CN219411356U - 一种水平隔震层及抗扭转结构体系 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种水平隔震层及抗扭转结构体系，所述水平隔震层包括平行机构转动约束装置、水平隔震装置、隔震层底板、隔震层顶板；所述平行机构转动约束装置的一端与隔震层顶板连接，另一端与设置于水平隔震层外侧的建筑外围限位墙连接；所述水平隔震装置的上端与隔震层顶板连接，下端与隔震层底板连接。所述平行机构转动约束装置为一种五连杆装置。与现有技术相比，本实用新型中的水平隔震层及抗扭转结构体系，构造简单、施工方便、可以保证在不影响建筑水平隔震性能的同时，有效控制隔震层绕竖向的扭转效应，减轻隔震结构的扭转不利影响，增强隔震效果，使结构的水平隔震体系稳定可靠。

Description

一种水平隔震层及抗扭转结构体系

技术领域

本实用新型涉及建筑隔震技术领域，尤其是涉及一种水平隔震层及抗扭转结构体系。

背景技术

地震是一种常见的自然灾害，具有突发性强、破坏性和防御难度大等特点，给人类的生命和财产带来了极大的安全隐患。为了减轻地震作用带来的影响，人们发展了各种减隔震理论和技术，其中隔震技术的应用尤为成功。隔震技术是指在将整个建筑物或局部楼层间在隔震支座或隔震基础上，隔离或减轻地震能量向上部的传递，从而减小隔震结构上部结构所受到的地震效应，减小地震对结构的损害。

随着社会的发展与进步，人们对建筑功能和建筑美学的要求不断提高，越来越多型体复杂、结构不对称的不规则建筑大量出现。不规则结构的质量中心与隔震层的刚度中心重合在一起可能会存在一定的困难，在水平地震作用下，特别是含有扭转分量的地震作用下，隔震层上部结构可能会发生较大的扭转位移，使得隔震支座发生较大的扭转变形而产生破坏，从而丧失承载能力。传统的隔震设计中，为了防止隔震支座超过允许变形，通常需加大隔震支座尺寸或者增加隔震层阻尼来减小隔震层的扭转位移，采用这样的设计，虽然可以实现一定的抗扭作用，但也使得隔震效果降低。因此，研发一种水平隔震层及抗扭转结构体系很有必要。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种水平隔震层及抗扭转结构体系，本实用新型通过在水平隔震层顶板与建筑外围限位墙之间增设平行机构转动约束装置控制隔震层的平面内转动，使得隔震层具有较好的抗扭转性能，能够解决现有水平隔震装置在水平地震作用下，由于上部结构的质量中心与隔震层的刚度中心不重合而造成的结构扭转破坏的问题。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

本实用新型的第一个目的是提供一种水平隔震层，所述水平隔震层包括平行机构转动约束装置、水平隔震装置、隔震层底板、隔震层顶板；所述平行机构转动约束装置的一端与隔震层顶板连接，另一端与设置于水平隔震层外侧的建筑外围限位墙连接；所述水平隔震装置的上端与隔震层顶板连接，下端与隔震层底板连接；所述平行机构转动约束装置包括四根斜杆、一根水平中间杆、两个圆柱铰及四个球铰；四根斜杆包括第一转动斜杆、第二转动斜杆、第三转动斜杆和第四转动斜杆；所述第一转动斜杆的一端和第三转动斜杆的一端分别与隔震层顶板通过球铰连接，所述第一转动斜杆的另一端和第三转动斜杆的另一端分别与所述水平中间杆通过圆柱铰连接；所述第二转动斜杆的一端和第四转动斜杆的一端与所述水平中间杆通过圆柱铰连接，所述第二转动斜杆的另一端和第四转动斜杆的另一端与设置于水平隔震层外侧的建筑外围限位墙通过球铰连接。

进一步地，所述第一转动斜杆和第三转动斜杆呈相同的倾斜角度平行放置于水平中间杆两端。

进一步地，所述第二转动斜杆和第四转动斜杆与所述第一转动斜杆和第三转动斜杆分别左右对称。

进一步地，所述平行机构转动约束装置的一端直接或间接与隔震层顶板连接，另一端与设置于水平隔震层外侧的建筑外围限位墙连接。

进一步地，所述平行机构转动约束装置的一端通过钢筋混凝土反坎间接与隔震层顶板连接，另一端与设置于水平隔震层外侧的建筑外围限位墙连接。

进一步地，所述水平隔震装置设置多个，多个水平隔震装置间隔分布。

进一步地，所述水平隔震装置可采用叠层橡胶隔震支座、滑移隔震支座、摩擦摆隔震支座、钢筋沥青隔震支座或其它复合型隔震支座等，以实现水平隔震的目的。

进一步地，所述水平隔震层中排列分布九个水平隔震装置。

进一步地，所述平行机构转动约束装置与地面平行设置，所述平行机构转动约束装置对称均匀布置于隔震层顶板与建筑外围限位墙之间。

进一步地，所述隔震层顶板的四侧边的方向上分别布置有两个平行机构转动约束装置，且各方向对称布置，使整体结构均匀受力，起到更好地抗扭转效果。

进一步地，四根斜杆及所述水平中间杆均采用高强度钢材或其它金属材料。

本实用新型的第二个目的是提供一种抗扭转结构体系，所述抗扭转结构体系包括上述水平隔震层，还包括建筑外围限位墙和上部结构；所述上部结构固定于所述水平隔震层的隔震层底板上；所述建筑外围限位墙设置于水平隔震层外侧。

进一步地，通过在所述水平隔震层中设置所述平行机构转动约束装置以控制水平隔震层的转动，从而控制上部结构的扭转效应，达到抗扭转的目的。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

1)本技术方案所提供的一种水平隔震层及抗扭转结构体系，通过在水平隔震层增设多组平行机构转动约束装置以控制隔震层的水平转动，当在水平地震作用下，特别是含有扭转分量的地震作用下，隔震层发生扭转位移时，隔震层顶板相对底板会有平面内转动趋势，此时，“平行机构”转动约束装置一侧竖向距离会有比另一侧竖向距离增大的趋势，而“平行结构”具有保持连接的隔震层顶板和底板之间只有平行移动、不会产生相互转动的功能，趋势增大侧的转动斜杆及水平中间杆会产生拉力，另一侧的转动斜杆会产生压力，整个装置产生抵抗矩M，当多组“平行机构”转动约束装置布置在其中时，n个同方向布置的装置会叠加产生n*M的抵抗矩，从而约束隔震层的平面内转动。

2)本技术方案所提供的一种水平隔震层及抗扭转结构体系，平行机构转动约束装置的设置和参数设计可根据建筑结构的扭转效应而定，具有布置灵活，结构简单，经济实用，安装及操作方便及易更换等特点。

3)本技术方案所提供的一种水平隔震层及抗扭转结构体系，通过在水平隔震层设置多组平行机构转动约束装置以控制隔震层的平面内转动，使水平隔震结构具备水平隔震性能好、抗扭转性能强的特点，同时，当在水平地震作用下，结构发生扭转运动时能得到控制，同时不妨碍隔震结构发生任意方向水平平动，不影响隔震支座的水平减震性能，本实用新型为隔震技术用于控制复杂不规则体系的扭转效应提供了方法，具有良好的工程应用价值。

附图说明

图1为本实用新型实施例中水平隔震层的立体示意图。

图2为本实用新型实施例中平行机构转动约束装置的结构示意图。

图3为本实用新型实施例中平行机构转动约束装置的结构部件分解图。

图4为本实用新型实施例中水平隔震装置的结构示意图。

图5为本实用新型实施例1提供的平行机构转动约束装置在抗扭转结构体系中的具体应用示意图。

图6为本实用新型实施例2提供的水平隔震层在抗扭转结构体系中的具体应用示意图。

图中标号所示：

1—平行机构转动约束装置，11—第一转动斜杆，12—第二转动斜杆，13—第三转动斜杆，14—第四转动斜杆，15—水平中间杆，16—球铰，17—圆柱铰，2—水平隔震装置，3—隔震层顶板，4—隔震层底板，5—建筑外围限位墙，6—上部结构，7—钢筋混凝土反坎。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本技术方案中如未明确说明的部件型号、材料名称、连接结构、控制方法等特征，均视为现有技术中公开的常见技术特征。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本实用新型的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体化地连接；可以是机械连接，也可以是焊接连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型中的水平隔震层中的平行机构转动约束装置为一种五连杆装置，最基本部件包括四根斜杆、一根水平中间杆15、两个圆柱铰17及四个球铰16；四根斜杆与水平中间杆15之间通过圆柱铰17连接，斜杆上端或下端通过球铰16与隔震层顶板3或隔震层底板4连接，本实用新型中的抗扭转结构体系，所述抗扭转结构体系包括水平隔震层、建筑外围限位墙5、上部结构6，通过在水平隔震层中增设上述的平行机构转动约束装置1，可以保证在不影响建筑水平隔震性能的同时，有效控制隔震层绕竖向的扭转效应，减轻隔震结构的扭转不利影响，增强隔震效果，使结构的水平隔震体系稳定可靠。

实施例1

如图1～5所示，本实施例提供一种水平隔震层，水平隔震层包括平行机构转动约束装置1、水平隔震装置2、隔震层底板4、隔震层顶板3。

平行机构转动约束装置1的一端与隔震层顶板3连接，另一端与设置于水平隔震层外侧的建筑外围限位墙5连接；水平隔震装置2的上端与隔震层顶板3连接，下端与隔震层底板4连接。

平行机构转动约束装置1包括四根斜杆、一根水平中间杆15、两个圆柱铰17及四个球铰16；四根斜杆包括第一转动斜杆11、第二转动斜杆12、第三转动斜杆13和第四转动斜杆14；第一转动斜杆11的一端和第三转动斜杆13的一端分别与隔震层顶板3通过球铰16连接，第一转动斜杆11的另一端和第三转动斜杆13的另一端分别与水平中间杆15通过圆柱铰17连接；第二转动斜杆12的一端和第四转动斜杆14的一端与水平中间杆15通过圆柱铰17连接，第二转动斜杆12的另一端和第四转动斜杆14的另一端与设置于水平隔震层外侧的建筑外围限位墙5通过球铰16连接。

第一转动斜杆11和第三转动斜杆13呈相同的倾斜角度平行放置于水平中间杆15两端。第二转动斜杆12和第四转动斜杆14与第一转动斜杆11和第三转动斜杆13分别左右对称。

水平隔震层中呈矩形阵列排列分布九个水平隔震装置2，起到均匀平衡支撑的作用。

平行机构转动约束装置1与地面平行设置，平行机构转动约束装置1对称均匀布置于隔震层顶板3与建筑外围限位墙5之间。

隔震层顶板3的四侧边的方向上分别布置有两个平行机构转动约束装置1，且各方向对称布置，使整体结构均匀受力，起到更好地抗扭转效果。

水平隔震层整体结构呈中心对称，既可以均匀受力，又能保证起到良好的水平隔震效果。

本实施例中水平隔震装置2采用叠层橡胶隔震支座，也可采用滑移隔震支座、摩擦摆隔震支座、钢筋沥青隔震支座或其它复合型隔震支座等，以实现水平隔震的目的。

四根斜杆及水平中间杆15均采用高强度钢材或其它金属材料。本实施例中，四根斜杆及水平中间杆15均采用高强度钢材。

建筑外围限位墙5由钢筋混凝土浇筑而成，其与隔震层底板4连接，起到限制隔震层的水平位移的作用。

本实施例另提供一种包括上述水平隔震层的抗扭转结构体系，抗扭转结构体系还包括建筑外围限位墙5和上部结构6；上部结构6固定于水平隔震层的隔震层底板4上；建筑外围限位墙5设置于水平隔震层外侧。通过在水平隔震层中设置平行机构转动约束装置1以控制水平隔震层的转动，从而控制上部结构6的扭转效应，达到抗扭转的目的。

实施例2

如图1～4和图6所示，本实施例与实施例1的不同之处在于：当隔震层顶板3与建筑外围限位墙5之间的宽度较小时，限制了平行机构转动约束装置1的尺寸，从而使得平行机构转动约束装置1没有足够的抵抗矩以抵抗隔震层的扭转变形。本实施例在隔震层顶板3下端靠近边缘处向下浇筑一定尺寸的钢筋混凝土反坎7，将平行机构转动约束装置1安装在建筑外围限位墙5与钢筋混凝土反坎7之间，从而连接隔震层顶板3和建筑外围限位墙5，这样能既保证足够的空间布置平行机构转动约束装置1，又满足了隔震层的水平限位。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于上述实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，不脱离本实用新型范畴所做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水平隔震层，其特征在于，所述水平隔震层包括平行机构转动约束装置(1)、水平隔震装置(2)、隔震层底板(4)、隔震层顶板(3)；

所述平行机构转动约束装置(1)的一端与隔震层顶板(3)连接，另一端与设置于水平隔震层外侧的建筑外围限位墙(5)连接；

所述水平隔震装置(2)的上端与隔震层顶板(3)连接，下端与隔震层底板(4)连接；

所述平行机构转动约束装置(1)包括四根斜杆、一根水平中间杆(15)、两个圆柱铰(17)及四个球铰(16)；

四根斜杆包括第一转动斜杆(11)、第二转动斜杆(12)、第三转动斜杆(13)和第四转动斜杆(14)；

所述第一转动斜杆(11)的一端和第三转动斜杆(13)的一端分别与隔震层顶板(3)通过球铰(16)连接，所述第一转动斜杆(11)的另一端和第三转动斜杆(13)的另一端分别与所述水平中间杆(15)通过圆柱铰(17)连接；

所述第二转动斜杆(12)的一端和第四转动斜杆(14)的一端与所述水平中间杆(15)通过圆柱铰(17)连接，所述第二转动斜杆(12)的另一端和第四转动斜杆(14)的另一端与设置于水平隔震层外侧的建筑外围限位墙(5)通过球铰(16)连接。

2.根据权利要求1所述一种水平隔震层，其特征在于，所述第一转动斜杆(11)和第三转动斜杆(13)呈相同的倾斜角度平行放置于水平中间杆(15)两端。

3.根据权利要求2所述一种水平隔震层，其特征在于，所述第二转动斜杆(12)和第四转动斜杆(14)与所述第一转动斜杆(11)和第三转动斜杆(13)分别左右对称。

4.根据权利要求1所述一种水平隔震层，其特征在于，所述水平隔震装置(2)设置多个，多个水平隔震装置(2)间隔分布。

5.根据权利要求4所述一种水平隔震层，其特征在于，所述水平隔震装置(2)为叠层橡胶隔震支座、滑移隔震支座、摩擦摆隔震支座或钢筋沥青隔震支座。

6.根据权利要求4所述一种水平隔震层，其特征在于，所述水平隔震层中排列分布九个水平隔震装置(2)。

7.根据权利要求6所述一种水平隔震层，其特征在于，所述平行机构转动约束装置(1)与地面平行设置，所述平行机构转动约束装置(1)对称均匀布置于隔震层顶板(3)与建筑外围限位墙(5)之间。

8.根据权利要求7所述一种水平隔震层，其特征在于，所述隔震层顶板(3)的四侧边的方向上分别布置有两个平行机构转动约束装置(1)。

9.根据权利要求1所述一种水平隔震层，其特征在于，四根斜杆及所述水平中间杆(15)均采用高强度钢材。

10.一种包括如权利要求1～9任一项所述的水平隔震层的抗扭转结构体系，其特征在于，所述抗扭转结构体系还包括建筑外围限位墙(5)和上部结构(6)；

所述上部结构(6)固定于所述水平隔震层的隔震层底板(4)上；

所述建筑外围限位墙(5)设置于水平隔震层外侧；

通过在所述水平隔震层中设置所述平行机构转动约束装置(1)以控制水平隔震层的转动，从而控制上部结构(6)的扭转效应，达到抗扭转的目的。