CN204238377U - 一种组合式建筑物减震隔震装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种组合式建筑物减震隔震装置,包括上、下底板、上、下钵体连接板、一个或一个以上的上、下钵体、一个或一个以上的滚球、弹性垫层。所述的上、下钵体分别具有一个上、下凹坑，滚球以可滚动的方式安置在上、下钵体的上、下凹坑之间；上、下钵体分别固定在上、下钵体连接板上，而上、下钵体连接板又固定安装在上、下底板上，所述的弹性垫层设置于上、下钵体连接板之间。由于本实用新型的滚球被夹持在上钵体和下钵体之间，在地震到来时，夹持在上钵体和下钵体之间的滚球会沿上钵体的上凹坑和下钵体的下凹坑滚动，迅速使上钵体和下钵体分离，从而隔断了地震力传给建筑物的主要途径，隔震效果显著。

Description

一种组合式建筑物减震隔震装置

技术领域

本发明涉及地震领域，特别是涉及一种组合式建筑物减震隔震装置。

背景技术

 地震给人类生命财产安全带来极大的危害，地震产生的地震波使建筑物产生垂直方向的上下起伏运动，水平方向的前后左右摇摆运动及水平扭转运动。其中破坏力最大的是建筑物的水平震动和扭转震动。传统建筑抗震方法是随着抗震设防等级的提高而逐级增大钢筋的数量和直径，提高混凝土的标号，对梁、板、柱等结构设计都要增大增厚，提高承载等级，是一种以硬碰硬的手法，这就大大增加了建筑成本，降低了建筑物的容材比，使建筑物的主体部分显得老大笨粗。为了解决单纯依靠增加建筑物强度和刚度的方法抗震所带来的弊端，近年来国内外，已研制出多种减震隔震装置。中国专利公开了一种减震隔震装置（专利号为：02116048.1），是由一底座、一盖板和一滚球构成的，底座的顶面为圆球形凹面，盖板之底面具有圆球形凹面，在底座和盖板的圆弧形凹面之间放置一滚球构成，其缺点是：滚球在地震前的常态时是完全承载，长期静载荷下会产生徐变，地震时滚球运动不畅甚至容易破碎。另外所述该装置没有考虑到地震作用下的缓冲和防提离功能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种减震效果好的减震隔震装置。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：

本发明是一种组合式建筑物减震隔震装置,包括上、下底板、上、下钵体连接板、一个或一个以上的上、下钵体、一个或一个以上的滚球、弹性垫层；所述的上钵体底面具有一个上凹坑，所述的下钵体的顶面具有一个下凹坑，下钵体顶面的下凹坑与上钵体底面的上凹坑相对，且处于一条轴线上；所述的滚球以可滚动的方式安置在上钵体底面的上凹坑与下钵体顶面的下凹坑之间，常态或没有外界能量下，滚球自动位于上钵体的上凹坑和下钵体的下凹坑内；滚球与上、下钵体的上、下凹坑相贴合；整个球体压合于上、下钵体连接板上的上、下钵体之间；所述的上钵体安装在上钵体连接板上，上钵体连接板固定在上底板上；所述的下钵体安装在下钵体连接板上，下钵体连接板固定在下底板上。所述的弹性垫层位于上、下钵体连接板之间。所述减震隔震装置设置在建筑物基础与地基的承台之间。

优选地，所述的上凹坑及所述的下凹坑为半球状或为球冠面。常态下，所述滚球与上凹坑、滚球与下凹坑之间均为面接触。

所述的弹性垫层由一个圆环形弹性垫块，或由三个或三个以上的弹性垫块组成。

所述的弹性垫块由上面板层、弹性层、下面板层连接成一体；所述的弹性层主要由橡胶、弹簧构成；所述的下面板层固定在下钵体连接板上，所述的上面板层与上钵体连接板无连接地顶靠贴合在一起，可以作相对运动，常态下所述弹性垫层压合于上、下钵体连接板之间。所述的弹性垫块均布在上、下钵体连接板之间，起到分担部分滚球压力的作用，同时可以在地震发生时，起到缓冲作用。

本发明还包括滚球支架，所述的滚球支架由上、下滚球支架夹板及若干个连接柱组合而成；所述的上、下滚球支架夹板上对应设有与滚球数量相对应的球孔，所述的球孔孔径小于滚球直径，滚球以可旋转的状态被夹持在滚球支架上的球孔内。滚球夹板架的应用，特别是滚球的数量不止一个时，保持滚球之间的间距相对固定，有利于增加装置的稳定性。

所述的滚球材质为钢球或合金钢或粉末冶金或有机高分子碳纤、玻纤、玄武岩纤维的网络状加强筋与高分子工程塑料的混合复合材料。

采用上述方案后，由于本发明具有上钵体和下钵体，滚球被夹持在上钵体和下钵体之间，上钵体通过上钵体连接板、上底板与建筑物连接，下钵体通过下钵体连接板、下底板与地面连接。在地震到来时，夹持在上钵体和下钵体之间的滚球会迅速脱离上、下凹坑，沿上钵体和下钵体顶面滚动，使上钵体和下钵体分离，从而隔断了地震力传给建筑物的主要途径，使传给建筑物的水平地震力大大减小，隔震效果显著。本发明安装在建筑物的基础部分和桩基之间，无需通过增加建筑物的强度和刚度，就可起到隔离、缓冲、吸收和耗散地震波能量的作用，从而达到减震隔震目的，减轻或避免地震对建筑物造成的破坏性损害。

本发明中，利用动能与势能的转换，达到建筑物减震隔震的效果。本装置中上凹坑及下凹坑的设置，旨在起到平时定位和地震过后返回原点的作用。而且，使得所述减震隔震装置在大风或者小震时，不离位，不动作，保持稳定状态。本装置还设置了弹性垫层，其能对静载荷进行分压，并且具有缓冲作用，若滚球被破坏，弹性垫层还将代替滚球起到支撑作用，确保建筑物的抗震设防要求。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。

附图说明

图1是本发明第一个实施例的立体分解图；

图2是本发明第二个实施例的立体分解图；

图3是本发明弹性垫层的一种结构图。

具体实施方式

如图1所示，是本发明一种组合式建筑物减震隔震装置的第一个实施例，它包括上底板1、上钵体连接板2、一个上钵体3、一个滚球4、弹性垫层5、一个下钵体6、下钵体连接板7、下底板8。

所述的上钵体3底面具有一个半球形的上凹坑31，所述的下钵体6的顶面具有一个半球形的下凹坑61，下钵体6顶面的下凹坑61与上钵体3底面的上凹坑31相对，且处于一条轴线上。所述的上钵体3的上凹坑31和下钵体6的下凹坑61为半球状或为球冠面，贴合滚球。

所述的滚球4以可滚动的方式安置在上钵体3底面的上凹坑31与下钵体6顶面的下凹坑61之间，常态或没有外界能量下，滚球自动位于上钵体3的上凹坑31和下钵体6的下凹坑61内，使得滚球4在常态和小的震动情况下不会脱离上凹坑31和下凹坑61，地震能量消失后，滚球4自动回到位到上凹坑31和下凹坑61内。

所述的上钵体3顶面安装在上钵体连接板2上，上钵体连接板2固定在上底板1上，上底板1顶面固定在建筑物上。为便于安装上钵体3，所述上钵体连接板2上设置有与上钵体3同形状的孔位，上钵体可安装安装在固定孔位里。在本实施例中，还增加了防提离作用，具体如下：所述的上底板1设置套筒9，所述的套筒，9的底面具有一个圆形沉孔91，套筒9的顶面固定在上底板1的底面。所述的套筒9底面圆形沉孔91内的若干个盲孔92与上钵体连接板2顶面若干个盲孔21一一对应，用于安装防提离弹体10。装配时，所述的上钵体连接板2上部活动套置在套筒9底面的圆形沉孔91内，防提离弹体10的两端分别插置在套筒9底面圆形沉孔91内的盲孔92和上钵体连接板2顶面的盲孔21内，起防止上钵体连接板2与上底板1脱离的作用，具有防提离作用。所述的防提离弹体10为钢丝、弹簧、橡胶、塑料或海绵。

所述的下钵体6底面安装在下钵体连接板7上，下钵体连接板7固定在下底板8上，下底板8坐落在地面。所述下钵体连接板7与上钵体连接板2一致，同样设置有与下钵体6同形状的孔位。

所述的弹性垫层5为一个圆环形弹性垫块组成；所述的弹性垫层5包括上面板层51、弹性层52、下面板层53连接成一体。所述的上面板层51、弹性层52、下面板层53由上至下叠合在一起；所述的弹性垫层5位于上钵体连接板2和下钵体连接板7之间，弹性垫层5的下面板53层固定在下钵体连接板7上，其上面板层51与上钵体连接板2无连接地顶靠贴合在一起，可以作相对运动，常态下所述弹性垫层5压合于上、下钵体连接板2、7之间，起到减小滚球压力的作用。

本发明的工作原理：

 l、无地震发生时，由于主要载荷由刚性接触的夹持在上钵体3和下钵体6之间的滚球4以及弹性垫层5承担，故本装置有足够的垂直和水平刚度，平时建筑物可处于十分稳定的状态。

  2、滚球4在承担部分垂直载荷产生适量的变形后，与上凹坑31和下凹坑61形成紧密的面接触，大大增加了滚球4的垂直承载和抗冲击能力。

 3、当受到水平面上任意方向地震力时，由于滚球4脱离上钵体3的上凹坑31和下钵体6的下凹坑61，沿上钵体3底面和下钵体6顶面间滚动，迅速使上钵体3和下钵体6迅速分离，从而隔断了地震力传给建筑物的主要途径，使传给建筑物的水平地震力大大减小，起到显著的隔震效果。当上钵体3和下钵体6分离后，上底板1连同建筑物按滚球4在上钵体3和下钵体6的滚动轨迹运动。

4、当上底板1连同建筑物按滚球4在上钵体3和下钵体6的滚动轨迹运动，回到初始位置时，弹性垫层5能缓冲和吸收耗散水平任意方向上的地震能量。

如图2所示，是本发明一种组合式建筑物减震隔震装置的第二个实施例，它包括上底板1、上钵体连接板2、三个上钵体3、三个滚球4、弹性垫层5、三个下钵体6、下钵体连接板7、下底板8、滚球夹板架11。

所述的三个上钵体3分别套置在上钵体连接板2上，三个上钵体3底面的上凹坑31与三个下钵体6的下凹坑61分别相对设置。所述的滚球支架11由上滚球支架夹板111和下滚球支架夹板112及若干个连接柱（图中未画出）组合而成。上滚球支架夹板111和下滚球支架夹板112的周边分别设有三个球孔1111、1121，三个滚球4分别可旋转的安置在上滚球支架夹板111和下滚球支架夹板112之间的球孔1111、1121内，三个滚球4分别以可滚动的方式分别安置在三个上钵体3底面的上凹坑31与三个下钵体6顶面的下凹坑61之间。用滚球支架11将三个滚球4夹持住，使三个滚球4之间间距保持相对固定，增加装置的稳定性。

所述的弹性垫层5还可以由三个或三个以上的弹性垫块组成，所示的弹性垫块可以为任意稳定的形状，均布于上钵体连接板2和 下钵体连接板7之间。图3所示的是弹性垫层5的一种结构，为一个环形柱体弹性垫块分割成若干个块状体构成。

本实施例的其它的结构与第一个实施例基本相同，不再赘述。

需要说明的是，上钵体、滚球、下钵体的数量应一致，具体的数量可依据情况而定。

本发明的重点就在于：

1、滚球4被夹持在具有圆弧形凹坑的上、下钵体之间，弹性垫层5能缓冲和吸收耗散水平任意方向上的地震能量。

2、弹性垫层5在地震没有发生的常态时可承载一部分压力，以减轻滚球长时间所受到的压力，避免产生徐变。

3、上、下钵体3、6加工成与滚球4球径相吻合的上、下凹坑31、61，其作用为：①增大滚球与钵体的接触面积以提高常态时的承载力；②可以增加隔震建筑的稳定性，当刮大风时，当低于里氏3级的弱小地震发生时，隔震建筑不至于启动而产生不必要的动感。

以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，滚球的数量可据需要而定，故不能以此限定本发明实施的范围，即依本发明申请专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。

Claims (6)

1.一种组合式建筑物减震隔震装置，包括上、下底板，上、下钵体连接板，一个或一个以上的上、下钵体，一个或一个以上的滚球，弹性垫层，其特征在于：所述的上钵体底面具有一个上凹坑，所述的下钵体的顶面具有一个下凹坑，下钵体顶面的下凹坑与上钵体底面的上凹坑相对，且处于一条轴线上；所述的滚球以可滚动的方式安置在上钵体底面的上凹坑与下钵体顶面的下凹坑之间，常态或没有外界能量下，滚球自动位于上钵体的上凹坑和下钵体的下凹坑内；所述的上钵体安装在上钵体连接板上，上钵体连接板固定在上底板上；所述的下钵体套置在下钵体连接板上，下钵体连接板固定在下底板上，下底板坐落在地面；所述的弹性垫层位于上、下钵体连接板之间。

2.根据权利要求1所述的一种组合式建筑物减震隔震装置，其特征在于：所述的上凹坑及所述的下凹坑为半球状或为球冠面。

3.根据权利要求1所述的一种组合式建筑物减震隔震装置，其特征在于：所述的弹性垫层由一个圆环形弹性垫块组成，或由三个或三个以上的弹性垫块组成。

4.根据权利要求3所述的一种组合式建筑物减震隔震装置，其特征在于：所述的弹性垫块由上面板层、弹性层、下面板层连接成一体；所述的弹性层主要由橡塑和/或弹簧构成；所述的下面板层固定在下钵体连接板上，所述的上面板层与上钵体连接板无连接地顶靠贴合在一起，可以作相对运动。

5.根据权利要求1所述的一种组合式建筑物减震隔震装置，其特征在于：还包括滚球支架，所述的滚球支架由上、下滚球支架夹板及若干个连接柱组合而成；所述的上、下滚球支架夹板上均对应设有与滚球数量相对应的球孔，所述的球孔孔径小于滚球直径，滚球以可旋转的状态被夹持在滚球支架上的球孔内。

6.根据权利要求1或5所述的一种组合式建筑物减震隔震装置，其特征在于：所述的滚球材质为钢球或合金钢或粉末冶金或有机高分子碳纤、玻纤、玄武岩纤维的网络状加强筋与高分子工程塑料的混合复合材料。