一种拉索与弹簧串联式隔震结构抗拉装置及方法与流程

xiaoxiao2026-08-22  2


本发明涉及建筑隔震,尤其涉及一种拉索与弹簧串联式隔震结构抗拉装置及方法。


背景技术:

1、现有技术中,如中国专利网站上公开的公告号为cn208717723u的拉索减震支座,在拉索减震支座外侧壁上设置呈弧线的抗拉件,当地震力使梁体的位移超出支座的位移时,抗拉件起作用,能有效地限制梁体继续位移,防止落梁。

2、又如公告号为cn215253627u的一种拉索内置式抗拉隔震,设置抗拉拉索,当隔震支座在遭遇罕见地震水平位移达到极限,产生向上的拉力时抗拉拉索连接上下连接头产生相互抵抗作用力,从而在竖直方向限制相对位移,起到抗拉防倾覆作用。

3、还如公告号为cn116378243a的抗拉隔震装置,利用相对设置的第一连接结构和第二连接结构能够分别连接上部结构和下部结构,在第一连接结构和第二连接结构之间设有弹性支撑结构,在震动作用下,弹性支撑结构能够发生形变以缓冲震动。当震动停止后,弹性支撑结构能够自动恢复原有形状。

4、如此可知现有技术中拉索的隔震或抗震中使用时大多数都是直接将拉索的两端与建筑体连接来实现减震或隔震的,但实际上,拉索的在减震或抗震或限位过程中,其形变量十分有限。尤其针对一些大型建筑物的抗震或减震时,从无震到中震或者大震时,建筑物就已经具有了一定的运动加速度。所以,在拉索受力的那一刻,就需要克服建筑物加速度所产生的力,且这个力是随着建筑物的质量增加而呈倍数增加。因此,拉索在开始受力产生形变到克服建筑物加速度所产生的力,需要在拉索到达最大形变量之前完成这一克服过程,否则极易扯断拉索。


技术实现思路

1、基于现有的技术问题,本发明提出了一种拉索与弹簧串联式隔震结构抗拉装置及方法。

2、本发明提出的一种拉索与弹簧串联式隔震结构抗拉装置,包括连接在上建筑体和下建筑体之间的隔震支座,所述上建筑体和下建筑体靠近所述隔震支座的表面还固定安装有梁或加厚板。

3、所述梁或加厚板上通过预埋预留的方式设置有至少两个位于同一竖直线上的钢套筒,所述钢套筒的内部活动设有抗拉装置,所述抗拉装置包括抗拉杆,两个所述抗拉杆相对的一端串联有拉索,且所述拉索的抗拉刚度为k拉索。

4、通过所述拉索实现对所述上建筑体和所述下建筑体之间发生相对水平位移时的抗拉以及限位动作。

5、优选地,所述钢套筒相背的端面通过螺栓固定安装有端盖,所述钢套筒的内侧底壁还固定安装有钢制加劲板。

6、通过上述技术方案,能够增加钢套筒的内侧底壁的强度。

7、优选地,所述钢套筒的顶部转动套接有球铰螺母,所述球铰螺母的球心处沿直径的竖直方向上固定延伸安装有抗拉缸体,所述球铰螺母转动时带动所述抗拉缸体在空间扇形角度内实现自由旋转的动作。

8、通过上述技术方案,球铰螺母能够带动抗拉装置在空间扇形角度内实现自由旋转的动作,以方便对整个建筑体之间不同方向上的抗拉和限位。

9、优选地,所述抗拉缸体的内壁活动套接有弹簧,且所述弹簧的抗压或抗拉刚度为k弹簧,所述k拉索>k弹簧。

10、所述弹簧的内壁滑动套接有将所述弹簧向下压的t型套筒,所述t型套筒的轴心处与所述抗拉杆的外表面滑动插接,所述抗拉杆的顶端固定连接有活塞,所述活塞的外表面与所述t型套筒的内壁滑动连接,所述活塞与所述t型套筒之间还设有空行程l空。

11、通过上述技术方案,能够增加拉索两端的抗拉和限位能力。

12、优选地,所述弹簧的种类包括碟形弹簧、线型弹簧、环型弹簧或波形弹簧中的任意一种。

13、所述拉索的制作材质包括碳纤维索、钢丝绳、钢绞线中的任意一种或两种以任意配比制作而成。

14、通过上述技术方案,能够根据不同需求来选择不同型号的弹簧和拉索。

15、优选地,所述钢套筒的外端口内壁固定安装有沿所述钢套筒圆周方向上旋转的滚珠轴承,所述滚珠轴承的内圈固定安装有固定环,所述固定环通过开设的球孔滚动安装有钢球。

16、通过上述技术方案,能够防止抗拉装置在被拉伸时与钢套筒的底部边沿处发生剐蹭的问题。

17、一种拉索与弹簧串联式隔震结构抗拉装置的方法,步骤一、无震初始状态时,所述拉索与所述抗拉杆均不受力,处于松弛状态;

18、步骤二、中震受力状态时,所述拉索与所述抗拉杆开始受力且处于被拉直状态,此时所述空行程l空=0,所述弹簧开始出现形变,并产生形变量l弹簧,同时所述拉索也被拉直,但并未产生被拉伸形变量;

19、步骤三、大震受力状态时,所述形变量l弹簧达到最大值之后所述拉索的被拉伸形变量l拉索再达到被拉伸形变量的最大值,最后所述上建筑体和下建筑体被限位住。

20、通过上述技术方案,能够将整个装置震动受力时的抗拉或限位状态做出清楚的说明。

21、优选地,所述步骤一中无震初始状态时,所述拉索的被拉伸变形量l拉索=0,所以所述拉索所受到的拉力f拉索=k拉索*l拉索=0;

22、同时所述弹簧的变形量l弹簧=0,所以所述弹簧所受到的拉力f弹簧=k弹簧*l弹簧=0,此时整个装置的被拉伸变形量l总=0,所受到的拉力为0。

23、通过上述技术方案,无震状态时,整个装置处于松弛状态,此时可根据建筑体实际的抗拉和限位需求,将所述空行程l空的长度分三种情况:1、所述空行程l空等于所述活塞与所述t型套筒之间的直线距离;2、所述空行程l空等于所述拉索松弛状态时的长度;3、所述空行程l空等于所述活塞与所述t型套筒之间的直线距离以及所述拉索松弛状态时长度的任意比例配比之和。

24、优选地,所述步骤二中的中震受力状态时,所述拉索的被拉伸变形量l拉索=0,则所述拉索所受到的拉力f拉索=k拉索*l拉索=0;同时所述抗拉杆的位移量等于所述空行程l空;

25、即,所述中震受力状态时,整个装置的被拉伸变形量l总=l空。

26、通过上述技术方案,利用抗拉装置的抗拉形变量大和震动力小的优点对建筑体前期的震动力小和大形变量进行抗拉和缓冲限位。

27、优选地,所述步骤三中大震受力状态时,所述弹簧先受拉力,产生形变量l弹簧,此时所述弹簧受到的拉力为f弹簧=k弹簧*l弹簧。

28、当所述弹簧的形变量达到最大值时,所述拉索再开始被拉伸,产生形变量l拉索,此时所述拉索受到的拉力为f拉索=k拉索*l拉索。

29、通过上述技术方案,利用拉索的大抗拉力和短形变量来对建筑体后期的大震动力和小形变量进行抗拉和限位。

30、本发明中的有益效果为:

31、1、通过所述钢套筒的内部活动设有抗拉装置,一方面将抗拉装置的重量承载在建筑体内,连成一体,另一方面能够增加抗拉行程,进而能够给建筑体之间的位移足够的缓冲的反向作用力,从而避免上建筑体和下建筑体在震动时突然被限位所带来的断裂危险。

32、2、通过设置两个所述抗拉杆相对的一端串联有拉索,能够增加整个装置的抗拉力和限位力,再结合抗拉装置,不仅能够增加抗拉变形行程,还能够减少拉索在限位一瞬间时的巨大拉力所造成的断裂问题,在实际使用时,抗拉装置预先对上建筑体和下建筑体震动所产生的形变力进行缓冲,以减小震动所产生的力,其后在抗拉装置达到最大限位拉力时,此时震动力已经降低了很多,利用抗拉装置的大形变量和小抗拉力来应对建筑体震动前期的大形变和小震动力时最合适的,再由拉索进一步对上建筑体和下建筑体进行最后的限位,利用拉索的强大抗拉力和限位力来应对整个建筑体之间震动后期的大震动力和短形变量,能够针对建筑体不同震动时期的力和形变量提出不同的抗拉和限位措施。


技术特征:

1.一种拉索与弹簧串联式隔震结构抗拉装置,包括连接在上建筑体(1)和下建筑体(2)之间的隔震支座(3),所述上建筑体(1)和下建筑体(2)靠近所述隔震支座(3)的表面还固定安装有梁或加厚板(4);

2.根据权利要求1所述的一种拉索与弹簧串联式隔震结构抗拉装置,其特征在于:所述钢套筒(5)相背的端面通过螺栓固定安装有端盖(52),所述钢套筒(5)的内侧底壁还固定安装有钢制加劲板(53)。

3.根据权利要求2所述的一种拉索与弹簧串联式隔震结构抗拉装置,其特征在于:所述钢套筒(5)的顶部转动套接有球铰螺母(54),所述球铰螺母(54)的球心处沿直径的竖直方向上固定延伸安装有抗拉缸体(7),所述球铰螺母(54)转动时带动所述抗拉缸体(7)在空间扇形角度内实现自由旋转的动作。

4.根据权利要求3所述的一种拉索与弹簧串联式隔震结构抗拉装置,其特征在于:所述抗拉缸体(7)的内壁活动套接有弹簧(71),且所述弹簧(71)的抗压或抗拉刚度为k弹簧,所述k拉索>k弹簧;

5.根据权利要求4所述的一种拉索与弹簧串联式隔震结构抗拉装置,其特征在于:所述弹簧(71)的种类包括碟形弹簧、线型弹簧、环型弹簧或波形弹簧中的任意一种;

6.根据权利要求5所述的一种拉索与弹簧串联式隔震结构抗拉装置,其特征在于:所述钢套筒(5)的外端口内壁固定安装有沿所述钢套筒(5)圆周方向上旋转的滚珠轴承(8),所述滚珠轴承(8)的内圈固定安装有固定环(81),所述固定环(81)通过开设的球孔滚动安装有钢球(82)。

7.根据权利要求6所述的一种拉索与弹簧串联式隔震结构抗拉装置的方法,其特征在于:步骤一、无震初始状态时,所述拉索(6)与所述抗拉杆(51)均不受力,处于松弛状态;

8.根据权利要求7所述的一种拉索(6)与弹簧(71)串联式隔震结构抗拉装置的抗拉方法,其特征在于:所述步骤一中无震初始状态时,所述拉索(6)的被拉伸变形量l拉索=0,所以所述拉索(6)所受到的拉力f拉索=k拉索*l拉索=0;

9.根据权利要求8所述的一种拉索(6)与弹簧(71)串联式隔震结构抗拉装置的抗拉方法,其特征在于:所述步骤二中的中震受力状态时,所述拉索(6)的被拉伸变形量l拉索=0,则所述拉索(6)所受到的拉力f拉索=k拉索*l拉索=0;

10.根据权利要求9所述的一种拉索与弹簧串联式隔震结构抗拉装置的抗拉方法,其特征在于:所述步骤三中大震受力状态时,所述弹簧(71)先受拉力,产生形变量l弹簧,此时所述弹簧(71)受到的拉力为f弹簧=k弹簧*l弹簧;


技术总结
本发明属于隔震技术领域,尤其是一种拉索与弹簧串联式隔震结构抗拉装置及方法,包括连接在上建筑体和下建筑体之间的隔震支座,所述上建筑体和下建筑体靠近所述隔震支座的表面还固定安装有梁或加厚板,所述梁或加厚板上通过预埋或预留的方式设置有至少两个位于同一竖直线上的钢套筒,所述钢套筒的内部活动设有抗拉装置,所述抗拉装置包括抗拉杆,两个所述抗拉杆相对的一端串联有拉索。该拉索与弹簧串联式隔震结构抗拉装置及方法,通过设置两个所述抗拉杆相对的一端串联有拉索,能够增加整个装置的抗拉力和限位力,再结合抗拉装置,不仅能够增加抗拉变形行程,还能够避免拉索在限位一瞬间的巨大冲击力可能造成的装置断裂问题。

技术研发人员:辛力,史生志
受保护的技术使用者:中国建筑西北设计研究院有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/9/23
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