[发明专利]一种桩基础多维减震控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及桩基础减震控制领域，尤其涉及一种减小高耸结构振动响应的桩基础多维减震控制装置。

背景技术

随着现代社会的发展，建筑产业进入快速的发展时期，建筑的高度和复杂程度不断增加。地震灾害中惨痛的伤亡代价以及人们安全意识的提高，确保建筑结构在地震作用下的安全运行具有十分重要的意义。多次震害实例表明，基础抗震性能差的高耸结构，在地震发生时，往往造成灾难性的后果，如1994年美国Northridge地震，输电线路中多座输电塔发生严重倒塌破坏，其中由于基础部分发生破坏导致输电塔倒塌的情况占大多数。

传统抗震方法通常以提高结构本身和基础的承载力来解决抗震问题，例如，采用增加构件强度、增加结构阻尼或提高基础承载力来提高其抗震性能。然而，增加构件强度，构件质量也随之增加，进一步导致结构遭受的地震作用也增加。增加结构阻尼调整结构振动频率，降低地震作用的收效不大。盲目的单一提高基础承载力来提高抗震性能又会造成不必要的浪费。实际上，传统的高耸结构，如输电塔-线耦合体系，地震时输电塔与基础仍然嵌固在一起，地震力沿结构向上传递的效率很高，使结构本身产生较大的地震响应从而导致破坏。因此，高耸结构传统抗震方法，仅仅增加结构强度、结构阻尼或提高基础承载力并不能有效提高高耸结构的抗震能力，特别是当遭遇严重的破坏性地震时更是如此。因此切断或减弱地震力向上部结构传递的效率，降低上部结构的地震响应，从基础上减小震害，才能保证建筑结构在地震作用下的安全运行。

地震时地面运动对建筑物的作用是多分量的，共有六维分量，其中包括三个平动分量和三个转动分量。无论是规则结构还是不规则结构，多维地震作用下的结构响应要比单向水平地震作用下的结构响应大，尤其是对于不规则结构而言，影响更为严重。传统的隔震装置如隔震支座只能减小或者隔断水平向的震动分量，通常而言，高耸结构的自振周期较长，采用基础隔震后存在抗倾覆和隔震支座受拉的问题，一般认为，桩基具有良好的抗震性能，房屋建筑桩基本身的震害较少，如在同一场地，设有桩基的建筑地震附加沉降较小、结构震害较轻等现象。正是在这种前提下，本文提出一种桩基础多维减震控制装置，在利用桩基础的良好抗震性能的基础上增加减震控制装置，实现对上部结构的多维减震控制，从而优化传统隔震装置只能进行单一水平方向减震控制及其存在的抗倾覆和支座受拉问题。

发明内容

本发明的目的是为高耸结构提供一种桩基础多维减震控制的装置，主要对结构在外部环境荷载激励下水平各向和竖向的振动进行控制。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

桩基础多维减震控制装置，包括一个增加桩基剪切力和抗沉降的楔形桩头以及安装在楔形桩头圆柱形空腔内的基础减振控制装置，所述的楔形桩头为基础减震控制装置提供工作空间；所述的基础减震控制装置包括一个由顶板、侧板、底板围成的空腔，顶板设有开口，底板固定连接在楔形桩头上，在空腔内安装有一个能水平滑动的减震盒，所述的减震盒顶部安装有橡胶支座，所述的橡胶支座上端与承载板相连；且在侧板上安装有与减震盒相连的弹簧阻尼元件。

进一步的，所述的减震盒由上下安装在一起的运动板和固定板组成，固定板安装在底板上，运动板的侧壁与侧板之间放射状布置弹簧阻尼元件，弹簧阻尼元件的一端与运动板外壁相固定，另一端与侧壁内壁相连接，弹簧阻尼元件其作用是限位、复位、耗能以及减震，在发生大震时，弹簧阻尼元件可有效减缓塔体受到的破坏力以达到抗震的目的。

进一步的，所述的侧板的内壁上还设置有碰撞缓冲元件，该碰撞缓冲元件为环形橡胶条，在运动板与其碰撞时起缓冲保护作用减轻水平机构与底座侧壁发生碰撞时的冲击力并且可有效地耗散能量。

进一步的，所述的楔形桩头内有圆柱形中空，用于为基础减震控制装置提供工作空间。所述的基础减震控制装置封装在楔形桩头的圆柱形中空内。

进一步的，所述的运动板为减震盒上部可滑动结构，所述的运动板通过抗剪螺栓与减震盒底部的固定板相连，在小震时以此限制运动板与固定板之间的相对运动，当发生大震时抗剪螺栓被剪断，此时减震盒开始工作。

进一步的，所述的顶板开有可供连接上部结构的开孔。

进一步的，所述的承载板为圆形厚钢板，其顶端与上部结构相连。

进一步的，所述的橡胶支座梅花形布置在运动板上，其上下底座边缘均匀布置螺孔通过锚固螺栓与运动板、承载板相连。

进一步的，所述的侧壁设置碰撞缓冲元件，所述的碰撞缓冲元件为缓冲橡胶，设置在侧板上，在运动板与其碰撞时起缓冲保护作用减轻水平机构与底座侧板发生碰撞时的冲击力并且可有效地耗散能量。