CN104912120B - 一种小型低层建筑地基隔震装置 - Google Patents
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Abstract
一种小型低层建筑地基隔震装置,包括建筑承重板(1)、建筑侧挡板(2)、保险支架(3)、地基侧挡板(4)、拉簧(5)、滚球(6)、滚球联接笼(7)、地基承重板(8)、压簧挡板(9)、压簧(10);其中保险支架(3)包括螺母(3-1)、主联接销(3-2)、联接支板(3-3)、联接承压块(3-4)、次联接销(3-5)、保险杆(3-6);滚球联接笼(7)包括上转球圈(7-1)、转球(7-2)、联接筋(7-3)、中转球圈(7-4)、下转球圈(7-5)。本发明结构巧妙、易于标准化生产、成本较低、隔震效果明显,比较适合小型低层建筑地基应用;并且应用保险支架(3),使主体建筑在受到轻微外力作用时保持稳定性,不会使人产生眩晕等不适感觉。
Description
技术领域
本发明涉及一种建筑地基隔震装置,尤其涉及一种小型低层建筑地基隔震装置。
背景技术
地震学研究证明地震波传播方式主要分为纵波和横波,纵波是推进波,它使地面发生上下振动,破坏性较弱;横波是剪切波,它使地面发生前后、左右振动,破坏性较强;在地震活跃区域,地震频发,传统构造的建筑抗震性能低,尤其在我国农村和小城镇地区,一般都是居民自建小型低层建筑,往往将建筑成本控制放在考虑的首位,普通家庭很少采用昂贵的抗震结构建筑;因此,急需设计一种施工简易、造价低廉、通用性强的建筑地基隔震装置,以提高低层建筑的抗震性能。
发明内容
本发明根据地震波的传播原理,设计出一种小型低层建筑地基隔震装置,应用本装置后,当破坏性大的地震横波袭来时,建筑主体不随地基同步振动,而是进行振幅和频率都降低的破坏性较小的振动,从而化解大部分破坏能量,起到隔震的目的。
基于以上目的,本发明包括建筑承重板1、建筑侧挡板2、保险支架3、地基侧挡板4、拉簧5、滚球6、滚球联接笼7、地基承重板8、压簧挡板9、压簧10;其中保险支架3包括螺母3-1、主联接销3-2、联接支板3-3、联接承压块3-4、次联接销3-5、保险杆3-6;滚球联接笼7包括上转球圈7-1、转球7-2、联接筋7-3、中转球圈7-4、下转球圈7-5。
地基承重板8是长方形平板形状,放置在夯平的地基槽底部平面上;地基承重板8上摆放多个滚球6,滚球6按行列整齐排列,每个滚球6上套上一个滚球联接笼7,滚球联接笼7由上转球圈7-1、中转球圈7-4和下转球圈7-5组成笼状,上转球圈7-1和下转球圈7-5直径相同,中转球圈7-4直径较大,三根转球圈靠四根均布的呈弧形的联接筋7-3进行相对位置固定;在每根转球圈上,穿入四个开设通孔的转球7-2,转球7-2在每个转球圈上均布,每个转球7-2能够以转球圈为轴进行自转,三根转球圈和四根联接筋7-3及十二个转球7-2组成的滚球联接笼7正好将滚球6套入,且滚球联接笼7上的各个转球7-2与滚球6紧密接触,使滚球联接笼7下端不会接触到地基承重板8;每个滚球联接笼7与其套入的滚球6组成一个滚动体,滚动体之间靠拉簧5进行连接,在滚球联接笼7的中转球圈7-4上,均布安装四根拉簧5,每根拉簧5的另一端和其它滚球联接笼7的中转球圈7-4连接,使拉簧5、滚动体相互连接且相对位置柔性固定,按行列排列的滚动体组成一套滚球组,滚球组最外端的拉簧5固定在地基侧挡板4上;在滚球组上边放置建筑承重板1,建筑承重板1为长方形平板形状,与建筑主体的底面形状一致,在建筑承重板1的四面边沿,分别紧固联接四块建筑侧挡板2,建筑侧挡板2同时将建筑主体下端四面包围;在地基槽的四个垂直侧壁上,分别安装四块地基侧挡板4,地基侧挡板4是长方形平面形状,下端和地基承重板8紧固联接,上端与地面平齐,在四块地基侧挡板4上面,分别固定安装多个压簧10,每个压簧10的另一端,分别安装一块压簧挡板9;在地基侧挡板4的四个侧壁与相对应的建筑侧挡板2之间,分别安装固定多个保险支架3;保险支架3为金属材料制造,总体上为左右和上下对称结构,四块联接支板3-3结构相同,均为长条板状,长条板的两端加工成不同的厚度,一端的厚度是另一端的2倍,联接支板3-3两端开设销孔,联接支板3-3厚的一端通过次联接销3-5,分别连接在两个联接承压块3-4上,每两块联接支板3-3薄的一端叠放后通过主联接销3-2连接,主联接销3-2上开设圆孔;保险杆3-6为两端略粗、中间略细的金属杆件,两端分别加工的螺纹,保险杆3-6两端面直径略小于主联接销3-2上圆孔直径,保险杆3-6穿过两个主联接销3-2上的圆孔,保险杆3-6在两个主联接销3-2圆孔外侧的两伸出端,各装一个螺母3-1;各联接支板3-3能够以次联接销3-5或主联接销3-2为轴进行转动;通过调整两个螺母3-1,使保险支架3一侧的联接承压块3-4接触在建筑侧挡板2上,另一侧的联接承压块3-4接触在地基侧挡板4上。
本发明结构巧妙、易于标准化生产、成本较低、隔震效果明显,比较适合小型低层建筑地基应用;并且应用保险支架3,使主体建筑在受到轻微外力作用时保持稳定性,不会使人产生眩晕等不适感觉。基于以上原因,本发明有比较好的应用前景。
附图说明
图1是小型低层建筑地基隔震装置整体结构示意图;
图2是小型低层建筑地基隔震装置A向俯视外观图;
图3是保险支架3结构示意图;
图4是保险支架3的B向外观图;
图5是滚球联接笼7结构示意图;
图6是拉簧5和滚动体及地基侧挡板4连接示意图。
具体实施例
本发明主要包括建筑承重板1、建筑侧挡板2、保险支架3、地基侧挡板4、拉簧5、滚球6、滚球联接笼7、地基承重板8、压簧挡板9、压簧10;其中保险支架3具体结构如图3和图4所示,包括螺母3-1、主联接销3-2、联接支板3-3、联接承压块3-4、次联接销3-5、保险杆3-6;滚球联接笼7具体结构如图5所示,包括上转球圈7-1、转球7-2、联接筋7-3、中转球圈7-4、下转球圈7-5。
本发明整体空间结构如图1和图2所示,地基承重板8是长方形平板形状,放置在夯平的地基槽底部平面上;地基承重板8上摆放多个滚球6,滚球6按行列整齐排列,每个滚球6上套上一个滚球联接笼7,滚球联接笼7的空间结构如图5所示,由上转球圈7-1、中转球圈7-4和下转球圈7-5组成笼状,上转球圈7-1和下转球圈7-5直径相同,中转球圈7-4直径较大,三根转球圈靠四根均布的呈弧形的联接筋7-3进行相对位置固定;在每根转球圈上,穿入四个开设通孔的转球7-2,转球7-2在每个转球圈上均布,每个转球7-2能够以转球圈为轴进行自转,三根转球圈和四根联接筋7-3及十二个转球7-2组成的滚球联接笼7正好将滚球6套入,且滚球联接笼7上的各个转球7-2与滚球6紧密接触,使滚球联接笼7下端不会接触到地基承重板8;每个滚球联接笼7与其套入的滚球6组成一个滚动体,滚动体之间靠拉簧5进行连接,拉簧5和滚动体的连接形式如图6所示,在滚球联接笼7的中转球圈7-4上,均布安装四根拉簧5,每根拉簧5的另一端和其它滚球联接笼7的中转球圈7-4连接,使拉簧5、滚动体相互连接且相对位置柔性固定,按行列排列的滚动体组成一套滚球组,滚球组最外端的拉簧5固定在地基侧挡板4上;在滚球组上边放置建筑承重板1,建筑承重板1为长方形平板形状,与建筑主体的底面形状一致,在建筑承重板1的四面边沿,分别紧固连接四块建筑侧挡板2,建筑侧挡板2同时将建筑主体下端四面包围;在地基槽的四个垂直侧壁上,分别安装四块地基侧挡板4,地基侧挡板4是长方形平面形状,下端和地基承重板8紧固连接,上端与地面平齐,在四块地基侧挡板4上面,分别固定安装多个压簧10,每个压簧10的另一端,分别安装一块压簧挡板9;在地基侧挡板4的四个侧壁与相对应的建筑侧挡板2之间,分别安装固定多个保险支架3;保险支架3的空间结构如图3和图4所示,为金属材料制造,总体上为左右和上下对称结构,四块联接支板3-3结构相同,均为长条板状,长条板的两端加工成不同的厚度,一端的厚度是另一端的2倍,联接支板3-3两端开设销孔,联接支板3-3厚的一端通过次联接销3-5,分别连接在两个联接承压块3-4上,每两块联接支板3-3薄的一端叠放后通过主联接销3-2连接,主联接销3-2上开设圆孔;保险杆3-6为两端略粗、中间略细的金属杆件,两端分别加工螺纹,保险杆3-6两端面直径略小于主联接销3-2上圆孔直径,保险杆3-6穿过两个主联接销3-2上的圆孔,保险杆3-6在两个主联接销3-2圆孔外侧的两伸出端,各装一个螺母3-1;各联接支板3-3能够以次联接销3-5或主联接销3-2为轴进行转动;通过调整两个螺母3-1,使保险支架3一侧的联接承压块3-4接触在建筑侧挡板2上,另一侧的联接承压块3-4接触在地基侧挡板4上。
具体工作过程:
转动螺母3-1,使保险支架3上两个联接承压块3-4向左右方向张开,一侧的联接承压块3-4接触在建筑侧挡板2上,另一侧的联接承压块3-4接触在地基侧挡板4上,拧紧螺母3-1后,使保险支架3在建筑侧挡板2和地基侧挡板4之间处于稳定支撑状态,此时建筑承重板1被各个方向的保险支架3支撑,处于稳定状态,主体建筑也处于稳定状态。
当地震横波袭来时,有两种工作状态依不同条件发生:一种是当破坏性大的地震横波袭来时,此时地面及地基槽的横向振动,初始状态时,此振动通过地基承重板8和地基侧挡板4传递给保险支架3,保险支架3再传递给建筑承重板1及建筑侧挡板2,带动建筑主体同步振动,在振动方向上的保险支架3受建筑侧挡板2和地基侧挡板4挤压,保险支架3上的两个联接承压块3-4受到横向压力,横向压力通过四根联接支板3-3及螺母3-1、主联接销3-2、次联接销3-5传递到保险杆3-6上,变成垂直方向的拉伸力,当拉伸力超过保险杆3-6的拉力极限后,保险杆3-6中间略细处被拉断,保险支架3不再对建筑承重板1和建筑侧挡板2包围的主体建筑有支撑力(建筑主体另一侧的保险支架3由于失去支撑力,会掉落在地基槽内),此时,进入减震状态,建筑承重板1和建筑侧挡板2及主体建筑仅受地基槽及地基承重板8、滚球组的竖直支撑作用,地基槽带动地基承重板8横向振动时,由于滚球组内的各个滚球6能够在滚球联接笼7内和转球7-2之间发生相互转动,地基承重板8传递给建筑承重板1和建筑侧挡板2及主体建筑的横向振动被转动的滚球6衰减,化解大部分地震横波,从而起到对主体建筑的隔震减震的作用;压簧10和压簧挡板9的作用是:如果发生破坏性特大的地震,建筑承重板1和建筑侧挡板2及主体建筑移动幅度较大时,会撞到相应方向的压簧挡板9,在压簧10的柔性弹力作用下,对主体建筑的移动速度起到缓冲的作用,从而进一步起到减震的效果;拉簧5的作用是实现各个滚球6位置的相对固定,并能对滚球6和滚球联接笼7之间的相互转动起到一定的柔性缓冲作用;保险支架3的安装数量和保险杆3-6的断裂拉力能够根据主体建筑的体积、重量及地震波的破坏强度综合测算得出。另一种工作状态是破坏性较小的地震发生时,此时地面及地基槽的轻微横向振动,通过地基承重板8和地基侧挡板4传递给保险支架3,保险支架3再传递给建筑承重板1及建筑侧挡板2,带动建筑主体同步振动,由于此地震横波破坏性很小,轻微振动不会对建筑主体造成破坏,保险杆3-6在安全拉力范围内,不会断开,此时整个隔震装置和建筑主体之间属于稳定联接状态,同步振动。
Claims (1)
1.一种小型低层建筑地基隔震装置,包括建筑承重板(1)、建筑侧挡板(2)、保险支架(3)、地基侧挡板(4)、拉簧(5)、滚球(6)、滚球联接笼(7)、地基承重板(8)、压簧挡板(9)、压簧(10);其中保险支架(3)包括螺母(3-1)、主联接销(3-2)、联接支板(3-3)、联接承压块(3-4)、次联接销(3-5)、保险杆(3-6);滚球联接笼(7)包括上转球圈(7-1)、转球(7-2)、联接筋(7-3)、中转球圈(7-4)、下转球圈(7-5),其特征在于,地基承重板(8)是长方形平板形状,放置在夯平的地基槽底部平面上;地基承重板(8)上摆放多个滚球(6),滚球(6)按行列整齐排列,每个滚球(6)上套上一个滚球联接笼(7),滚球联接笼(7)由上转球圈(7-1)、中转球圈(7-4)和下转球圈(7-5)组成笼状,上转球圈(7-1)和下转球圈(7-5)直径相同,中转球圈(7-4)直径较大,三根转球圈靠四根均布的呈弧形的联接筋(7-3)进行相对位置固定;在每根转球圈上,穿入四个开设通孔的转球(7-2),转球(7-2)在每个转球圈上均布,每个转球(7-2)能够以转球圈为轴进行自转,三根转球圈和四根联接筋(7-3)及十二个转球(7-2)组成的滚球联接笼(7)正好将滚球(6)套入,且滚球联接笼(7)上的各个转球(7-2)与滚球(6)紧密接触,使滚球联接笼(7)下端不会接触到地基承重板(8);每个滚球联接笼(7)与其套入的滚球(6)组成一个滚动体,滚动体之间靠拉簧(5)进行连接,在滚球联接笼(7)的中转球圈(7-4)上,均布安装四根拉簧(5),每根拉簧(5)的另一端和其它滚球联接笼(7)的中转球圈(7-4)连接,使拉簧(5)、滚动体相互连接且相对位置柔性固定,按行列排列的滚动体组成一套滚球组,滚球组最外端的拉簧(5)固定在地基侧挡板(4)上;在滚球组上边放置建筑承重板(1),建筑承重板(1)为长方形平板形状,与建筑主体的底面形状一致,在建筑承重板(1)的四面边沿,分别紧固联接四块建筑侧挡板(2),建筑侧挡板(2)同时将建筑主体下端四面包围;在地基槽的四个垂直侧壁上,分别安装四块地基侧挡板(4),地基侧挡板(4)是长方形平面形状,下端和地基承重板(8)紧固连接,上端与地面平齐,在四块地基侧挡板(4)上面,分别固定安装多个压簧(10),每个压簧(10)的另一端,分别安装一块压簧挡板(9);在地基侧挡板(4)的四个侧壁与相对应的建筑侧挡板(2)之间,分别安装固定多个保险支架(3);保险支架(3)为金属材料制造,总体上为左右和上下对称结构,四块联接支板(3-3)结构相同,均为长条板状,长条板的两端加工成不同的厚度,一端的厚度是另一端的2倍,联接支板(3-3)两端开设销孔,联接支板(3-3)厚的一端通过次联接销(3-5),分别连接在两个联接承压块(3-4)上,每两块联接支板(3-3)薄的一端叠放后通过主联接销(3-2)连接,主联接销(3-2)上开设圆孔;保险杆(3-6)为两端略粗、中间略细的金属杆件,两端分别加工螺纹,保险杆(3-6)两端面直径略小于主联接销(3-2)上圆孔直径,保险杆(3-6)穿过两个主联接销(3-2)上的圆孔,保险杆(3-6)在两个主联接销(3-2)圆孔外侧的两伸出端,各装一个螺母(3-1);各联接支板(3-3)能够以次联接销(3-5)或主联接销(3-2)为轴进行转动;通过调整两个螺母(3-1),使保险支架(3)一侧的联接承压块(3-4)接触在建筑侧挡板(2)上,另一侧的联接承压块(3-4)接触在地基侧挡板(4)上。
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