一种复合减震装置及其施工方法与流程

本发明属于建筑结构减震控制技术领域，具体涉及一种复合减震装置及其施工方法。

背景技术：

桩基础是目前高层和超高层建筑、大跨空间建筑常采用的基础形式。传统的桩基础往往将钢筋插入承台内，并浇筑混凝土形成桩顶固结于承台的形式，在地震、不均匀沉降等因素作用下，承台要承受上部结构传递下来的轴力、剪力、弯矩。这种固结方式虽然提高了桩基与承台连接处的强度，但桩顶与承台固结连接处往往会由于应力集中现象，导致出现钢筋屈服、混凝土开裂等不可逆的破坏。

桩基与承台的连接方式通常分为刚性连接和半刚性连接，近年来，随着科学技术的发展，桩基与承台之间的连接处增加了各种类型的隔震、减震装置或变刚度节点装置。在地震作用下，承台附近的桩顶受力比较复杂，无论是刚性连接、半刚性连接还是变刚度连接，承台和桩身连接处发生不可修复的破坏时，连接处的装置往往不可更换。

技术实现要素：

本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提供一种复合减震装置，该装置使得建筑物在遭遇地震时，能够利用建筑桩基与承台之间的复合减震装置耗能，减轻水平地震和竖向地震对建筑物的破坏；即使建筑物遭遇罕遇地震或极罕遇地震时，在建筑物上部结构处于可修状态下，桩基与承台之间连接的复合减震装置若出现了损坏，借助本发明的复合减震装置能够快速的进行更换，迅速恢复既有建筑物的功能。

本发明的目的可以通过如下技术方案实现：

一种复合减震装置，所述装置设置在桩基与承台之间，包括套筒和钢板，所述套筒设置在桩基的顶部，所述钢板设置在承台的底部，所述套筒与钢板之间通过橡胶支座和油阻尼器连接，所述油阻尼器的外侧套设有螺旋弹簧。

优选的，所述套筒与桩基之间通过锚固螺栓连接，所述锚固螺栓横向设置在桩基顶部的左、右两侧。

优选的，所述钢板与承台的配筋焊接在一起。

优选的，所述的橡胶支座包括内部橡胶、内部钢板、上封板、下封板、上连接板、下连接板和橡胶保护层，上、下封板分别通过螺栓连接上、下连接板，上连接板通过高强螺栓连接钢板，下连接板通过高强螺栓连接套筒，所述内部橡胶与内部钢板彼此间隔堆叠，且粘结在一起，所述橡胶保护层包裹在内部橡胶、内部钢板、上封板、下封板的外侧。

优选的，所述的油阻尼器上端设有上铰接支座，下端设有下铰接支座，上铰接支座通过高强螺栓连接钢板，所述下铰接支座通过高强螺栓连接套筒。

优选的，所述上铰接支座与钢板之间的高强螺栓贯穿钢板至承台的混凝土中，所述下铰接支座与套筒之间的高强螺栓贯穿套筒至桩基的混凝土中。

优选的，所述的油阻尼器布置在桩基的圆周边缘，且周向等夹角分布八个。

优选的，所述装置还包括环形围挡钢板，所述环形围挡钢板设置在套筒的外侧，并通过高强螺栓与套筒连接。

优选的，所述的环形围挡钢板与承台的空隙之间设置有环形密封橡胶圈。

本发明的另一目的可以通过如下技术方案实现：

一种上述复合减震装置的施工方法，包括以下步骤：

s1、在套筒提前预留螺栓螺纹孔道，同样在钢板提前预留螺栓螺纹孔道；

s2、浇筑桩基，并将套筒置于桩基的顶部，在桩基顶部的左、右两侧分别打入三排横向的锚固螺栓，使套筒和桩基成为一个整体；

s3、首先将橡胶支座的下封板通过螺栓与下连接板连接，将橡胶支座的下连接板与套筒通过高强螺栓连接，其次将螺旋弹簧套设在油阻尼器外侧，并将油阻尼器的下铰接支座与套筒通过高强螺栓连接，使下铰接支座与套筒之间的高强螺栓贯穿贯穿套筒至桩基的混凝土中；

s4、首先将承台的配筋与钢板焊接在一起，其次将橡胶支座的上封板与上连接板通过螺栓连接，再将橡胶支座的上连接板与钢板通过高强螺栓连接，最后将油阻尼器的上铰接支座与钢板通过高强螺栓连接，使上铰接支座与钢板之间的高强螺栓贯穿钢板至承台2的钢筋骨架内；

s5、往承台的钢筋骨架内浇筑混凝土；

s6、待承台混凝土养护成型之后，将环形围挡钢板通过螺栓连接套筒，螺栓拧紧且可拆卸更换，并在环形围挡钢板与承台的空隙之间设置环形橡胶密封圈。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1、本发明装置设置在桩基与承台之间，将套筒设置在桩基顶部，以及将钢板设置在承台底部，且套筒与钢板之间通过橡胶支座和油阻尼器连接，在橡胶支座和油阻尼器的作用下，当建筑物遭遇地震时，可以有效的消耗建筑场地传来的水平和竖向地震作用能量。

2、本发明装置中的橡胶支座包括内部橡胶和内部钢板，内部橡胶与内部钢板彼此间隔堆叠，且粘结在一起，可以承受较大的水平剪切力，具有稳定支撑、弹性复位和阻尼耗能功能，在地震中可以有效的吸收地震能量，减轻地震影响，可以提高桩基与承台的抗倾覆能力，在一定程度上减小建筑物基础的破坏，提高结构的整体抗震性能。

3、本发明装置的油阻尼器上端设有上铰接支座，下端设有下铰接支座，上铰接支座和下铰接支座使得桩基与承台之间形成了一个滑动支座，一方面可以避免复合减震装置水平刚度的提升，另一方面确保了节点的抗扭和抗倾覆能力。

4、本发明装置中的橡胶支座与套筒、钢板之间，以及油阻尼器与套筒、钢板之间通过高强螺栓连接，高强螺栓均可拆卸更换，建筑物的承台与桩基的连接处一旦破坏，可以结合建筑顶升技术，方便地拆卸更换复合减震装置。

5、本发明装置可以在套筒的外侧设置环形围挡钢板，以保护油阻尼器和橡胶支座，同时还可以在在环形围挡钢3与承台的空隙之间设置环形橡胶密封圈，有效地防止地下水的入侵。

附图说明

图1为本发明的复合减震装置主体结构示意图。

图2是图1中a-a截面示意图。

其中，1-桩基，2-承台，3-套筒，4-钢板，5-锚固螺栓，6-下封板，7-第一螺栓，8-下连接板，9-第一高强螺栓，10-油阻尼器，11-螺旋弹簧，12-下铰接支座，13-第二高强螺栓，14-内部橡胶，15-内部钢板，16-橡胶保护层，17-上封板，18-第二螺栓，19-下连接板，20-第三高强螺栓，21-上铰接支座，22-第四高强螺栓，23-环形围挡钢板，24-第三螺栓，25-环形橡胶密封圈，26-配筋。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例：

如图1所示为本发明的一种复合减震装置，本实施例的主体结构包括桩基1、承台2、设置于桩基1顶部的套筒3及承台2底部的钢板4，在桩基1顶部的左、右两侧分别打入三排横向的锚固螺栓5，使得套筒3与桩基1形成一个整体，钢板4与承台2的配筋焊接在一起，所述套筒3与钢板4之间通过橡胶支座和油阻尼器10连接。

所述橡胶支座包括内部橡胶14、内部钢板15、上封板17、下封板6、上连接板19、下连接板8和橡胶保护层16，所述下封板6通过多个第一螺栓7固定于下连接板8上端，并且将下连接板8通过第一高强螺栓9拧紧于套筒3之中；所述内部橡胶14与内部钢板15彼此间隔堆叠，且粘结在一起；同理将上封板17通过多个第二螺栓18固定于上连接板19下端，并且将上连接板19通过第三高强螺栓20拧紧于钢板4之中；所述橡胶保护层16包裹在内部橡胶14、内部钢板15、上封板17、下封板6的外侧。

所述油阻尼器10的分布如图2所示，其布置在桩基1的圆周边缘，且周向等夹角分布八个，每个油阻尼器10的外侧套设有螺旋弹簧11，上端设有上铰接支座21，下端设有下铰接支座12，下铰接支座12通过第二高强螺栓13固定于套筒3上端，而且第二高强螺栓13应该贯穿套筒3，且拧紧于至桩基1的混凝土中，上铰接支座21通过第四高强螺栓22固定于钢板4中，而且第四高强螺栓22应该贯穿钢板4，且拧紧于承台2的混凝土中。

本实施例的结构还可以包括环形围挡钢板23，将环形围挡钢板23分成两个半圆通过第三螺栓24拧紧于桩顶套筒3中，半个环形围挡钢板23之间的空隙及第三螺栓24周边涂抹环氧树脂，达到密封止水的目的，并在环形围挡钢板23与承台2的空隙之间设置环形橡胶密封圈25，有效地防止地下水的入侵。

本实施例还提供了一种上述装置的施工方法，该方法包括以下步骤：

s1、在套筒提前预留螺栓螺纹孔道，同样在钢板提前预留螺栓螺纹孔道，便于高强螺栓的拧入。

s2、浇筑桩基1，并将套筒3置于桩基1的顶部，在桩基1顶部的左、右两侧分别打入三排横向的锚固螺栓5，使套筒3和桩基1成为一个整体。

s3、安装橡胶支座和油阻尼器10：首先将橡胶支座的下封板与下连接板通过第一螺栓7连接，再将橡胶支座的下连接板8与套筒3通过第一高强螺栓9连接，其次将螺旋弹簧11套设在油阻尼器10外侧，并将油阻尼器10的下铰接支座12与套筒3通过第二高强螺栓13连接，使第二高强螺栓13贯穿套筒3至桩基1的混凝土中，第一高强螺栓9和第二高强螺栓13均可拆卸更换。

s4、安装承台2底部的钢板4：首先将承台2的配筋与钢板4焊接在一起，其次将橡胶支座的上封板17与上连接板19通过第二螺栓18连接，再将橡胶支座的上连接板19与钢板4通过第三高强螺栓20连接，最后将油阻尼器10的上铰接支座21与钢板4通过第四高强螺栓22连接，使第四高强螺栓22贯穿钢板4至承台2的钢筋骨架内，第三高强螺栓20和第四高强螺栓22均可拆卸更换。

s5、往承台2的钢筋骨架内浇筑混凝土。

s6、待承台混凝土养护成型之后，将环形围挡钢板23通过第三螺栓24连接套筒3，第三螺栓24可拆卸更换，并在环形围挡钢板23与承台2的空隙之间设置环形橡胶密封圈25。

建筑结构遭遇地震作用时，桩基1和承台2之间的复合减震装置进行耗能，以减少对上部结构的影响。针对水平地震力作用，橡胶支座的内部橡胶14和内部钢板15可以承受较大的水平剪切力，具有稳定支撑、弹性复位和阻尼耗能功能，在地震中可以有效的吸收地震能量，减轻地震影响。针对竖向地震力作用，主要通过油阻尼器10及附带的螺旋弹簧11进行消能减震，橡胶支座也能够起到一定的竖向耗能作用；而油阻尼器10的上铰接支座21、下铰接支座12使得桩基1与承台2之间形成了一个滑动支座，一方面可以避免复合减震装置水平刚度的提升，另一方面确保了节点的抗扭和抗倾覆能力。

综上所述，本发明装置设置在桩基与承台之间，将套筒设置在桩基顶部，以及将钢板设置在承台底部，且套筒与钢板之间通过橡胶支座和油阻尼器连接，在橡胶支座和油阻尼器的作用下，当建筑物遭遇地震时，可以有效的消耗建筑场地传来的水平和竖向地震作用能量。

以上所述，仅为本发明专利较佳的实施例，但本发明专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利所公开的范围内，根据本发明专利的技术方案及其发明专利构思加以等同替换或改变，都属于本发明专利的保护范围。