CN215803590U - 一种古建筑木结构柱脚球形耗能隔震装置 - Google Patents
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Abstract
一种古建筑木结构柱脚球形耗能隔震装置，包括木柱，所述木柱下端包裹着填充材料与圆台连接件上部紧密连接，圆台连接件下部与球节摩擦器连接，球节摩擦器下部为球形凹槽隔震橡胶块，球节凹槽隔震橡胶块内部有一个与球节摩擦器下部小半球形状大小一致的空洞，为限位凹槽，所述球节凹槽隔震橡胶块设置在承台上。本实用新型大幅提高了地震作用向木结构柱的隔离能力，在限定位移下减少了柱中弯矩，同时不损失基座的竖向承载力；且能适应木结构的构造要求，方便加固和维护；此装置能隐藏于柱脚础石之中，在加固后仍能保持古建筑原样。
Description
技术领域
本实用新型涉及木结构抗震减震技术领域，特别涉及一种古建筑木结构柱脚球形耗能隔震装置。
背景技术
在现有技术中，通常采用结构底层柱底附加隔震支座的方式进行建筑的隔震。由于隔震支座上下滑移板之间通常需设置竖向支撑，在水平隔震中限制了柱脚与支座的相对转角的产生，由于古建筑震后产生的残余位移较大，可能将过大的弯矩传递给木结构柱，造成结构件的破坏。目前，大多成熟的隔震技术要么对结构本身有特殊要求，要么直接暴露在建筑结构外部，如果不加以改进而应用于古建筑抗震，不仅会与“修旧如旧”的原则相违背，甚至会极大的影响了古建筑外观，破坏了它原有的艺术价值。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种古建筑木结构柱脚球形耗能隔震装置，解决古建筑木结构柱脚本身隔震效果差，残余变形对结构伤害大的问题，大幅提高了地震作用向木结构柱的隔离能力，在限定位移下减少了柱中弯矩，同时不损失基座的竖向承载力；且能适应木结构的构造要求，方便加固和维护；此装置能隐藏于柱脚础石之中，在加固后仍能保持古建筑原样。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
一种古建筑木结构柱脚球形耗能隔震装置，包括木柱1，所述木柱1下端包裹着填充材料2与圆台连接件3上部紧密连接，圆台连接件3下部与球节摩擦器4连接，球节摩擦器4下部为球形凹槽隔震橡胶块5，球节凹槽隔震橡胶块5内部有一个与球节摩擦器4下部小半球形状大小一致的空洞，为限位凹槽7，所述球节凹槽隔震橡胶块5设置在承台10上。
所述填充材料2是弹性橡胶或者塑料，厚度为20-30mm，填充材料2与木柱1紧密插接，插入高度为20-30cm。
所述圆台连接件3上部与填充材料2紧密插接并且涂胶紧密粘接，圆台连接件3上部连接件外径为柱子直径D+70-80mm，圆台连接件3下部连接部分外径为柱子直径D+250-260mm，内径为D+200-210mm，下部连接部分内凹8-10cm，与下部球节摩擦器4插接涂胶粘结。
所述圆台连接件3构件高度为60-70cm，圆台连接器3下部为球节摩擦器4，球节摩擦器4上部为连接部分，圆柱状，材质与球节摩擦器4一致，为抗震橡胶，直径为木柱直径D+150-160mm，高度为8-10cm。
所述球节摩擦器4中部为一个半球，半球直径为木柱直径D+350-360mm，半球下部也有一个小半球，直径为70-80mm。
所述球节凹槽隔震橡胶块5内有凹槽，凹槽形状与上部球节摩擦器4大小形状一致。
所述球节凹槽隔震橡胶块5为正方形外部边长为木柱直径D+450-460mm，高度为55-56cm，球节凹槽隔震橡胶块5与下部竖向隔震垫片涂胶紧密粘接。
所述竖向隔震垫片由两部分构成，分别为异性钢板6和方型橡胶减震垫片8，方形橡胶垫片8为25-30mm，夹在异性钢板6中间，涂胶紧密粘接，所述异性钢板6为锰硅钢，厚度依上部结构重量选择3-6mm的钢板来制作，且两端为弧形结构，左右超出方形橡胶垫片(8)15-20mm，超出部分下部沿宽度方向打孔，异型钢板6上部中部有一道缝，便于产生位移缝利于抗震，两端钢板为弧形构造，以减少钢板对于抗震橡胶垫片的剪切力。
本实用新型的有益效果：
本实用新型上部用填充材料将木柱包裹，接着与圆台连接件上部连接，这样可以有效保护古建筑的木柱，防止在地震力作用下木柱受损。
本实用新型通过圆台装连接件将木柱与下部球节摩擦器相连接，有效分散地震力与上部压力，便于下部结构产生位移与能量耗散。
本实用新型下部采用球节摩擦装置与球形凹槽隔震橡胶块来实现木柱在地震作用下的有限滑移，耗散能量与自动复位。球节摩擦装置由两部分构成，一部分是上部大球，第二部分是下部小球，在地震力作用下，球节可以与下部球形凹槽隔震橡胶块之间产生相对位移，此部分位移是受限的，而且在产生相对位移的条件下，还可以相对摩擦耗散地震能量。由于球节摩擦装置下部有一个小球且凹槽隔震橡胶块上部凹槽与球节摩擦装置大小形状完全相同，若两部分产生先对位移则可以在地震力或者上部结构荷载的作用下自动复位，提高地震时木结构建筑的稳定性，减小震后修复难度。
本实用新型整个装置可以整体隐藏于柱础中，对于原建筑外观并没有影响，满足“修旧如旧”的原则，具有良好的社会和经济效益。
本实用新型下部异性钢板与方形橡胶减震垫片组成的竖向隔震垫片可以耗散竖向地震波，减少地震对于古建筑的危害。
本实用新型下部异性钢板两旁开凹槽，可以使整个装置与下部承台紧密栓接而且还具有吸收地震力的作用。
附图说明
图1为本实用新型整体分解示意图。
图2是本实用新型的组装后示意图。
图3为本实用新型外包础石示意图。
图4为本实用新型的竖向隔震垫片示意图。
附图说明：
其中：1-木柱，2-填充材料，3-圆台连接件，4-球节摩擦器，5-球形凹槽隔震橡胶块，6-异性钢板，7-限位凹槽，8-方形橡胶减震垫片，9-连接螺栓，10-承台。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型作进一步详细说明。
如图1至图4所示，本实施例给出一种古建筑木结构柱脚球形耗能隔震装置，在地震条件下，该装置可以耗散地震能量，提高古建筑抗震能力，并且也可以保护柱脚由于晃动而导致破损，消除建筑由于地震作用而导致的滑移，便于进行后期的加固和维护。而且本装置可以隐藏于空心础石之中，应用本装置之后仍能保持古建筑原样。
本实用新型一种古建筑木结构柱脚球形耗能隔震装置，包括木柱1，填充材料2，圆台连接件3，球节摩擦器4，球节凹槽隔震橡胶块5，异性钢板6，限位凹槽7，方型橡胶减震垫片8，连接螺栓9，承台10。
本装置上部连接古建筑木柱1，木柱1包裹着填充材料2，接着与圆台连接件3上部紧密连接。填充材料2可以是弹性橡胶或者塑料，厚度为20-30mm，填充材料2与木柱1紧密插接，插入高度为20-30cm。这样可以把保护木柱1柱脚免受在地震力作用下与圆台连接件3产生相互位移使古建筑木柱1柱脚免受破坏。圆台连接件3上部与填充材料2和木柱1连接，下部与球节摩擦器4连接。圆台连接件3上部与填充材料2紧密插接并且涂胶紧密粘接，圆台连接件3上部连接件外径为柱子直径D+70-80mm，圆台连接件3下部连接部分外径为柱子直径D+250-260mm，内径为D+200-210mm，下部连接部分内凹8-10cm，与下部球节摩擦器4插接涂胶粘结。圆台连接件3构件高度为60-70cm。圆台连接器3下部为球节摩擦器4，球节摩擦器4上部为连接部分，圆柱状，材质与球节摩擦器4一致，为抗震橡胶，直径为木柱直径D+150-160mm，高度为8-10cm。球节摩擦器4中部为一个半球，半球直径为木柱直径D+350-360mm。半球下部也有一个小半球，直径为70-80mm，在地震作用下限制位移，在小位移作用下自动复位。在地震作用下，上部球节摩擦器4与下部球节凹槽隔震橡胶块5会产生位移，摩擦耗能。球节摩擦器4下部为球形凹槽隔震橡胶块5，球节凹槽隔震橡胶块5内部有一个与球节摩擦器4下部小半球形状大小一致的空洞，为限位凹槽7。球节凹槽隔震橡胶块5内有凹槽，凹槽形状与上部球节摩擦器4大小形状一致，在安装时，将球节摩擦器4插入球节凹槽隔震橡胶块5。球节凹槽隔震橡胶块5为正方形外部边长为木柱直径D+450-460mm，高度为55-56cm。球节凹槽隔震橡胶块5与下部竖向隔震垫片涂胶紧密粘接。竖向隔震垫片由两部分构成，分别为异性钢板6和方型橡胶减震垫片8，25-30mm方形橡胶垫片8夹在异性钢板6中间，涂胶紧密粘接。异性钢板6为锰硅钢，厚度依上部结构重量选择3-6mm的钢板来制作，且两端为弧形结构，左右超出方形橡胶垫片8 15-20mm，超出部分下部沿宽度方向打孔，方便用膨胀螺栓与下部承台栓接。异型钢板6上部中部有一道缝，便于产生位移缝利于抗震，两端钢板为弧形构造，以减少钢板对于抗震橡胶垫片的剪切力。
本耗能隔震装置可以隐藏在中空础石中，不仅可以上部木柱与隔震装置连接的同时与中空础石边界留有一定空间，方便耗散能量，保护柱脚。
球节摩擦器4下部有椭球形限位器，在给予柱子一定晃动角度的同时，可以自动复位，摩擦耗能。
球形凹槽隔震橡胶块5中间有一个与椭球形限位器相同大小与形状的凹槽。
异型钢板6边缘为弧形，减少对于隔震橡胶的剪力。
木柱1外径与填充材料2上部内径相同。
填充材料2外径与圆台连接件3上部内径相同。
圆台连接件3下部内径与球节摩擦器4上部突出圆柱外径相同。
球节摩擦器4大小与球形凹槽隔震橡胶块5凹槽大小与形状相同。
球形凹槽隔震橡胶块5底部与方形橡胶减震垫片8大小形状相同。
异性钢板6长度方向大于方形橡胶减震垫片8，且弧形两侧有孔，方便与底座螺栓相连。
本实用新型的工作过程如下所示：
在地震作用下，下部地震波从下部传来，最先到达的是竖向地震波，竖向地震波主要由在该装置中的下部竖向隔震垫片和上部由抗震橡胶制作成的球形摩擦器4与球形凹槽隔震橡胶块5通过产生变形来耗散，接着横向地震波传来，此部分能量在该装置中主要由球形摩擦器4与球形凹槽隔震橡胶块5之间产生相对位移摩擦而耗散，而若产生位移较大则可以通过球形摩擦器4下的小半球与限位凹槽7自动复位。该装置不仅可以保护木柱1柱脚，消除古建筑地震位移，耗散地震能量保护建筑，而且可以加大柱脚的晃动角度，便于上部结构对于能量的耗散。而且本装置可以放置在空心础石内，使古建筑在使用本装置的时候不影响建筑美观，做到“修旧如旧”。
Claims (8)
1.一种古建筑木结构柱脚球形耗能隔震装置，其特征在于，包括木柱(1)，所述木柱(1)下端包裹着填充材料(2)与圆台连接件(3)上部紧密连接，圆台连接件(3)下部与球节摩擦器(4)连接，球节摩擦器(4)下部为球形凹槽隔震橡胶块(5)，球节凹槽隔震橡胶块(5)内部有一个与球节摩擦器(4)下部小半球形状大小一致的空洞，为限位凹槽(7)，所述球节凹槽隔震橡胶块(5)设置在承台(10)上。
2.根据权利要求1所述的一种古建筑木结构柱脚球形耗能隔震装置，其特征在于，所述填充材料(2)是弹性橡胶或者塑料，厚度为20-30mm，填充材料(2)与木柱(1)紧密插接，插入高度为20-30cm。
3.根据权利要求1所述的一种古建筑木结构柱脚球形耗能隔震装置，其特征在于，所述圆台连接件(3)上部与填充材料(2)紧密插接并且涂胶紧密粘接，圆台连接件(3)上部连接件外径为柱子直径D+70-80mm，圆台连接件(3)下部连接部分外径为柱子直径D+250-260mm，内径为D+200-210mm，下部连接部分内凹8-10cm，与下部球节摩擦器(4)插接涂胶粘结。
4.根据权利要求1所述的一种古建筑木结构柱脚球形耗能隔震装置，其特征在于，所述圆台连接件(3)构件高度为60-70cm，圆台连接器(3)下部为球节摩擦器(4)，球节摩擦器(4)上部为连接部分，圆柱状，材质与球节摩擦器(4)一致，为抗震橡胶，直径为木柱直径D+150-160mm，高度为8-10cm。
5.根据权利要求1所述的一种古建筑木结构柱脚球形耗能隔震装置，其特征在于，所述球节摩擦器(4)中部为一个半球，半球直径为木柱直径D+350-360mm，半球下部也有一个小半球，直径为70-80mm。
6.根据权利要求1所述的一种古建筑木结构柱脚球形耗能隔震装置，其特征在于，所述球节凹槽隔震橡胶块(5)内有凹槽，凹槽形状与上部球节摩擦器(4)大小形状一致。
7.根据权利要求1所述的一种古建筑木结构柱脚球形耗能隔震装置，其特征在于，所述球节凹槽隔震橡胶块(5)为正方形外部边长为木柱直径D+450-460mm，高度为55-56cm，球节凹槽隔震橡胶块(5)与下部竖向隔震垫片涂胶紧密粘接。
8.根据权利要求7所述的一种古建筑木结构柱脚球形耗能隔震装置，其特征在于，所述竖向隔震垫片由两部分构成，分别为异性钢板(6)和方型橡胶减震垫片(8)，方形橡胶垫片(8)为25-30mm，夹在异性钢板(6)中间，涂胶紧密粘接，所述异性钢板(6)为锰硅钢，厚度依上部结构重量选择3-6mm的钢板来制作，且两端为弧形结构，左右超出方形橡胶垫片(8)15-20mm，超出部分下部沿宽度方向打孔，异型钢板(6)上部中部有一道缝，便于产生位移缝利于抗震，两端钢板为弧形构造，以减少钢板对于抗震橡胶垫片的剪切力。
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| CN202121898495.6U CN215803590U (zh) | 2021-08-13 | 2021-08-13 | 一种古建筑木结构柱脚球形耗能隔震装置 |
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Cited By (2)
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| CN113445804B (zh) * | 2021-08-13 | 2024-06-21 | 西安建筑科技大学 | 一种古建筑木结构柱脚球形耗能隔震装置 |
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