一种隔震限位防护装置的制作方法

本发明属于建筑抗震技术领域，具体涉及一种隔震限位防护装置。

背景技术：

随着隔震技术的不断发展，美国、日本、中国和意大利等国在工程中广泛使用基础隔震、串联隔震和层间隔震等技术，形成了大量的隔震结构。隔震结构通常采用橡胶隔震支座形成隔震层，延长结构自振周期，增大阻尼，减少地震能量对上部结构的输入，使上部结构发生平动而不造成破坏。因此，隔震橡胶支座的作用是在地震作用下产生较大位移，继而耗能，保证上部结构安全。但是，橡胶隔震支座有限位要求，一旦隔震支座在地震中发生较大的位移而超过限值，会造成倾覆问题，继而导致整体结构发生倒塌。同时，国内外研究者对近断层地震动进行了大量研究，研究发现近断层地震动具有上盘效应、方向性效应、较大的速度脉冲和位移脉冲等。这些效应对长周期的隔震结构产生非常不利影响，造成隔震支座发生较大位移，严重可导致隔震支座超过限值而发生倾覆问题。因此，解决隔震支座的限位问题迫在眉睫。

目前，已有的一些隔震支座限位装置造价高、工艺复杂、难于普及和应用；还有一些隔震支座限位装置满足施工简单方便，造价低廉的要求，但是防护性不够，极易发生破坏而造成隔震支座也发生问题。

技术实现要素：

本发明的目的是为对隔震支座起到有效的限位和保护的作用，而提供一种隔震限位防护装置。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种隔震限位防护装置，包括隔震支座、连接板、下支墩、上支墩、软钢阻尼器、连接钢板、预埋钢板、螺栓和预埋螺杆；所述的隔震支座通过下支墩上表面与上支墩下表面的连接板连接，所述的预埋钢板横向设在下支墩的上端边缘，所述的预埋螺杆设在预埋钢板的两端并且与预埋钢板相垂直，所述的预埋螺杆的一端与预埋钢板相固定，另一端与下支墩相固定，所述的软钢阻尼器设在下支墩上面，并且沿隔震支座的四周布置，在每个软钢阻尼器的下面均设有连接钢板，所述的连接钢板与预埋螺杆通过螺栓固定。

所述的软钢阻尼器包括耗能钢块、耗能限位钢块、限位钢块和固定钢块；所述的耗能钢块、耗能限位钢块、限位钢块固定在固定钢块上，且所述的耗能限位钢块与固定钢块垂直固定，所述的耗能钢块和限位钢块位置可互换的设在耗能限位钢块的两侧，并与耗能限位钢块呈度夹角。

所述的固定钢块的宽度为耗能钢块、耗能限位钢块与限位钢块宽度的总和。

所述的软钢阻尼器的总高度为隔震支座的总高度减去隔震支座上连接板高度的一半。

所述的软钢阻尼器中的下部一块钢块的宽度为150mm—300mm，高度为隔震支座高度的1/3，长度与隔震支座的长度相同。

所述的软钢阻尼器中的上部三个钢块的宽度为50mm—100mm，高度为软钢阻尼器的总高度减去下部钢块的高度，长度与隔震支座的长度相同。

所述的软钢阻尼器选用q345d钢材。

所述的连接钢板和预埋钢板均为宽度为250mm—400mm、厚度为20mm—30mm，长度与隔震支座的长度相同且型号为q345的长方体钢块。

本发明可以避免隔震支座发生较大位移而超过限值，并能大批量工业化生产的隔震防护装置。该装置在隔震支座位移快达到限值时，依次撞击限位软钢阻尼器上部三个长方体钢块，起到限位和耗能双重作用，防止隔震支座发生倾覆和破坏。因此，与现有技术相比，本发明具有不仅施工方便、安全性高，而且根据隔震支座的大小，可以配套设计该限位软钢阻尼器，从而工业化大批量的生产，降低造价成本。通过该限位软钢阻尼器上部三个长方体钢块依次耗能，从而对隔震支座起到有效的限位和保护。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的截面示意图。

图3是软钢阻尼器示意图。

图4是图3的侧示图。

具体实施方式

如图1、图2所示，本实施例所述的一种隔震限位防护装置，包括隔震支座1、连接板2、下支墩3、上支墩4、软钢阻尼器5、连接钢板6、预埋钢板7、螺栓8和预埋螺杆9；所述的隔震支座1通过下支墩3上表面与上支墩4下表面的连接板2连接，所述的预埋钢板7横向设在下支墩3的上端边缘，所述的预埋螺杆9设在预埋钢板7的两端并且与预埋钢板7相垂直，所述的预埋螺杆9的一端与预埋钢板7相固定，另一端与下支墩3相固定，所述的软钢阻尼器5设在下支墩3上面，并且沿隔震支座1的四周布置，在每个软钢阻尼器5的下面均设有连接钢板6，所述的连接钢板6与预埋螺杆9通过螺栓8固定。

如图3、图4所示，本实施例所述的软钢阻尼器5包括耗能钢块10、耗能限位钢块11、限位钢块12和固定钢块13；所述的耗能钢块10、耗能限位钢块11、限位钢块12固定在固定钢块13上，且所述的耗能限位钢块11与固定钢块13垂直固定，所述的耗能钢块10和限位钢块12位置可互换的设在耗能限位钢块11的两侧，并与耗能限位钢块11呈10度夹角。

本实施例所述的固定钢块13的宽度为耗能钢块10、耗能限位钢块11与限位钢块12宽度的总和。

本实施例所述的软钢阻尼器5的总高度为隔震支座1的总高度减去隔震支座上连接板2高度的一半。

本实施例所述的软钢阻尼器5中的下部一块钢块的宽度为150mm—300mm，高度为隔震支座1高度的1/3，长度与隔震支座1的长度相同。

本实施例所述的软钢阻尼器5中的上部三个钢块的宽度为50mm—100mm，高度为软钢阻尼器5的总高度减去下部钢块的高度，长度与隔震支座1的长度相同。

本实施例所述的软钢阻尼器5选用q345d钢材。

本实施例所述的连接钢板6和预埋钢板7均为宽度为250mm—400mm、厚度为20mm—30mm，长度与隔震支座1的长度相同且型号为q345的长方体钢块。

本实施例螺栓8为高强螺栓，螺栓性能等级为8.8s，螺栓直径为m20及以上。

根据本发明，隔震结构在地震作用下的运动方程中阻尼矩阵发生了变化，其中阻尼力提高，位移得到了控制，能量进行了消耗。

隔震结构在地震作用下的运动方程为：

其中，{u}、{ü}分别为体系的位移、速度和加速度向量；[m]、[k]分别为体系的质量和刚度矩阵；{δ}为单位列向量；[c]为体系的阻尼矩阵。对于隔震结构，阻尼矩阵表达式为：

[c]＝[c0]+[cr]

[c0]可按瑞雷阻尼进行计算，[cr]为非比例阻尼的余项阻尼矩阵。

增加限位软钢阻尼器以后，体系在地震作用下的阻尼矩阵表达式变为：

[c]＝[c0]+[cr]+[cs]

其中，[c0]＝α[m]+β[k]，

[cs]为软钢阻尼器的阻尼矩阵，也可按瑞雷阻尼进行计算。

因此，本发明设置在隔震结构中，地震作用下的运动方程变为：

通过上式可知，增大软钢阻尼器的阻尼矩阵[cs]，即增大软钢阻尼器质量和刚度，可以使本发明的限位和耗能更加明显。但要保证在地震作用下隔震支座上连接钢板的屈服强度大于等于软钢阻尼器的屈服强度。