CN103669639B - 一种储能减震装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于建筑结构抗震技术领域，尤其涉及一种储能减震装置。其包括连杆、对称安装的上套筒和下套筒，连杆的两端分别通过储能弹簧与上套筒和下套筒连接，在上套筒和下套筒内壁上分别设置有朝向一致的第一斜卡槽和第二斜卡槽；在连杆的两端分别设置有与第一斜卡槽和第二斜卡槽配合的伸缩卡齿，该伸缩卡齿能够在垂直于所述连杆的方向伸缩。本发明所提供的减震装置，通过伸缩卡齿和斜卡槽的配合，使得连杆只能相对上套筒或下套筒逐步单向运动，以拉伸或压缩套筒内的储能弹簧，从而将部分输入到建筑物的地震能量储存在储能弹簧之中，以耗散部分地震能量，减小地震损伤。该装置结构简单，耐久性强，可重复使用，安装适用性强。
Description
技术领域
本发明属于建筑结构抗震技术领域，尤其涉及一种储能减震装置。
背景技术
地震灾害往往对建筑结构产生致命的影响，为使建筑结构具有较强的抵抗地震等外力破坏的能力，经常需要在框架结构中增设抗震装置。当前所广泛使用的被动抗震装置主要包括两种：（1）消能减震装置，即通过耗散部分输入到结构中的地震能量，达到保护结构的目的。其中，各类阻尼器、约束支撑等，均属于消能减震装置。（2）隔震减震装置。即通过隔离的方式，避免或减少地震能量向结构中传输，达到保护结构的目的。各类隔震支座属于隔震减震装置。
然而，现有的抗震装置主要有以下缺陷：（1）多数消能减震装置在地震的作用下都有损耗，不可重复使用。（2）粘滞流体阻尼器类的消能减震装置，存在老化挥发等耐久性问题。（3）大多数隔震减震装置只能在新建建筑时安装，不适用于现有建筑。
因此，针对上述缺陷，本发明提供了一种新型的储能减震装置。
发明内容
（一）要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种能够储存地震能量且可重复使用、耐久性强、安装适用性强的储能减震装置。
（二）技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供一种储能减震装置，其包括连杆以及对称安装的上套筒和下套筒，所述连杆的两端分别通过储能弹簧与所述上套筒和所述下套筒的底端连接，在所述上套筒的内壁上设置有第一卡槽部，所述第一卡槽部包括沿平行于所述上套筒轴线方向的若干第一斜卡槽；在所述下套筒的内壁上设置有第二卡槽部，所述第二卡槽部包括沿平行于所述下套筒轴线方向的若干第二斜卡槽，所述第一斜卡槽的朝向与所述第二斜卡槽的朝向相同；在所述连杆的一端设置有与所述第一斜卡槽配合的第一伸缩卡齿，在所述连杆的另一端设置有与所述第二斜卡槽配合的第二伸缩卡齿，所述第一伸缩卡齿和所述第二伸缩卡齿能够在垂直于所述连杆的方向伸缩。
其中，在所述连杆的两端设置有卡齿固定件，在所述卡齿固定件的两侧分别设置有垂直于所述连杆的腔室，所述第一伸缩卡齿和所述第二伸缩卡齿分别嵌合在所述连杆两端的卡齿固定件的腔室中，并通过弹性元件与所述卡齿固定件连接。
其中，所述弹性元件为弹簧。
其中，所述第一卡槽部包括以所述上套筒轴线为中心对称布置在所述上套筒内壁上的两排第一斜卡槽，所述第二卡槽部包括以所述下套筒轴线为中心对称布置在所述下套筒内壁上的两排第二斜卡槽。
其中，在所述连杆的外壁上设置有平行于所述连杆轴线的凸出的限位部，在所述上套筒和所述下套筒的顶端分别设置有盖板，在所述盖板上设置有供所述连杆穿过的通孔以及与所述限位部配合的限位槽。
其中，在所述连杆上设置有平行于所述连杆轴线的凹槽，所述限位部嵌合在所述凹槽中，所述限位部的底端经由弹簧与所述连杆连接。
其中，所述第一斜卡槽沿平行于所述上套筒轴线方向等距离间隔设置；所述第二斜卡槽沿平行于所述下套筒轴线方向等距离间隔设置。
其中，在所述上套筒的底部设置有轴线与所述连杆的轴线一致的上连杆，在所述下上套筒的底部设置有轴线与所述连杆的轴线一致的下连杆。
其中，所述储能弹簧与所述连杆的端部转动式连接。
其中，所述储能弹簧与固定在所述连杆端部的螺栓的杆部转动式连接。
（三）有益效果
上述技术方案所提供的储能减震装置，包括上套筒、下套筒以及通过储能弹簧与上套筒和下套筒的连杆，在上套筒和下套筒的内壁上分别设置有朝向一致的斜卡槽，在连杆的两端分别设置有与斜卡槽配合的伸缩卡齿，使得连杆只能单方向运动，当地震来临时，斜支撑在建筑物楼层间的减震装置在地震的作用下被压缩时，连杆只能相对上套筒向上运动，并压缩上套筒内的储能弹簧；当装置被拉伸时，连杆只能相对下套筒向上运动，并拉长下套筒内的储能弹簧。该装置通过对储能弹簧的拉伸和压缩，将部分输入到建筑物的地震能量储存在储能弹簧中，从而减轻地震对结构的不利影响。该装置结构简单，耐久性强，保养方便，并且可安装在新建建筑，也可安装在现有老建筑中。进一步地，斜卡槽对称布置在套筒内壁上，当地震结束后，可将连杆转动使其两端的伸缩卡齿与斜卡槽脱离，使储能弹簧的势能释放，并使其恢复到初始状态，以便下次使用。
附图说明
图1是本发明的一种储能减震装置的结构示意图；
图2是图1中的储能减震装置的连杆和伸缩卡齿的结构示意图；
图3是储能减震装置在正常工作状态下连杆上的伸缩卡齿和卡槽部的相对位置示意图；
图4是储能减震装置在释放势能状态下连杆上的伸缩卡齿和卡槽部的相对位置示意图；
图5是图1中的储能减震装置的连杆的A-A剖视图；
图6是图1中的储能减震装置的盖板的结构示意图。
其中：1-上套筒；2-下套筒；3-连杆；4-蓄能弹簧；5-第一卡槽部；6-第二卡槽部；7-卡齿固定件；8-第一伸缩卡齿；9-第二伸缩卡齿；10-盖板；11-限位部；12-上连杆；13-下连杆。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
图1所示为本发明的一种储能减震装置的一个优选实施例。根据该实施例，该减震装置包括连杆3以及对称安装的上套筒1和下套筒2，其中，连杆3的两端分别通过蓄能弹簧4与上套筒1和下套筒2的底端连接，在上套筒1的内壁上设置有第一卡槽部5，该第一卡槽部包括沿平行于上套筒1轴线方向的若干第一斜卡槽；同样，在下套筒2的内壁上设置有第二卡槽部6，该第二卡槽部6包括沿平行于下套筒2轴线方向且朝向与第一斜卡槽同向的若干第二斜卡槽。此外，在连杆3的一端设置有与第一斜卡槽配合的第一伸缩卡齿8，在连杆3的另一端设置有与第二斜卡槽配合的第二伸缩卡齿9，上述伸缩卡齿可在垂直于连杆3的方向上伸缩，以使得连杆3只能单方向运动。当斜支撑在建筑物楼层间的减震装置在地震的作用下被压缩时，连杆3只能相对上套筒1逐步向上运动，并压缩上套筒1内的储能弹簧4。当减震装置被拉伸时，连杆3只能相对下套筒2逐步向上运动，并拉伸下套筒2内的储能弹簧4。该减震装置通过对储能弹簧4的拉伸和压缩，将部分输入到建筑物的地震能量储存在储能弹簧4之中，从而减轻地震对结构的不利影响。该装置结构简单，耐久性强，保养方便，可重复使用。此外，该装置即可在新建建筑时安装，也可安装在现有老建筑中。
需要说明的是，虽然在该实施例中，连杆3只能相对上套筒1或下套筒2向上移动，本领域技术人员应当理解，连杆3也可以只相对上套筒1或下套筒2向下移动，此时，只需将第一斜卡槽和第二斜卡槽的朝向与所述实施例中第一斜卡槽和第二斜卡槽的朝向相反设置即可。
具体地，如图2所示，在连杆3的两端分别设置有卡齿固定件7，在卡齿固定件7的两侧设置有垂直于连杆3的腔室，第一伸缩卡齿8和第二伸缩卡齿9分别嵌合在位于连杆3两端的卡齿固定件7的腔室中，并通过弹性元件与卡齿固定件7连接，以使得连杆3单方向运动时，即可挤压伸缩卡齿与连杆3连接的弹性元件，从而使伸缩卡齿在垂直于连杆3的方向上伸缩。优选弹性元件为弹簧。
进一步地，第一卡槽部5包括对称布置在上套筒1内壁上的两排第一斜卡槽，第二卡槽部6包括对称布置在下套筒2内壁上的两排第二斜卡槽。当地震结束需要释放弹簧势能以将该减震装置重新投入使用时，只需将连杆3两端的伸缩卡齿从与卡槽部配合位置（见图3）转动至与卡槽部脱离位置（见图4），即可使储能弹簧4的势能释放，并使其恢复到初始状态。
在连杆3的外壁上设置有平行于连杆3轴线的凸出限位部11（见图5），在上套筒1和下套筒2的顶端（即相对端）分别设置有盖板10，在盖板10上设置有供连杆3穿过的通孔以及与连杆3上的限位部11配合的限位槽（见图6），以防止连杆3在工作状态下转动。优选在连杆3上设置有平行于连杆3轴线的凹槽，限位部11嵌合在凹槽中，且限位部11的底端经由弹簧与连杆3连接。以便当需要转动连杆3时，只需将连杆3上的限位部11按下后即可旋转连杆3，而当该减震装置在正常使用状态下，可有效地防止连杆3发生转动。
优选地，第一斜卡槽沿平行于上套筒1轴线方向等距离间隔设置；第二斜卡槽沿平行于下套筒2轴线方向等距离间隔设置。
进一步地，在上套筒1的底部设置有轴线与连杆3的轴线一致的上连杆12，用于与建筑物连接；在下套筒2的底部设置有轴线与连杆3的轴线一致的下连杆13，用于与建筑物连接，以便将该减震装置斜支撑在楼层之间。
进一步地，储能弹簧4与连杆3的端部转动式连接，以使连杆3不受储能弹簧4的约束能够自由转动，且储能弹簧4能够随连杆3的运动而伸长和缩短。优选地，将储能弹簧4的端部与螺栓（未示出）的杆部转动式连接，然后将螺栓与连杆3的端部固定。
使用时，将耗能减震装置的两端与建筑物固定连接，并斜支撑在楼层之间，如图1所示。在初始状态下，蓄能弹簧4无伸缩率。当地震来临时，建筑物发生楼层间位移，使得该装置被压缩或者拉伸。由于斜卡槽和伸缩卡齿的作用，连杆3只能单方向运动。当装置被压缩时，连杆3只能相对上套筒1向上运动，并压缩上套筒1内的储能弹簧4；当装置被拉伸时，连杆3只能相对下套筒2向上运动，并拉长下套筒2内的储能弹簧4。该装置通过对储能弹簧4的拉伸和压缩，将部分输入到建筑物的地震能量储存在储能弹簧4中，从而减轻地震对结构的不利影响。当地震结束需要释放弹簧势能以将该减震装置重新投入使用时，将连杆3上的限位部11按下后旋转连杆3，使储能弹簧4的势能释放，并恢复到初始状态，然后旋转连杆3，使连杆3两端的伸缩卡齿从与卡槽部脱离位置转回至与卡槽部配合位置，以使连杆3恢复到初始设计位置，以备下次地震使用。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此所有等同的技术方案也属于本发明的保护范畴。
Claims (10)
1.一种储能减震装置，其特征在于，包括连杆以及对称安装的上套筒和下套筒，所述连杆的两端分别通过储能弹簧与所述上套筒和所述下套筒的底端连接，在所述上套筒的内壁上设置有第一卡槽部，所述第一卡槽部包括沿平行于所述上套筒轴线方向的若干第一斜卡槽；在所述下套筒的内壁上设置有第二卡槽部，所述第二卡槽部包括沿平行于所述下套筒轴线方向的若干第二斜卡槽，所述第一斜卡槽的朝向与所述第二斜卡槽的朝向相同；在所述连杆的一端设置有与所述第一斜卡槽配合的第一伸缩卡齿，在所述连杆的另一端设置有与所述第二斜卡槽配合的第二伸缩卡齿，所述第一伸缩卡齿和所述第二伸缩卡齿能够在垂直于所述连杆的方向伸缩。
2.根据权利要求1所述的一种储能减震装置，其特征在于，在所述连杆的两端设置有卡齿固定件，在所述卡齿固定件的两侧分别设置有垂直于所述连杆的腔室，所述第一伸缩卡齿和所述第二伸缩卡齿分别嵌合在所述连杆两端的卡齿固定件的腔室中，并通过弹性元件与所述卡齿固定件连接。
3.根据权利要求2所述的一种储能减震装置，其特征在于，所述弹性元件为弹簧。
4.根据权利要求3所述的一种储能减震装置，其特征在于，所述第一卡槽部包括以所述上套筒轴线为中心对称布置在所述上套筒内壁上的两排第一斜卡槽，所述第二卡槽部包括以所述下套筒轴线为中心对称布置在所述下套筒内壁上的两排第二斜卡槽。
5.根据权利要求4所述的一种储能减震装置，其特征在于，在所述连杆的外壁上设置有平行于所述连杆轴线的凸出的限位部，在所述上套筒和所述下套筒的顶端分别设置有盖板，在所述盖板上设置有供所述连杆穿过的通孔以及与所述限位部配合的限位槽。
6.根据权利要求5所述的一种储能减震装置，其特征在于，在所述连杆上设置有平行于所述连杆轴线的凹槽，所述限位部嵌合在所述凹槽中，所述限位部的底端经由弹簧与所述连杆连接。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的一种储能减震装置，其特征在于，所述第一斜卡槽沿平行于所述上套筒轴线方向等距离间隔设置；所述第二斜卡槽沿平行于所述下套筒轴线方向等距离间隔设置。
8.根据权利要求1-6中任一项所述的一种储能减震装置，其特征在于，在所述上套筒的底部设置有轴线与所述连杆的轴线一致的上连杆，在所述下上套筒的底部设置有轴线与所述连杆的轴线一致的下连杆。
9.根据权利要求1-6中任一项所述的一种储能减震装置，其特征在于，所述储能弹簧与所述连杆的端部转动式连接。
10.根据权利要求9所述的一种储能减震装置，其特征在于，还包括螺栓，所述储能弹簧的端部与所述螺栓的杆部转动式连接，所述螺栓与所述连杆的端部固定连接。
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