，环形轨道81安装在滑轨基座9上，两个滑块83均滑动连接在环形轨道81上，径向滑动轨道82的两端分别固定在两个滑块83上，上部连接件7与径向滑动轨道82滑动连接，上锚筋5的一端通过混凝土与上层结构连接，上锚筋5的另一端与上部连接件7连接。
当地震发生时，下锚筋6使得滑轨基座9连接到下层结构上，本装置便无法与下层结构分离；滑块83与环形轨道81滑动连接，即滑块83与环形轨道81之间仅可以实现滑动连接，上部连接件7仅与径向滑动轨道82滑动连接，这样便在无法产生竖直方向的移动的同时还满足了上下层结构发生水平相对平动的自由；上锚筋5使得上部连接件7连接到上层结构上，本装置便无法与上层结构分离。这样通过各个部件的综合作用避免了隔震支座在地震来临时受到拉应力的作用，同时还满足了隔震层上层结构和下层结构的其他自由度运动。
具体的，参照图2和图3，滑轨基座9包括下基板91、多个连接弹簧92和下基座轨道板93，下基板91通过多个连接弹簧92与下基座轨道板93连接，多个连接弹簧92呈矩形阵列均匀排布，下锚筋6远离下层结构的一端依次穿设在下基板91和下基座轨道板93上。本实施例中，下锚筋6的端部加工有螺纹，当下锚筋6穿过下基座轨道板93后通过螺母紧固。首先，下锚筋6将下基板91和下基座轨道板93连接到下层结构中，同时在下基板91、多个连接弹簧92和下基座轨道板93的共同作用下，当上下层结构发生垂直相对转动时，下基板91与下基座轨道板93之间的多个弹簧发生不同程度的压缩，以实现垂直扭转的自由运动。
参照图2和图3，为了便于安装固定各个连接弹簧92，下基板91和下基座轨道板93上均加工有凹槽10，连接弹簧92的两端分别置于凹槽10内，以便于定位和限制其移动。当然，各连接弹簧92均为高强度弹簧。可以理解的是，下基板91和下基座轨道板93上均预先开设有通孔，便于下锚筋6的穿设和定位。
参照图4和图5，环形轨道81安装在下基座轨道板93背离下基板91的一侧，每个滑块83呈扇形，每个滑块83上均成型有T形槽11，环形轨道81的横截面为T形，利用T形槽11和环形轨道81的配合，滑块83可以嵌设在环形轨道81上且与环形轨道81滑动连接。由于开设的T形槽11，更加便于滑块83和环形轨道81的组合连接，同时滑块83和环形轨道81的T形设计，在满足上下层结构在一定范围内的自由平动的前提下，还能够提高转动过程中的稳定性。
参照图2和图3，两个滑块83之间还连接有可伸缩的保护罩12，保护罩12罩设在环形轨道81上。保护罩12能够阻挡灰尘等掉落在环形轨道81表面上，避免因为灰尘等杂物而影响滑块83的转动。保护罩12可以采用波纹管、塑料管等，本实施例中，对保护罩12的类型不做具体说明。
参照图3和图4，为了便于滑块83和环形轨道81组合，下基座轨道板93由对称的两部分组成，环形轨道81由对称的两部分组成，隔震层抗拉装置还包括加固板13，下基座轨道板93的两部分通过加固板13实现组合，具体的，可以通过螺栓将下基座轨道板93的两部分和加固板13实现固定。当下基座轨道板93的两部分通过加固板13实现组合后，环形轨道81的两部分也组合在一起形成闭合的环形的轨道。操作时，将两个滑块83分别连接在环形轨道81上，然后将两部分整合在一起即可。
需要说明的是，参照图4和图5，为了便于将径向滑动轨道82固定在滑块83上，每个滑块83的上表面均固定有固定块14，径向滑动轨道82的两端分别固定在两个固定块14上。
进一步地，参照图6和图7，上部连接件7包括卡件71、螺杆72、紧固螺母73和滑板74，其中卡件71包括壳体711和顶板712，顶板712水平设置在壳体711的顶部，顶板712用于穿设固定上锚筋5，壳体711内成型有空腔714，卡件71的底部开设有与空腔714连通的用于穿设螺杆72的通孔，螺杆72的扩大头位于空腔714内，滑板74穿设在螺杆72上，滑板74靠近卡件71的一侧与径向滑动轨道82抵接，紧固螺母73旋拧在螺杆72上用于固定滑板74。利用螺杆72、滑板74和紧固螺母73的配合，实现了卡件71与径向滑动轨道82滑动连接，即满足水平平动的自由度。
参照图3和图7，为了提高上部连接件7滑动过程中的稳定性，径向滑动轨道82设置有两个，两个径向滑动轨道82平行设置，螺杆72位于两个径向滑动轨道82之间。两个径向滑动轨道82可以提高受力的均匀性，从而进一步提高滑动过程中的稳定性。
特别地，参照图3和图7，滑板74靠近径向滑动轨道82的一侧成型有多个滚柱15，滚柱15为滑板74在径向滑动轨道82上的滑动提供了基础。滑板74上还设置有两个与滑板74垂直的限位板16，两个限位板16均与径向滑动轨道82平行，两个限位板16相靠近的一侧均与径向滑动轨道82贴合，在限位板16的作用下，可以保证滑板74滑动过程中不会出现位置偏移，稳定性得到提高。
参照图7，上部连接件7还包括抗压轴承75，抗压轴承75位于空腔714内，螺杆72与抗压轴承75转动连接。利用螺杆72、抗压轴承75以及卡件71之间的配合，满足了上下层结构发生水平旋转的自由。本实施例中，抗压轴承75设置有两个，两个抗压轴承75分别位于螺杆72的扩大头的上下两侧，且均与螺杆72的扩大头抵接。
参照图7，上部连接件7还包括压缩弹簧76，压缩弹簧76位于空腔714内，压缩弹簧76的两端分别与卡件71的顶部和抗压轴承75抵接，即间接地与螺杆72的扩大头抵接。在压缩弹簧76的作用下，保证螺杆72扩大头下表面紧密贴合抗压轴承75的上表面、抗压轴承75的下表面紧密贴合空腔714的底部，从而保证整体结构的紧凑性，避免出现可以上下移动的可能性。
当然，参照图6和图7，为了便于对空腔714的顶部进行封堵，隔震层抗拉装置还包括上基板17，各上锚筋5依次穿设在上基板17和卡件71上，上基板17、卡件71和各上锚筋5通过紧固件紧固在一起。具体的，各上锚筋5的端部均加工有螺纹，通过螺纹和螺母配合实现固定。上基板17一方面提高上锚筋5的连接强度，另一方面可以直接利用上基板17对空腔714进行封堵，减小加工难度。
参照图6和图7，为了便于抗压轴承75、螺杆72和压缩弹簧76的安装，卡件71也由对称的两部分组成，卡件71的两部分通过螺栓连接紧固在一起。为了便于固定，卡件71还包括耳板713，耳板713设置在壳体711的周面上，将两个耳板713对齐，通过螺栓紧固在一起便实现了固定。
参照图8和图9，需要特别指出的是，在上下层结构相同的平动范围条件下，本申请中的装置占有的隔震层空间更少，空间利用率更高。具体的，假定下层结构固定，假定均实现半径0.5米的相对平动范围，按需完成相应的抗拉支座的设计后，常规的抗拉支座的相对平动范围即为圆形区域面积，所需结构空间即为整体的区域面积，常规的抗拉支座的相对平动范围占所需结构空间的比例约为39.35%，而本申请中的抗拉装置的相对平动范围即为中心的圆形区域面积，所需结构空间即为整个矩形的区域面积，本申请中的抗拉装置的相对平动范围占所需结构空间的比例约为54.51%。因此，相同平动范围条件下，本申请的抗拉装置相对于常规的抗拉支座所需空间节省了约27.82%，使得空间利用率更高。
本申请中的隔震层抗拉装置还避免了隔震层设计过程中结构进入隔震层抗拉装置中的问题，本申请中的结构形式使得隔震层抗拉装置所需的空间更加明确，更易避免发生设计失误，从而影响隔震层抗拉装置的性能。
需要说明的是，上锚筋5和下锚筋6的数量需要根据实际情况进行布设，需要满足隔震层中的强度要求。
本申请实施例一种隔震层抗拉装置的实施原理为：当地震发生时，各下锚筋6使得下基座轨道板93和下基板91紧密地连接到下层结构上，本装置便无法与下层结构分离；滑块83与环形轨道81滑动连接，即滑块83与环形轨道81之间仅可以实现滑动连接，上部连接件7仅与径向滑动轨道82滑动连接，这样便在无法产生竖直方向的移动的同时还满足了上下层结构发生水平相对平动的自由；螺杆72、抗压轴承75和卡件71的配合，在保证不会产生竖直位移的前提下，满足了上下层结构发生水平旋转的自由；最后，上锚筋5使得上部连接件7紧密地连接到上层结构上，无法与上层结构分离。这样通过各个部件的综合作用实现了对上下层结构竖向分离位移的有效限制，避免隔震支座在地震来临时受到拉应力的作用，同时还满足了隔震层上层结构和下层结构的其他自由度运动，保证了隔震层对地震的缓冲作用。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种隔震层抗拉装置，其特征在于：包括下基板(91)、多个连接弹簧(92)、下基座轨道板(93)、环形轨道(81)、滑块(83)、径向滑动轨道(82)、上部连接件(7)、多个上锚筋(5)和多个下锚筋(6)；
所述下基板(91)通过多个所述连接弹簧(92)与所述下基座轨道板(93)连接，各所述下锚筋(6)的一端通过混凝土与下层结构连接，各所述下锚筋(6)的另一端依次穿设在所述下基板(91)和所述下基座轨道板(93)上并与所述下基座轨道板(93)固定；
所述环形轨道(81)设置在所述下基座轨道板(93)背离所述下基板(91)的一侧，所述滑块(83)设置有两个，两个所述滑块(83)均与所述环形轨道(81)滑动连接，所述径向滑动轨道(82)的两端分别固定在两个所述滑块(83)上，所述上部连接件(7)与所述径向滑动轨道(82)滑动连接，各所述上锚筋(5)的一端通过混凝土与上层结构连接，各所述上锚筋(5)的另一端与所述上部连接件(7)连接。
2.根据权利要求1所述的隔震层抗拉装置，其特征在于：所述上部连接件(7)包括卡件(71)、螺杆(72)、紧固螺母(73)和滑板(74)，所述卡件(71)的底部成型有供所述螺杆(72)供穿出的通孔，所述滑板(74)穿设在所述螺杆(72)上，所述滑板(74)靠近所述卡件(71)的一侧与所述径向滑动轨道(82)抵接，所述紧固螺母(73)旋拧在所述螺杆(72)上用于固定所述滑板(74)。
3.根据权利要求2所述的隔震层抗拉装置，其特征在于：所述卡件(71)上成型有空腔(714)，所述螺杆(72)的扩大头位于所述空腔(714)内，所述上部连接件(7)还包括抗压轴承(75)，所述抗压轴承(75)位于所述空腔(714)内，所述螺杆(72)与所述抗压轴承(75)转动连接。
4.根据权利要求3所述的隔震层抗拉装置，其特征在于：所述上部连接件(7)还包括压缩弹簧(76)，所述压缩弹簧(76)位于所述空腔(714)内，所述压缩弹簧(76)的两端分别与所述卡件(71)的顶部和所述螺杆(72)的扩大头抵接。
5.根据权利要求2所述的隔震层抗拉装置，其特征在于：所述滑板(74)靠近所述径向滑动轨道(82)的一侧成型有多个滚柱(15)，所述滑板(74)上还设置有两个与所述滑板(74)垂直的限位板(16)，两个所述限位板(16)均与所述径向滑动轨道(82)平行，两个所述限位板(16)相靠近的一侧均与所述径向滑动轨道(82)贴合。
6.根据权利要求2所述的隔震层抗拉装置，其特征在于：所述径向滑动轨道(82)设置有两个，两个所述径向滑动轨道(82)平行设置，所述螺杆(72)位于两个所述径向滑动轨道(82)之间。
7.根据权利要求1所述的隔震层抗拉装置，其特征在于：每个所述滑块(83)上均成型有T形槽(11)，所述环形轨道(81)的横截面为T形。
8.根据权利要求1所述的隔震层抗拉装置，其特征在于：还包括加固板(13)，所述下基座轨道板(93)由对称的两部分组成，所述环形轨道(81)由对称的两部分组成，所述下基座轨道板(93)的两部分通过所述加固板(13)实现组合。
9.根据权利要求1所述的隔震层抗拉装置，其特征在于：两个所述滑块(83)之间设置有可伸缩的保护罩(12)，所述保护罩(12)罩设在所述环形轨道(81)上。
10.根据权利要求2所述的隔震层抗拉装置，其特征在于：还包括上基板(17)，各所述上锚筋(5)依次穿设在所述上基板(17)和所述卡件(71)上，所述上基板(17)、所述卡件(71)和各所述上锚筋(5)通过紧固件紧固在一起。
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