申请/专利权人：北京市建筑设计研究院有限公司

申请日：2018-05-24

公开（公告）日：2024-03-22

公开（公告）号：CN108560830B

主分类号：E04C5/08

分类号：E04C5/08;E04B1/98;E04H9/02;E01D19/00;E01D101/32

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.22#授权;2018.10.23#实质审查的生效;2018.09.21#公开

摘要：本发明提供一种隔震层预应力抗拉装置，包括拉索和钢箱梁，所述拉索的一端通过连接梁与隔震层顶梁相连，所述拉索的另一端穿过隔震层底梁与所述钢箱梁相连，所述隔震层底梁与所述钢箱梁的接触面上设有减少摩擦力的装置。本发明的有益效果是：附加抗拉刚度小，可有效优化支座位置的总拉力，减小与支座相连的上部结构及下部结构的拉力水平，节省工程造价；可实现了抗拉装置的量化分析，给抗拉装置的设计提供依据，并对抗拉装置预应力设计方法进行推导。

主权项：1.一种隔震层预应力抗拉装置，其特征在于：包括拉索和钢箱梁，所述拉索的一端通过连接梁与隔震层顶梁相连，所述拉索的另一端穿过隔震层底梁与所述钢箱梁相连，所述隔震层底梁与所述钢箱梁的接触面上设有减少摩擦力的装置；所述拉索外侧设置上、下钢套筒，所述上、下钢套筒竖向插销式连接；所述隔震层底梁与所述拉索之间设有变形空间预留板洞；所述钢箱梁为扁担式；设置在支墩上的隔震支座达到极限受拉承载力时，装置达到设计需求的拉力水平，对拉索施加初始预应力，预压隔震支座。

全文数据：一种隔震层预应力抗拉装置技术领域[0001]本发明涉及桥梁领域，更具体地说涉及一种隔震层预应力抗拉装置。背景技术[0002]我国属于地震频发国家，近年来接连在汶川及雅安发生大地震，地震造成了大量的人员伤亡和巨大的财产损失，即使部分建筑达到了抗震设计“大震不倒”的设计目标，但由于填充墙及装修次结构的破坏扔造成人员伤亡。因此，在政府层面多次提到建议推广减隔震技术，提高结构的抗震性能确保人员生命安全，部分设计烈度较高地区对于重要建筑强制采用减隔震技术，极大的促进了我国隔震技术的发展。[0003]由于常用的隔震支座如叠层橡胶支座承受拉力能力较差或无抗拉能力，为保护隔震支座的水平隔震性能，《建筑抗震设计规范》12.2.4条要求橡胶支座在罕遇地震下的水平和竖向地震同时作用下，拉应力不应大于IMPa。但对于高烈度区的高层结构隔震设计，由于地震力过大，不可避免的在角部支座产生拉应力，部分结构的部分支座拉应力很难控制在IMPa以内，设计抗拉装置分担隔震支座拉力来达到降低隔震支座拉应力水平在能接受的范围是一个有效的解决办法。[0004]高烈度区（如9度区）或高宽比较大大于3的结构隔震之后仍然有较大的倾覆弯矩，此时角部支座的拉力水平对支座的抗拉刚度很敏感。如抗拉装置抗拉刚度过大会明显增大角部总体的地震拉力，此时需要进行将抗拉装置刚度叠加到隔震支座重新进行大震时程分析计算支座拉力，需要进行复杂的抗拉装置的度与承载力的迭代计算，最终不收敛的可能性很大。另一方面，为保护隔震支座不被拉坏，需要在很小的竖向变形下承担足够的拉力保护隔震支座。[0005]调研发现目前已有的抗拉装置均不宜用于较大拉力水平的要求。如部分学者提出的抗拉装置类型一见图3，图3中2为隔震支座13为拉杆、14为横杆、15为隔震专用梁，该装置将附加较大的抗拉刚度，且该附加刚度将会明显大于橡胶支座的抗拉刚度，基本与抗压刚度相当，对于倾覆力矩较大的高烈度区，过大的附加刚度将明显增大拉力，承载不足时再加大钢构件断面，最后收敛难度很大。[0006]如部分学者提出的抗拉装置类型二（见图4a、4b，图4a、4b中16为抗拉杆、17为支座上连接板、18为支座下连接板、19为抗撞垫、20为柱、21为楼板，该装置附加抗拉刚度较小，由于与隔震支座绑定在一起，需要设置一定的活动长度来适应侧移引起的长度增大，该装置由于附加刚度较小则在隔震支座受拉破坏前承担的拉力水平较低，仅适用于拉力超出水平很低的情况。发明内容[0007]本发明克服了现有技术中的不足，提供了一种隔震层预应力抗拉装置。[0008]本发明的目的通过下述技术方案予以实现。[0009]—种隔震层预应力抗拉装置，包括拉索和钢箱梁，所述拉索的一端通过连接梁与隔震层顶梁相连，所述拉索的另一端穿过隔震层底梁与所述钢箱梁相连，所述隔震层底梁与所述钢箱梁的接触面上设有减少摩擦力的装置。[0010]进一步，所述拉索外侧设置上、下钢套筒，所述上、下套筒竖向插销式连接。[0011]进一步，所述隔震层底梁与所述拉索之间设有变形空间预留板洞。[0012]进一步，所述减少摩擦力的装置为设置在所述接触面上的不锈钢板或聚四氟乙烯板。[0013]进一步，所述钢箱梁为扁担式。[00M]进一步，所述连接梁为牛腿短梁。[0015]本发明的有益效果为：[0016]为实现适应隔震层的水平往复变形且不影响隔震层的水平特性，采用“扁担”式横梁抱箍与隔震层底梁；[0017]在隔震层底梁与横梁的接触面处设置不锈钢板或者聚四氟乙烯板减少摩擦，摩擦系数控制在3%以下，远小于常规高层结构的隔震层总剪力水平，达到不影响隔震层水平受力特性的目的；[0018]变形空间预留板洞在拉索周围以及装置本身预留足够变形空间，适应罕遇地震下各方向的相对运动；[0019]在拉索外侧设置上、下钢套筒减小侧移时由于摩擦力引起的拉索倾斜；[0020]附加抗拉刚度小，可有效优化支座位置的总拉力，减小与支座相连的上部结构及下部结构的拉力水平，节省工程造价；[0021]可实现了抗拉装置的量化分析，给抗拉装置的设计提供依据，并对抗拉装置预应力设计方法进行推导。附图说明[0022]图1是抗拉装置平面布置示意图；[0023]图2是A-A剖面示意图；[0024]图3是背景技术中抗拉装置类型一；[0025]图4a是背景技术中抗拉装置类型二无变形示意图；[0026]图4b是背景技术中抗拉装置类型二变形示意图；[0027]图中：[0028]1、支墩;2、隔震支座;3、接触面;4、隔震层顶梁;5、抗拉装置；[0029]6、牛腿短梁;7、上钢套筒;8、拉索;9、下钢套筒;10、钢箱梁；[0030]11、隔震层底梁;12、变形空间预留板洞；13、拉杆;14、横杆;15、隔震专用梁；[0031]16、抗拉杆;17、支座上连接板;18、支座下连接板;19、抗撞垫;20、柱；[0032]21、楼板。具体实施方式[0033]下面通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。[0034]下面，参考附图，对本发明进行更全面的说明，附图中示出了本发明的示例性实施例。然而，本发明可以体现为多种不同形式，并不应理解为局限于这里叙述的示例性实施例。而是，提供这些实施例，从而使本发明全面和完整，并将本发明的范围完全地传达给本领域的普通技术人员。[0035]为了易于说明，在这里可以使用诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位旋转90度或位于其他方位），这里所用的空间相对说明可相应地解释。[0036]如图3-4所示，一种隔震层预应力抗拉装置，包括拉索8和钢箱梁10,优选地，钢箱梁10为扁担式，拉索8的一端通过连接梁与隔震层顶梁4相连，优选地，所述连接梁为牛腿短梁6,拉索8的另一端穿过隔震层底梁11与钢箱梁10相连，优选地，拉索8为1870MPa级高钒索；[0037]隔震层底梁4与钢箱梁10的接触面为滑动摩擦面3,滑动摩擦面3上设有不锈钢板或聚四氟乙烯板，摩擦系数控制在3%以下，如按200吨的抗拉设计力计算，摩擦力小于6吨，远小于常规高层结构的隔震层总剪力水平，达到不影响隔震层水平受力特性的目的；[0038]拉索8外侧设置上钢套筒7、下钢套筒9,上钢套筒7、下钢套筒9竖向插销式连接，水平向协同提供侧移刚度，地震时带动下部的钢箱梁10随上部结构一起运动；[0039]隔震层底梁11与拉索8之间设有变形空间预留板洞12,适应罕遇地震下各方向的相对运动；[0040]设置在支墩1上的隔震支座2达到极限受拉承载力时，装置达到设计需求的拉力水平，对拉索8施加初始预应力，预压隔震支座2,地震发生时，隔震支座2的预压力可以平衡一部分倾覆弯矩产生的拉力，可达到降低隔震支座2的最终拉力水平的目的；[0041]对抗拉装置的预应力设计方法进行推导，抗拉装置的设计内力由两部分组成，一部分是初始预应力，另一部分是地震下装置受拉变形产生的内力。假设单个抗拉装置设计内力T，抗拉装置预应力为Tp，隔震支座受压刚度为Kp，受拉刚度为Kt，抗拉装置的受拉刚度为k，支座面积为A，在橡胶支座达到受拉设计承载力拉应力I.OMPa时抗拉装置的拉力需达到设计内力。则：[0042][0043]注:单位体系为:N，mm[0044]通过公式⑴可求得预应力Tp设计值。[0045]以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

权利要求：1.一种隔震层预应力抗拉装置，其特征在于:包括拉索和钢箱梁，所述拉索的一端通过连接梁与隔震层顶梁相连，所述拉索的另一端穿过隔震层底梁与所述钢箱梁相连，所述隔震层底梁与所述钢箱梁的接触面上设有减少摩擦力的装置。2.根据权利要求1所述的隔震层预应力抗拉装置，其特征在于:所述拉索外侧设置上、下钢套筒，所述上、下套筒竖向插销式连接。3.根据权利要求2所述的隔震层预应力抗拉装置，其特征在于:所述隔震层底梁与所述拉索之间设有变形空间预留板洞。4.根据权利要求1所述的隔震层预应力抗拉装置，其特征在于:所述减少摩擦力的装置为设置在所述接触面上的不锈钢板或聚四氟乙烯板。5.根据权利要求1所述的隔震层预应力抗拉装置，其特征在于:所述钢箱梁为扁担式。6.根据权利要求1所述的隔震层预应力抗拉装置，其特征在于：所述连接梁为牛腿短梁。

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