CN102505771B - 建筑物主动式减振避震装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于高层建筑物的主动式减振避震装置。所述建筑物主动式减振避震装置包括：电机、减速机、链条传动机构、减振避震装置本体和承重机构，其中，所述电机与所述减速机连接，所述减速机与所述链条传动机构连接，所述链条传动机构固定在所述减振避震装置本体上，所述承重机构可相对所述减振避震装置本体移动。本发明建筑物主动式减振避震装置驱动力矩大，运动精度高、响应速度快、噪音低，能高效准确地减少楼宇受到作用力而产生的振动加速度及纠正外力而产生的偏斜。

Description

建筑物主动式减振避震装置

【技术领域】

本发明涉及一种大型减振避震控制装置，主要是用于高层建筑物的主动式减振避震装置。

【背景技术】

高层建筑物在受到台风、地震等动力的作用时，会产生偏离平衡位置的振动，影响楼宇的舒适性或产生倒塌等安全隐患。设置减振避震装置是降低结构振动、提高舒适度和延缓结构进入非线性及防止倒塌的高科技手段。

目前高层建筑物采用的减振避震装置，主要有被动式减振避震装置与主动式减振避震装置两种类型。被动式减振避震装置通常采用钟摆、吊球或水箱等方式。主动式减振避震装置通常采用滚珠丝杠或伺服液压系统等。

设计行程±2m以上，驱动质量在100吨以上的减振避震装置，采用电机与丝杆轴端直接连接的驱动方式时，由于装置质量大，运动速度高，运动行程大。选用长径比系数大的丝杠时，丝杠在工作时所产生的扰度，不但会引发装置震动，加大驱动力矩，增加电机工作阻力，从而影响传递效率，还会增加机械磨损，降低机械使用寿命。尤其丝杆长径比系数超过40∶1时，要采用其它辅助设计予以弥补，会增加装置造价及装置自重，增加楼面的负载。长径比系数超过40∶1的滚珠丝杠起动和制动时能量的一部分要消耗在克服中间环节的弹性变形上，弹性变形使系统的控制难度增加，伺服性能下降。且上述之结构不适合大质量移动块的运用(特别是100吨以上的质量移动块)。而且，滚珠丝杠传动系统对安装条件要求较高。一般要求平面度小于±0.20mm，这对于建筑设计及建设工程是很难实现的。

电液伺服系统是通过驱动信号控制伺服阀来驱动作动器油缸的运动。目前已有大行程、高速度、低价位的新型数字液压缸，其行程可达到3～5m，速度从0.5～500mm/s任意可调。电液伺服系统的特点是其低、高频性能都稳定可靠，技术最成熟。缺点是工作时需配控制器及油源，需配置大空间的油泵，易漏油造成污染，需要经常补油校准，需经常维护；运行过程中，产生噪声较大，高标准建筑对于污染和噪声是不能接受的。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种高层建筑物主动式减振避震装置，特别是用于AMD(active mass driver，主动质量驱动)的高层建筑物主动式减振避震装置。

本发明的具体技术方案为：提供了一种建筑物主动式减振避震装置，所述建筑物主动式减振避震装置包括：电机、减速机、链条传动机构、减振避震装置本体和承重机构，其中，所述电机与所述减速机连接，所述减速机与所述链条传动机构连接，所述链条传动机构固定在所述减振避震装置本体上，所述承重机构可相对所述减振避震装置本体移动。

根据本发明的一优选技术方案：所述链条传动机构包括：齿形链条、齿形链条固定构件、齿形链条张紧机构和齿形链条调整机构，其中，所述齿形链条一端通过所述齿形链条固定构件固定在所述减振避震装置本体的第一拉梁上，所述齿形链条另一端通过齿形链条张紧机构和齿形链条调整机构固定在所述减振避震装置本体的第二拉梁上。

根据本发明的一优选技术方案：所述齿形链条固定构件为压板；所述齿形链条调整机构为调整压板。

根据本发明的一优选技术方案：所述减振避震装置本体包括：底板、第一拉梁、第二拉梁和厢梁，其中，所述厢梁设置在所述底板上，所述第一拉梁的首尾两端分别与所述厢梁的前端固定，所述第二拉梁的首尾两端分别与所述厢梁的后端固定，在所述厢梁的上端部设置有直线导轨，在所述直线导轨上设置有滑块。

根据本发明的一优选技术方案：所述底板上设置有减震槽，在所述减震槽内设置有减震胶垫；在所述第一拉梁和所述第二拉梁上设置有限位缓冲机构，所述厢梁为梯形结构，在所述厢梁上可设有窗口；所述直线导轨为滚柱直线导轨，在每条所述直线导轨上设置有至少四个滑块。

根据本发明的一优选技术方案：所述承重机构包括纵梁、横梁和框体，所述纵梁设置在所述滑块上，所述横梁搭接在所述纵梁上，所述框体设置在所述纵梁与所述横梁上。

根据本发明的一优选技术方案：所述承重机构呈斗状。

本发明建筑物主动式减振避震装置驱动力矩大，运动精度高、响应速度快、噪音低，能高效准确地减少楼宇受到作用力而产生的晃动加速度及纠正外力而产生的偏斜。本发明采用的柔性连接驱动方式能有效的克服楼板受重压后所产生的变形对装置运行的影响。

【附图说明】

图1本发明建筑物主动式减振避震装置方位一结构示意图。

图2.本发明建筑物主动式减振避震装置方位二结构示意图。

【具体实施方式】

本发明的目的在于提供一种高层建筑物主动式减振避震装置，特别是用于AMD(active mass driver，主动质量驱动)的高层建筑物主动式减振避震装置。该装置采用齿形链传动与滚柱导轨副相结合的设计方案，由伺服数控系统控制，能够承受大质量的移动块的高速运动，充分发挥减振避震功用。且本发明能够克服建筑物地面(楼面)因受重力压迫变形而影响装置安全运行的因素。本发明还设计了降噪机构，对降低建造成本及方便维护有明显效能。

本发明的另一个目的在于提供一种高层建筑物主动式减振避震装置，该装置采用齿形链条两端固定在装置拉梁的方式，使作用力点集中，充分发挥了装置功效。本发明装配难度小，结构安全可靠，易于保持运动精度，延长装置使用寿命。

为了实现上述发明目的，以下结合附图对本发明技术方案进行详细说明：

请参阅说明书附图图1本发明建筑物主动式减振避震装置方位一结构示意图和图2本发明建筑物主动式减振避震装置方位二结构示意图。如图中所示，本发明提供了一种建筑物主动式减振避震装置，所述建筑物主动式减振避震装置包括：电机101、减速机102、链条传动机构118、减振避震装置本体119和承重机构120，其中，所述电机101与所述减速机102连接，所述减速机102与所述链条传动机构118连接，所述链条传动机构118固定在所述减振避震装置本体119上，所述承重机构120可相对所述减振避震装置本体119移动。

在本发明的技术方案中，所述链条传动机构118包括：齿形链条103、齿形链条固定构件104、齿形链条张紧机构105和齿形链条调整机构106，其中，所述齿形链条103一端通过所述齿形链条固定构件104固定在所述减振避震装置本体119的第一拉梁108上，所述齿形链条103另一端通过齿形链条张紧机构105和齿形链条调整机构106固定在所述减振避震装置本体119的第二拉梁109上，其中，所述齿形链条固定构件104为压板；所述齿形链条调整机构106为调整压板。

在本发明的技术方案中，所述减振避震装置本体119包括：底板107、第一拉梁108、第二拉梁109和厢梁110，其中，所述厢梁110设置在所述底板107上，所述第一拉梁108的首尾两端分别与所述厢梁110的前端固定，所述第二拉梁109的首尾两端分别与所述厢梁110的后端固定，在所述厢梁110的上端部设置有直线导轨111，在所述直线导轨111上设置有滑块112，其中，所述底板107上设置有减震槽113，在所述减震槽113内设置有减震胶垫；在所述第一拉梁108和所述第二拉梁109上设置有限位缓冲机构114，所述厢梁110为梯形结构，在所述厢梁110上可设有窗口122；所述直线导轨111为滚柱直线导轨111，在每条所述直线导轨111上设置有至少四个滑块112。

在本发明的技术方案中，所述承重机构120包括纵梁115、横梁116和框体117，所述纵梁115设置在所述滑块112上，所述横梁116搭接在所述纵梁115上，所述框体117设置在所述纵梁115与所述横梁116上，所述承重机构120呈斗状。

在本发明的技术方案中所提供的高层建筑物主动式减振避震装置，该装置主要功能部件及支撑连接部件均采用柔性浮动设计。如采用齿形链条103可避免装置运行时产生的径向作用力对传动效率的影响。齿型链条两端固定于装置的拉梁，拉梁与两个梯形厢梁110固定，作为主受力部位。所述齿形链条103通过链条张紧机构105以确保与变速机构的有效啮合，变速机构与大功率伺服电机101相联组成驱动机构。驱动机构固定在承重斗一端立板；大功率伺服电机101采用风冷方式，其上设置有风冷装置123。承重斗两侧设置对应的梯形厢梁110，梯形厢梁110上部各置一套滚柱导轨副，每条滚柱导轨上设置至少二个以上滑块112。承重斗重量由二根以上横梁116承受，横梁116安装在纵梁115上。

由大功率伺服电机101驱动变速机构，变速机构驱动齿形链条103。通过连接装置推动承重斗作水平往复运动。进一步，采用链轮驱动形式，可在同一轴向布置两个或多个同步的链轮组。

具体地说是设置两组链轮，即在两条链条上设置两个链轮。两个链轮轴被同一电机101驱动。驱动电机101及变速机构都设置在承重斗底板107上，若干个质量重块置于承重斗内。齿形链条103与驱动变速机构连接的两端布置有二套链条张紧调节装置，以保证链条与链轮的啮合要求。

所述滚柱导轨，安装在承重梯型厢梁110上平面。梯型厢梁110底面设置有二个以上减震槽113(孔)。减震槽113对称均布于减震底板107两侧。减震槽113可以是方形也可以是圆形状。减震槽113安置有减震橡胶垫。安置减震橡胶垫可以降低装置对楼层的刚性冲击力，起减震避震作用。

所述承重斗两外侧分别置有两组以上与梯形钢质厢梁110内侧置相配合的承重斗横向卸载靠轮121。以承受横向外力，防止承重斗高速运行时左右偏摆。在所述两条拉梁上分别安装有限位缓冲机构114。所述底板107下方设置水平调整装置，调整减震控制装置及底板107的水平位置。所述底板107，其下部楼层基础还可设置预埋件，以增强该减震控制装置的稳定性，增加刚性。上述水平调整装置为设置于底板107与预埋件之间的楔形块调节装置及预埋螺钉孔和螺钉，通过调整楔形块调整底板107水平，通过螺钉对大量预埋螺钉孔的预紧增加底板107刚性，减少质量块安装后的底板107变形量。

依照上述方案实施后，本发明建筑物主动式减振避震装置具有如下优点：

(1)主动式设计驱动力矩大(可达200吨以上)，运动精度高、响应速度快、能高效准确地纠正楼房受外力而产生的偏斜。

(2)主要受力部位采用厢梁110结构，能够克服建筑物地面(楼面)因受重力压迫变形所造成的影响装置运动精度及运行安全的困惑。

(3)主要受力支撑部位(点)均采用柔性连接。如采用齿形链条103传动机构118，减震连接钢制底板107，减震橡胶垫，推力关节轴承，横向卸载靠轮121，限位缓冲机构114，能有效的克服楼板受重压后所产生的变形对装置运行的影响。

(4)装置底部设计减震槽113，装有减震胶垫，可以有效降噪，降低对楼层的震动。

(5)大功率伺服电机101采用风冷，结构简单，占用空间小。

(6)驱动机构安装在承重斗内，可减轻装置自重，并起替代质量块重量作用。

(7)结构简洁，运输方便，安装调整简便，制造成本较同类产品低。适应范围广，可用于高层楼宇，塔式建筑物，大型舰只，海上平台等。

以上内容是结合具体的优选技术方案对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种建筑物主动式减振避震装置，其特征在于：所述建筑物主动式减振避震装置包括：电机(101)、减速机(102)、链条传动机构(118)、减振避震装置本体(119)和承重机构(120)，其中，所述电机(101)与所述减速机(102)连接，所述减速机(102)与所述链条传动机构(118)连接，所述链条传动机构(118)固定在所述减振避震装置本体(119)上，所述承重机构(120)可相对所述减振避震装置本体(119)移动，所述链条传动机构(118)包括：齿形链条(103)、齿形链条固定构件(104)、齿形链条张紧机构(105)和齿形链条调整机构(106)，其中，所述齿形链条(103)一端通过所述齿形链条固定构件(104)固定在所述减振避震装置本体(119)的第一拉梁(108)上，所述齿形链条(103)另一端通过齿形链条张紧机构(105)和齿形链条调整机构(106)固定在所述减振避震装置本体(119)的第二拉梁(109)上。

2.根据权利要求1所述建筑物主动式减振避震装置，其特征在于：所述齿形链条固定构件(104)为压板；所述齿形链条调整机构(106)为调整压板。

3.根据权利要求2所述建筑物主动式减振避震装置，其特征在于：所述减振避震装置本体(119)包括：底板(107)、第一拉梁(108)、第二拉梁(109)和厢梁(110)，其中，所述厢梁(110)设置在所述底板(107)上，所述第一拉梁(108)的首尾两端分别与所述厢梁(110)的前端固定，所述第二拉梁(109)的首尾两端分别与所述厢梁(110)的后端固定，在所述厢梁(110)的上端部设置有直线导轨(111)，在所述直线导轨(111)上设置有滑块(112)。

4.根据权利要求3所述建筑物主动式减振避震装置，其特征在于：所述底板(107)上设置有减震槽(113)，在所述减震槽(113)内设置有减震胶垫；在所述第一拉梁(108)和所述第二拉梁(109)上设置有限位缓冲机构(114)，所述厢梁(110)为梯形结构，在所述厢梁(110)上设有窗口(122)；所述直线导轨(111)为滚柱直线导轨(111)，在每条所述直线导轨(111)上设置有至少四个滑块(112)。

5.根据权利要求4所述建筑物主动式减振避震装置，其特征在于：所述承重机构(120)包括纵梁(115)、横梁(116)和框体(117)，所述纵梁(115)设置在所述滑块(112)上，所述横梁(116)搭接在所述纵梁(115)上，所述框体(117)设置在所述纵梁(115)与所述横梁(116)上。

6.根据权利要求5所述建筑物主动式减振避震装置，其特征在于：所述承重机构(120)呈斗状。

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