楼房首层柱顶隔震的隔震层限位保护装置的制作方法

本发明涉及一种工程结构减震与隔震技术领域，尤其涉及一种楼房首层柱顶隔震的隔震层限位保护装置。

背景技术：

楼房首层柱顶隔震是一种有效、经济和现实可行的结构减震新技术和新体系。由于楼房首层柱顶隔震结构在设计及施工上，相对基础隔震存在优越性，使其在近十年来取得了长足的发展，应用越来越广泛。然而，由于地震动的随机性，地震波中的低频部分存在与结构发生类共振的可能性，导致隔震层的位移超过隔震支座的允许位移限值，造成隔震层的破坏。特别地，楼房首层柱顶隔震结构在近场脉冲型地震作用下，由于近场脉冲型地震具有长周期、短持时、高能量的速度脉冲运动特性，使得楼房首层柱顶隔震结构在的隔震层产生较远场地震动更大的层间位移,结构隔震层更容易发生位移超限而破坏，尤其在近场脉冲罕遇地震作用下，极有可能因隔震层位移过大而导致隔震支座破坏，而隔震支座破坏将引起隔震层上部结构整体倒塌。由于地震发生的随机性以及基于下部结构的安全度应高于上部结构，隔震结构应具有抵抗超设防烈度的安全储备，故控制隔震层位移，使其在允许范围内极为重要。

叠层橡胶支座只对于结构隔震层位移不超越预先估计的位移情况较为适用。但在超越预估的罕遇地震作用下(尤其近场地震)，结构隔震层可能产生过大位移，无法使隔震层位移控制在允许的范围内，从而导致隔震支座的破坏。为防止隔震层发生过大的层间位移(超越预估的最大层间位移)，往往需要在隔震层设置限位保护装置，而在楼房首层柱顶隔震，由于空间的限制无法像基础隔震布置水平限位保护装置。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题，在于提供一种当楼房首层柱顶隔震的隔震层产生过大位移时仍能有效将隔震层位移限制在允许范围内的楼房首层柱顶隔震的隔震层限位保护装置。

本发明是这样实现的：

楼房首层柱顶隔震的隔震层限位保护装置，包括上预埋件、下预埋件、外管单元、传力单元、限位单元以及铰接装置，所述上预埋件设置在楼盖和楼房柱体交界处，所述下预埋件设置在楼房柱体与基础梁交界处，所述上预埋件与下预埋件之间设置所述外管单元、传力单元限位单元以及铰接装置；所述外管单元包括筒体和上端板，所述上端板连接在所述筒体的上端，所述筒体的下端通过所述铰接装置连接所述下预埋件，且所述筒体内设有空腔；所述传力单元包括传力板与传力杆，所述传力板设置在所述空腔中部，所述传力杆一端连接传力板，另一端穿过所述上端板连接所述上预埋件；所述限位单元包括上限位挡板、下限位挡板、上弹簧以及下弹簧，所述上限位挡板和所述下限位挡板设于所述空腔内并分别位于传力板的上方和下方，并使所述传力杆穿过所述上限位挡板，所述上弹簧套设在所述传力杆上且两端分别抵设于上端板和上限位挡板，所述下弹簧的两端分别抵设于下限位挡板和空腔底部。

优选地，更包括一防尘盖，所述防尘盖套设于所述上端板。

优选地，所述筒体为圆柱体且所述空腔为圆柱体空腔。

优选地，所述弹簧为非线性螺旋弹簧。

优选地，所述传力板、上限位挡板以及下限位挡板均设有通气孔。

优选地，所述传力板、上限位挡板以及下限位挡板和筒体的接触面均为弧面。

优选地，所述上端板和上限位挡板的中心均设有相应传力杆穿过的通孔。

本发明具有如下优点：

1、使用非线性螺旋弹簧取代普通的弹簧，由于非线性螺旋弹簧提供了非线性的恢复力，改善了结构动力特性进行隔震层限位，限位效果得以加强。

2、本发明还可以更换不同刚度的非线性弹簧来适应不同的刚度需求，不仅适用于隔震层位移较小的情形，而且适用于隔震层位移较大、碰撞力更大的情形。

3、在传力板、上限位挡板以及下限位挡板均设有通气孔，使空腔内气体流通，当传力板向上限位挡板和下限位挡板碰撞挤压时，减少了空气挤压产生的阻力效应。

4、传力板、上限位挡板以及下限位挡板和筒体接触面均为弧面，在发生筒体内碰撞挤压时能有减少对壁管的磨损，有效保护管壁。

5、设置防尘盖，避免灰尘堵塞通孔，影响传力杆工作。

附图说明

下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。

图1为本发明楼房首层柱顶隔震的隔震层限位保护装置初始状态结构剖视图。

图2为本发明楼房首层柱顶隔震的隔震层限位保护装置向左运动状态结构剖视图。

图3为本发明楼房首层柱顶隔震的隔震层限位保护装置向右运动状态结构剖视图。

图4为本发明的传力板俯视图。

图5为本发明上限位挡板俯视图。

图6为本发明下限位挡板俯视图。

图7为本发明传力板、上限位挡板和下限位挡板结构剖视图。

符号说明如下：

1～外管单元；2～传力单元；3～限位单元；4～筒体；5～上端板；6～防尘盖；7～铰接装置；8～传力杆；9～传力板；10～上螺栓杆；11～上弹簧；12～下弹簧；13～上限位挡板；14～下限位挡板；15～通孔；16～上预埋件；17～下预埋件；18～通气通孔；19～下螺栓杆；20～空腔。

具体实施方式

如图4至图6并配合图1所示，楼房首层柱顶隔震的隔震层限位保护装置，包括上预埋件16、下预埋件17、外管单元1、传力单元2、限位单元3以及铰接装置7，上预埋件16设置在楼盖和楼房柱体交界处，下预埋件17设置在楼房柱体与基础梁交界处，上预埋件16与下预埋件17中间设置外管单元1、传力单元2、限位单元3以及铰接装置7；外管单元1包括筒体4和上端板5，筒体4内设有空腔20，上端板5连接筒体4上端，筒体4下端连接所述铰接装置7，铰接装置7通过下螺栓杆19连接下预埋件17中；传力单元2包括传力板9与传力杆8，传力板9设置在空腔20中部，传力杆8一端连接传力板9，另一端穿过上限位挡板13和上端板5中心通过上螺栓杆10连接上预埋件16，上限位挡板13以及上端板5中心设置相应传力杆8穿过的通孔15；限位单元3包括上限位挡板13、下限位挡板14、上弹簧11以及下弹簧12，上限位挡板13、下限位挡板14、上弹簧11以及下弹簧12均设置在空腔20内，上限位挡板13和上弹簧11置于空腔20上端，下限位挡板14和下弹簧12置于空腔20下端，传力杆8限位于上端板5和上限位挡板13中心的通孔15内，上弹簧11成环状套设在传力杆8上且两端分别抵设于上端板5和上限位挡板13，下弹簧12两端分别抵设于下限位挡板14和空腔20底部。本发明筒体4为圆柱体且空腔20为圆柱体。

如图1所示，本实施例中，楼房首层柱顶隔震的隔震层限位保护装置的弹簧使用非线性螺旋弹簧取代普通的弹簧，由于非线性螺旋弹簧提供了非线性的恢复力，改善了结构动力特性进行隔震层限位，限位效果得以改进。本发明还可以更换不同刚度的非线性弹簧来适应不同的刚度需求，不仅适用于隔震层位移较小的情形，而且适用于隔震层位移较大、碰撞力更大的情形。本发明还设有一防尘盖6，防尘盖6穿过传力杆8套设于上端板5，防尘盖作用是避免灰尘堵塞通孔15影响传力杆8工作。

如图4至图6所示，在本实施例中，楼房首层柱顶隔震的隔震层限位保护装置的传力板9、上限位挡板13以及下限位挡板14均设有三个通气通孔18，使空腔20内气体流通，当传力板9向上限位挡板13和下限位挡板14碰撞挤压时，减少了空气挤压产生的阻力效应。

如图7所示，楼房首层柱顶隔震的隔震层限位保护装置的传力板9、上限位挡板13和下限位挡板14与筒体4接触面均为弧面，在发生筒体4内碰撞挤压时能有减少对壁管的磨损，有效保护管壁。

结合图1到图3，楼房首层柱顶隔震的隔震层限位保护装置的工作状态如下：

如图1所示，在楼房首层柱顶隔震的隔震层限位保护装置初始状态时，弹簧处于自由状态，传力板9与上限位挡板13的距离为d，传力板9与下限位挡板14的距离为d。假设隔震层上部楼盖发生位移且相对向左移动，隔震层上部楼盖向左移动带动铰接在上预埋件16的传力杆8向下移动，传力杆8向下移动带动传力板9向下的位移，当传力板9向下的位移在d距离内时，弹簧仍处于自然状态，限位保护装置没有进入工作状态。

如图2所示，假设隔震层上部楼盖发生位移且相对向左移动，当传力板9向下位移超过时d，即上限位挡板13和下限位挡板14的距离超过2d，传力板9与下限位挡板14碰撞且向下挤压，下弹簧12受压进入工作阶段提供反向恢复力限制传力杆8位移，从而限制上部楼盖的运动，达到限制隔震层产生过大位移，防止隔震支座因位移过大而破坏，起到保护作用。

如图1所示，假设隔震层上部楼盖发生位移且相对向右移动，隔震层上部楼盖向右移动带动铰接在预埋件上的传力杆8向上移动，当传力板9向上的位移在d距离内时，弹簧仍处于自然状态，限位保护装置没有进入工作状态。

如图3所示，假设隔震层上部楼盖发生位移且相对向右移动，当传力板9向上位移超过d时，即上限位挡板13和下限位挡板14的距离超过2d，传力板9与上限位挡板13碰撞且向上挤压，上弹簧11受压进入工作阶段，提供反向恢复力限制传力杆8的位移，从而限制上部楼盖的运动，达到限制隔震层产生过大的位移，防止隔震支座因位移过大而破坏，起到保护作用。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。