建筑支柱底部加强联动的抗震结构及实施方法与流程

本发明涉及一种建筑支柱底部加强联动的抗震结构及实施方法。

背景技术：

1、古代建筑从下而上依次可以分为台基层、柱架层、铺作层和层盖层，柱架层起承上启下作用，柱架层由若干根呈距离分布的支柱构成，各支柱底部互不相连，各支柱上部由横、纵梁、檩等构成的梁架层连成一体，形成“门”字型结构。古代木建筑为抗震，各支柱的柱脚是浮搁于地基内的柱顶石上，使得木建筑结构与基础自然断开，若在一般小地震下，结构水平地震剪力低于各支柱柱底所受摩擦力之和，木建筑结构不会产生过大的位移，依然能保持稳定；若地震大，结构水平地震剪力大于各支柱柱脚与石柱基础间的最大摩擦力时，支撑木建筑结构的各支柱在柱顶石上发生滑动，从而减小地震能量输出；这种古代抗震技术演变为现代滑移隔震结构，但过大地震中各支柱柱脚脱离石柱基础倒塌现象时有发生。

2、地震是以地震波形式传递破坏能量的，现在己使用的滑移隔震结构较多，但多为水平方向的滑移，缺乏对地震波竖向跳性变形破坏的防范, 即无法抵抗地震波及其它竖向拉力的破坏。

3、中国专利号202211197153.0公开了一种用于木建筑支柱的抗震装置及实施方法，包括钢底座、柱支撑钢座盘、连接钢套筒、环形压板、分压板、螺栓和蝶形弹簧，钢底座的上端面中部设有圆形凹槽，柱支撑钢座盘呈圆台弧型，柱支撑钢座盘的上端面中部与连接钢套筒的下端固定为一体，连接钢套筒通过螺钉穿过螺孔固定在带卡合凹槽的支柱外周壁上，柱支撑钢座盘的下端面顶持在钢底座的圆形凹槽内，蝶形弹簧的下端面顶持在连接钢套筒外侧的柱支撑钢座盘上端面边部上，蝶形弹簧的上端面顶持在分压板下端面，环形压板通过呈间隔距离的若干个螺栓固定在钢底座的上端面周边部，可抵抗地震波及其它竖向拉力的破坏，可减少地震中对建筑带来的损失，但结构复杂。

4、总结地震中木建筑的倒塌破坏的事例表明：传统木建筑的“门”字型结构，在地震中各独立支柱下端面在柱顶石上端面晃动频率不同，导致各支柱在晃动过程中承载力不均，在晃动过程中过重的承载力可瞬间集中在少数支柱上时，少数支柱承载过大断裂是木建筑的倾覆倒塌破坏的主要原因。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种建筑支柱底部加强联动的抗震结构及实施方法, 用彼此相连各支柱的柱脚及抵抗地震波横竖向位移破坏运动结构，统一各支柱的柱脚晃动频率，以减小地震横竖向位移能力，防止木建筑结构在地震发生倾覆倒塌。

2、为此，一种建筑支柱底部加强联动的抗震结构，包括支柱，建筑的各支柱的柱脚下部位于固柱钢套筒中，固柱钢套筒下端设有支柱座，支柱座为圆台弧型，支柱座的侧边为圆弧形，支柱座内中上部设与固柱钢套筒内径相同的筒槽，支柱的柱脚下端面穿过固柱钢套筒顶持在筒槽内底部且固柱钢套筒通过固定螺钉固定在对应部支柱的柱脚上，固柱钢套筒外周壁中部上设有一段加厚层形成套筒加强部，相邻木建筑的支柱的套筒加强部通过互连杆连为一体；

3、钢底座的上端面中部设有圆台弧型凹槽，支柱座位于圆台弧型凹槽内，支柱座侧边的圆弧形的弧长大于圆台弧型凹槽侧边圆弧形弧长，圆台弧型凹槽中部内径大于支柱座中部外径至少18cm～20cm，圆台弧型凹槽底部为平面，支柱座下端面顶持在圆台弧型凹槽底部的平面上，圆台弧型凹槽的上部开口内径段对齐固柱钢套筒下部对应部且两者之间形成至少直线距离9 cm～10cm的间隙；

4、互连杆为钢制矩形杆，互连杆一端连接支柱的套筒加强部，另一端水平连接相邻支柱的对应套筒加强部，各支柱底部通过互连杆彼此串连成一体结构，将传统木建筑的“门”字型结构改为“口”字型上下部彼此相连的框架结构，互连杆侧壁与对应部的台基层之间留有至少直线距离9 cm～10cm的移动间隙。

5、上述技术方案的进一步描述：所述支柱座为钢制圆台弧型，支柱座的侧边为圆弧形，支柱座的底面为平面，支柱座中部外径大于固柱钢套筒外径至少40～44cm。

6、上述技术方案的进一步描述：所述的钢底座的圆台弧型凹槽上部开口内径大于固柱钢套筒对应部外径至少18cm～20cm，从而使钢底座的圆台弧型凹槽侧边与对应部的固柱钢套筒、支柱座的侧壁之间形成至少直线距离9 cm～10cm的移动间隙。

7、上述技术方案的进一步描述：所述的钢底座在水平向中部剖分上下两部，形成上底座和下底座，上底座由竖中部剖成两半，上底座与下底座通过呈间隔距离分布的若干个连接螺柱连接固定为一体。

8、上述技术方案的进一步描述：所述的互连杆位于台基层中的互连杆通道内，互连杆侧壁与对应部的互连杆通道内壁之间留有至少直线距离9 cm～10cm的移动间隙，互连杆通道预制水泥通道，或台基层中的砖砌通道。

9、上述技术方案的进一步描述：所述的固柱钢套筒及其内各支柱的下部位于台基层中，固柱钢套筒上端面与地面砖层的上端面齐平，位于台基层中的固柱钢套筒外周壁与对应部的台基层之间留有至少直线距离9 cm～10cm的移动间隙。

10、上述技术方案的进一步描述：所述的互连杆为钢制矩形杆，截面为15～20cm×5～6cm，各支柱底部通过互连杆彼此串连成一体结构使各支柱上下端整体晃动及跳动。

11、一种建筑支柱底部加强联动的抗震结构的实施方法，包括如下步骤：

12、（1）制备下端与支柱座连为一体的固柱钢套筒，柱钢套筒外周壁中部上设有一段加强部、制备互连杆和钢底座，按组成木建筑柱架层的支柱数量将下端与支柱座连为一体的固柱钢套筒与各支柱下端通过固柱钢套筒上的螺孔与固定螺钉固定在对应部支柱的柱脚上；

13、（2）进行木建筑的台基施工，各钢底座固设在木建筑的各支柱下端的台基中，各钢底座呈水平状态且位于同一平面上，钢底座的中心点和圆台弧型凹槽中心点与设计的对应支柱所在台基层上的位置中心点重合，钢底座的上端台基留有固柱钢套筒长度与支柱座长度之和的支柱孔，支柱孔的内径大于钢底座的上端长宽或外径；

14、（3）支柱底部加强联动的抗震结构的施工：

15、(a) 将带固柱钢套筒和支柱座的各支柱下端置在钢底座的下底座上，各支柱的中轴线、钢底座的圆台弧型凹槽中心点、支柱座的中心点在同一直线，用支架固定竖直在圆台弧型凹槽内的各支柱，进行各支柱上端的木建筑梁架层施工，形成各支柱上端彼此连成一体的“门”字型结构；

16、(b) 在钢底座的下底座上固定上底座，位于固柱钢套筒及支柱座的各支柱的下部位于台基层中，固柱钢套筒上端面与地面砖层的上端面齐平，位于台基层中的固柱钢套筒外周壁与对应部的台基层之间应留有至少直线距离9 cm～10cm的移动间隙，互连杆位于台基层中，在对应相邻两固柱钢套筒加强部水平直线之间的台基中设置互连杆通道，互连杆侧壁与对应部的台基层之间应留有至少直线距离9 cm～10cm的移动间隙，互连杆位于大于其截面积的互连杆通道中部内，互连杆通道可为台基层中预制水泥通道、或台基层中的砖砌通道，相邻各支柱底部的固柱钢套筒加强部通过互连杆连成一体结构，形成各支柱上下端彼此连成一体的“口”字型框架结构；

17、(c)用柱脚饰盘围在台基层上端固柱钢套筒外周壁与对应部的台基层之间应留有的移动间隙，封盖移动间隙，完成本建筑的施工；

18、（4）地震中，支柱座外侧壁和圆台弧型凹槽内侧壁均呈弧形，两者之间留有至少直线距离9 cm～10cm的移动间隙，支柱座的中部直径大于圆台弧型凹槽的上部开口内径且小于圆台弧型凹槽的中部内径，在地震中位于圆台弧型凹槽内的支柱座无论震波竖向波动或任意水平向移动，均不会使支柱座脱离圆台弧型凹槽内，且支柱座仅能在圆台弧型凹槽内位移和跳动，大幅降低地震造成的破坏，各支柱底部通过互连杆彼此串连成一体结构，增加木建筑整体强度外，各支柱上下端能整体晃动及跳动，不会产生少数支柱承载过大断裂或脱离石柱基础倒塌，更能有效抵抗地震带来的晃动及跳动带来的损坏；

19、（5）地震后位移的各支柱复位,在位移向的各支柱下部设顶压装置，顶压位移向的各支柱复位，使连接各固柱钢套筒外壁至对应地基中支柱孔的内环距离相同，完成地震后位移的各支柱复位。

20、上述技术方案的进一步描述：所述的互连杆两端与相邻柱钢套筒加强部的连接包括焊接、或在柱钢套筒加强部对接处设榫接部，通过连接螺栓连接两者的榫接部，完成连接。

21、上述技术方案的进一步描述：所述的顶压装置包括手动或机械液压千斤顶，顶压或同时顶压位移向的各支柱复位，或手动或机械牵引装置牵引位移向的各支柱复位。

22、本发明较传统建筑支柱的具体有如下优点：

23、（1）本发明具有减小地震水平向和竖向破坏力的功能, 本发明支柱座的侧壁与圆台弧型凹槽侧壁均呈适配的圆弧形，支柱座的中部直径大于圆台弧型凹槽的上部开口内径，在地震中位于圆台弧型凹槽内的支柱座无论震波竖向波动或横向(包括任意向水平)移动，均不会使支柱座脱离圆台弧型凹槽内，且支柱座仅能在圆台弧型凹槽内位移和跳动，大幅降低地震造成的破坏。

24、（2）本发明各支柱底部通过互连杆彼此串连成一体结构，将传统木建筑的“门”字型结构改为“口”字型上下部彼此相连的框架结构，除增加木建筑整体强度外；地震中，各支柱底部通过互连杆彼此串连成一体结构使各支柱上下端能整体晃动及跳动，不会产生少数支柱承载过大断裂，更能有效抵抗地震带来的晃动及跳动带来的损坏，使本发明的位移减震效果大幅增加,具备优良的抗震功能。

25、（3）本发明结构简单，成本低，不影响在木制建筑中的使用，加强联动的抗震结构位于地基中，不影使用和美观，且使用寿命长，维护费用和震后修复费用低，能大幅度降低木制建筑在地震中的损坏率。