CN205421356U - 一种桩基础多维减震控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种桩基础多维减震控制装置，包括一个增加桩基剪切力和抗沉降的楔形桩头以及安装在楔形桩头圆柱形空腔内的基础减震控制装置，楔形桩头为基础减震控制装置提供工作空间；基础减震控制装置包括一个由顶板、侧板、底板围成的空腔，顶板设有开口，底板固定连接在楔形桩头上，在空腔内安装有一个能水平滑动的减震盒，所述的减震盒顶部安装有橡胶支座，所述的橡胶支座上端与承载板相连；且在侧板上安装有与减震盒相连的弹簧阻尼元件。

Description

一种桩基础多维减震控制装置

技术领域

本实用新型涉及桩基础减震控制领域，尤其涉及一种减小高耸结构振动响应的桩基础多维减震控制装置。

背景技术

随着现代社会的发展，建筑产业进入快速的发展时期，建筑的高度和复杂程度不断增加。地震灾害中惨痛的伤亡代价以及人们安全意识的提高，确保建筑结构在地震作用下的安全运行具有十分重要的意义。多次震害实例表明，基础抗震性能差的高耸结构，在地震发生时，往往造成灾难性的后果，如1994年美国Northridge地震，输电线路中多座输电塔发生严重倒塌破坏，其中由于基础部分发生破坏导致输电塔倒塌的情况占大多数。

传统抗震方法通常以提高结构本身和基础的承载力来解决抗震问题，例如，采用增加构件强度、增加结构阻尼或提高基础承载力来提高其抗震性能。然而，增加构件强度，构件质量也随之增加，进一步导致结构遭受的地震作用也增加。增加结构阻尼调整结构振动频率，降低地震作用的收效不大。盲目的单一提高基础承载力来提高抗震性能又会造成不必要的浪费。实际上，传统的高耸结构，如输电塔-线耦合体系，地震时输电塔与基础仍然嵌固在一起，地震力沿结构向上传递的效率很高，使结构本身产生较大的地震响应从而导致破坏。因此，高耸结构传统抗震方法，仅仅增加结构强度、结构阻尼或提高基础承载力并不能有效提高高耸结构的抗震能力，特别是当遭遇严重的破坏性地震时更是如此。因此切断或减弱地震力向上部结构传递的效率，降低上部结构的地震响应，从基础上减小震害，才能保证建筑结构在地震作用下的安全运行。

地震时地面运动对建筑物的作用是多分量的，共有六维分量，其中包括三个平动分量和三个转动分量。无论是规则结构还是不规则结构，多维地震作用下的结构响应要比单向水平地震作用下的结构响应大，尤其是对于不规则结构而言，影响更为严重。传统的隔震装置如隔震支座只能减小或者隔断水平向的震动分量，通常而言，高耸结构的自振周期较长，采用基础隔震后存在抗倾覆和隔震支座受拉的问题，一般认为，桩基具有良好的抗震性能，房屋建筑桩基本身的震害较少，如在同一场地，设有桩基的建筑地震附加沉降较小、结构震害较轻等现象。正是在这种前提下，本文提出一种桩基础多维减震控制装置，在利用桩基础的良好抗震性能的基础上增加减震控制装置，实现对上部结构的多维减震控制，从而优化传统隔震装置只能进行单一水平方向减震控制及其存在的抗倾覆和支座受拉问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是为高耸结构提供一种桩基础多维减震控制的装置，主要对结构在外部环境荷载激励下水平各向和竖向的振动进行控制。

为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：

桩基础多维减震控制装置，包括一个增加桩基剪切力和抗沉降的楔形桩头以及安装在楔形桩头圆柱形空腔内的基础减震控制装置，所述的楔形桩头为基础减震控制装置提供工作空间；所述的基础减震控制装置包括一个由顶板、侧板、底板围成的空腔，顶板设有开口，底板固定连接在楔形桩头上，在空腔内安装有一个能水平滑动的减震盒，所述的减震盒顶部安装有橡胶支座，所述的橡胶支座上端与承载板相连；且在侧板上安装有与减震盒相连的弹簧阻尼元件。

进一步的，所述的减震盒由上下安装在一起的运动板和固定板组成，固定板安装在底板上，运动板的侧壁与侧板之间放射状布置弹簧阻尼元件，弹簧阻尼元件的一端与运动板外壁相固定，另一端与侧壁内壁相连接，弹簧阻尼元件其作用是限位、复位、耗能以及减震，在发生大震时，弹簧阻尼元件可有效减缓塔体受到的破坏力以达到抗震的目的。

进一步的，所述的侧板的内壁上还设置有碰撞缓冲元件，该碰撞缓冲元件为环形橡胶条，在运动板与其碰撞时起缓冲保护作用减轻水平机构与底座侧壁发生碰撞时的冲击力并且可有效地耗散能量。

进一步的，所述的楔形桩头内有圆柱形中空，用于为基础减震控制装置提供工作空间。

所述的基础减震控制装置封装在楔形桩头的圆柱形中空内。

进一步的，所述的运动板为减震盒上部可滑动结构，所述的运动板通过抗剪螺栓与减震盒底部的固定板相连，在小震时以此限制运动板与固定板之间的相对运动，当发生大震时抗剪螺栓被剪断，此时减震盒开始工作。

进一步的，所述的顶板开有可供连接上部结构的开孔。

进一步的，所述的承载板为圆形厚钢板，其顶端与上部结构相连。

进一步的，所述的橡胶支座梅花形布置在运动板上，其上下底座边缘均匀布置螺孔通过锚固螺栓与运动板、承载板相连。

进一步的，所述的侧壁设置碰撞缓冲元件，所述的碰撞缓冲元件为缓冲橡胶，设置在侧板上，在运动板与其碰撞时起缓冲保护作用减轻水平机构与底座侧板发生碰撞时的冲击力并且可有效地耗散能量。

进一步的，所述的侧壁布置抗倾覆卡环，所述抗倾覆卡环下表面与运动板上表面接触，用以限制运动板竖向自由度使其只能沿水平方向滑动。

该桩基础多维减震控制装置，抗剪切、抗沉降、减震工作原理属于被动控制的范畴。与其他减振控制技术相比，本实用新型桩基础多维减震控制装置的优点：（1）多维减振控制装置可以实现多个方向上的减振控制，效果较好；（2）多维减振控制装置能承受拉力，适用于具有大高宽比的高耸结构的上拔力；（3）装置的水平滑动装置，不论是是受上拔力还是受下压力，均能发挥其滑动作用；（4）整体结构构造简单，便于加工，无需外部能量的输入，更容易实现且安全性较高；（5）在楔形桩头内设置多维减震控制装置充分利用楔形桩头体积空间；（6）多维减震控制装置可单独使用，独自安装在桩或承台与结构的接触处。

本实用新型的桩基础多维减震控制装置能够减小结构水平向和竖向的地震响应，隔断或者显著降低地震对高耸结构的动力作用，提高结构的抗震性能，保证结构的安全性，能够产生较好的经济效益和社会效益。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是桩基础多维减震控制装置的俯视图示意图。

图2是桩基础多维减震控制装置的正视图示意图。

图3是桩基础多维减震控制装置内部减震控制装置的正视图示意图。

图中：1楔形桩头，2减震控制装置，3底座，4顶板，5侧壁，6底板，7减震盒，8运动板，9固定板，10橡胶支座，11缓冲橡胶，12抗剪螺栓，13抗倾覆卡环，14弹簧阻尼元件，15承载板，16连接螺栓。

具体实施方式

以下结合技术方案和附图详细叙述本实用新型最佳的实施方式。

本实用新型提出的桩基础万向减振控制装置如图1，图2，图3所示。包括一个楔形桩头以及减震控制装置，楔形桩头内含圆柱形中空，中空部分通过连接螺栓16连接安置减震控制装置，每个减振控制装置包括一个箱型结构，橡胶支座，承载板、抗剪螺栓，减震盒（运动板、固定板），抗倾覆卡环，弹簧阻尼元件，缓冲橡胶等，锚固螺栓。该新型桩结构可以直接与上部结构相连。具体结构如下：

桩基础万向减振控制装置，包括楔形桩头1，楔形桩头用以增加桩基的抗剪切、抗沉降性能，并为基础减震控制装置提供工作空间。所述的楔形桩头1内含圆柱形中空，所述中空内安置减震装置2并通过连接螺栓16连接锚固在圆柱形中空的内壁上。

基础减震控制装置包括一个由顶板4、侧板5、底板6、焊接围成的空腔，侧板均匀布置缓冲橡胶11。底板上设有减震盒7，并通过连接螺栓固定在其上表面。所述减震盒7的上部可滑动部分为装置运动板8，运动板上表面与抗倾覆卡环13相接并梅花形均匀布置五个橡胶支座10。所述的运动板8与所述的固定板9通过抗剪螺栓12相互连接。

抗倾覆卡环13焊接在侧板5的内壁上用以限制运动板竖向自由度。

橡胶支座10上、下表面分别与承载板15以及运动板8接触并通过连接螺栓固定连接。承载板15为圆形加筋钢板可与上部结构相连。

具体的实施方法如下：

在新型桩基础头部扩充开挖形成楔形桩头1，由此增大桩土接触面积，从而增大竖向承载力以及桩体抗剪性能。在楔形桩头1的内腔通过连接螺栓6连接安置基础减震控制装置2，减震装置2的顶板4、侧板5和底板6通过焊接连接形成底座3，底座3的作用是封闭水平滑动机构，承受水平滑动机构传来的上拔力，下压力及水平作用力。在底板6上表面设置减震盒7，减震盒7下部为固定板9，其与底板6通过锚固螺栓连接固定。减震盒7上部可水平滑动部分为运动板8，运动板8上表面梅花形布置橡胶支座10并通过锚固螺栓连接固定，其主要发挥竖向减震控制作用，并在小震时起水平减震控制作用。

橡胶支座10上表面使用锚固螺栓与承载板15锚固连接；抗倾覆卡环13与运动板8上表面与接触，用以限制运动板5竖向自由度使其只能沿水平方向滑动。

减震盒7的运动板8与固定板9通过抗剪螺栓12连接，在小震时以此限制运动板8与固定板9之间的相对运动，当发生大震时抗剪螺栓12被剪断，此时减震盒7开始工作。弹簧阻尼元件14放射状布置在运动板8和侧板5之间，每一根弹簧阻尼元件的一端与运动板外壁相固定，另一端与侧板内壁相连接，弹簧阻尼元件其作用是限位、复位、耗能以及减震，在发生大震时，弹簧阻尼元件可有效减缓塔体受到的破坏力以达到抗震的目的。

侧板5设置有碰撞缓冲元件11，该碰撞缓冲元件为环形橡胶条，设置在侧板上，在运动板与其碰撞时起缓冲保护作用减轻水平机构与底座侧板发生碰撞时的冲击力并且可有效地耗散能量。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims (10)

1.桩基础多维减震控制装置，其特征在于：包括一个增加桩基剪切力和抗沉降的楔形桩头以及安装在楔形桩头圆柱形空腔内的基础减震控制装置，所述的楔形桩头为基础减震控制装置提供工作空间；所述的基础减震控制装置包括一个由顶板、侧板、底板围成的空腔，顶板设有开口，底板固定连接在楔形桩头上，在空腔内安装有一个能水平滑动的减震盒，所述的减震盒顶部安装有橡胶支座，所述的橡胶支座上端与承载板相连；且在侧板上安装有与减震盒相连的弹簧阻尼元件。

2.如权利要求1所述的桩基础多维减震控制装置，其特征在于：所述的减震盒由上下安装在一起的运动板和固定板组成，固定板安装在底板上，运动板的侧壁与侧板之间放射状布置弹簧阻尼元件。

3.如权利要求1或2所述的桩基础多维减震控制装置，其特征在于：所述的侧板的内壁上还设置有碰撞缓冲元件。

4.如权利要求3所述的桩基础多维减震控制装置，其特征在于：所述的碰撞缓冲元件为环形橡胶条。

5.如权利要求1所述的桩基础多维减震控制装置，其特征在于：所述的空腔为圆柱形空腔。

6.如权利要求1或2或5所述的桩基础多维减震控制装置，其特征在于：所述的承载板为圆形厚钢板，其顶端与上部结构相连。

7.如权利要求2所述的桩基础多维减震控制装置，其特征在于：所述的运动板通过抗剪螺栓与固定板相连。

8.如权利要求1所述的桩基础多维减震控制装置，其特征在于：所述的橡胶支座包括多个，其以梅花形布置在运动板上。

9.如权利要求7所述的桩基础多维减震控制装置，其特征在于：所述的橡胶支座的上下底座边缘均匀布置螺孔通过锚固螺栓与运动板、承载板相连。

10.如权利要求2所述的桩基础多维减震控制装置，其特征在于：所述的侧壁布置抗倾覆卡环，所述抗倾覆卡环下表面与运动板上表面接触。