CN107692588A - 一种可以增强文物柜抗震能力的模块化装配式减震耗能装置及装配方法 - Google Patents

一种可以增强文物柜抗震能力的模块化装配式减震耗能装置及装配方法 Download PDF

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Abstract

一种能够增强文物柜抗震能力的模块化装配装置及装配方法，属于文物安全保护装置技术领域。本发明为了解决现有文物保存方式缺乏有效的防震措施，在发生地震时文物极易被破坏的问题，本发明包括阻尼器，阻尼器的右端具有阻尼器右连杆端，阻尼器的左端连接有结合件，结合件内螺接有第一缸头，第一缸头的左端螺接拉伸套筒，拉伸套筒的左端与第二缸头螺接，第二缸头的中心位置加工有螺纹孔，左连杆端通过螺纹安装方式旋拧安装在第二缸头的螺纹孔内，左连杆端和右接杆端上均安装有连接支架。本发明能够承受震动的较大荷载，减震效果明显。

Description

一种可以增强文物柜抗震能力的模块化装配式减震耗能装置 及装配方法
技术领域
本发明涉及一种文物柜减震耗能装置，属于文物安全保护装置技术领域。
背景技术
文物具有稀有性和不可复制性，一旦发生破坏，就会造成完全无法挽回的损失。以北京故宫为例，北京故宫博物院藏有大量珍贵文物，包括古书画、瓷器、铜器、玉器及其他工艺品等，总共达100万件之多。历史上，北京地区曾多次遭强破坏性地震影响，据史料记载，清康熙十八年，三河—平谷地震，皇宫(今故宫)内有31处宫殿遭到破坏；1976年的唐山大地震也给故宫古建筑和文物带来一定程度破坏。
目前馆藏文物的存放形式大致分为库藏和陈列两种形式，故宫地库内的库藏文物柜为浮放的封闭式多层金属储物柜，文物在柜内多以浮放搁置，少部分采取囊匣包装，这些方法均缺乏有效的防震措施，在地震发生时，文物柜不仅会发生滑移或摇晃，在较大的地震作用下甚至可能发生倾覆或破坏，导致所存放文物发生碰撞或滑落，从而造成不可挽回的巨大损失，因此，找到合适的增强文物存放抗震安全性的方法的重要性不言而喻。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术问题，进而提供一种可以增强文物柜抗震能力的模块化装配式减震耗能装置及装配方法。
本发明的技术方案：
一种可以增强文物柜抗震能力的模块化装配式减震耗能装置包括阻尼器、第一缸头、拉伸套筒、第二缸头、左连杆端和连接支架，阻尼器的右端具有阻尼器右接杆端，阻尼器的左端连接有结合件，第一缸头的右端与结合件结合安装，且能够实现轴向调整，所述的拉伸套筒的右端与第一缸头结合，拉伸套筒的左端与第二缸头结合安装，安装后的第一缸头和第二缸头相对拉伸套筒实现轴向调整，所述的第二缸头的中心位置安装有左连杆端，所述的左连杆端和右接杆端上均加工有安装部，所述的安装部上加工有贯穿左连杆端和右接杆端的安装通孔，所述的左连杆端和右接杆端上均安装有连接支架。
优选的：所述的拉伸套筒的右端焊接有六角螺母。
优选的：所述的左连杆端上安装有安全螺母。
优选的：所述的连接支架为三角连接支架，三角连接支架包括三角型安装板和垂直于三角型安装板直角边的折弯部，三角型安装板和折弯部上加工有长圆孔和安装孔。
优选的：所述的连接支架为T型连接支架，T型连接支架包括T型安装板和垂直于T型安装板的T型折弯部，T型安装板和T型折弯部上加工有长圆孔和安装孔。
优选的：所述的连接支架为L型连接支架，L型连接支架为钢板折弯件，L型连接支架上加工有多个安装孔。
优选的：所述的连接支架为长条钢板件，长条钢板件上加工有多个安装孔。
优选的：所述的连接支架为十字型连接支架，十字型连接支架具有相互垂直的连接部，连接部上加工有长圆孔。
一种可以增强文物柜抗震能力的模块化装配式减震耗能装置的装配方法包括以下步骤：
步骤一、文物柜布局摆放
将文物柜统一放置在同一水平平台上，调整文物柜摆放位置关系；
步骤二、文物柜包边固定
1)单个文物柜的拐角处安装三角连接支架，边角处安装L型连接支架，并通过螺栓将三角连接支架和L型连接支架固定连接；
2)相邻的两个文物柜的结合处安装T型连接支架，并将T型连接支架与文物柜边角处安装的L型连接支架通过螺栓紧固连接；
3)四个文物柜组合安装时，其四个文物柜的中心位置采用十字型连接支架和长条钢板件与设置在文物柜四各方向上的T型连接支架建立安装；
步骤三、安装能够增强文物柜抗震能力的模块化装配装置
采用能够增强文物柜抗震能力的模块化装配装置将步骤二中已经包边固定好的的文物柜建立减震连接。
优选的：步骤三中能够增强文物柜抗震能力的模块化装配装置的安装方法是，首先将能够增强文物柜抗震能力的模块化装配装置的右接杆端通过螺栓固定安装在一端文物柜的三角连接支架或T型连接支架的安装孔内，调整能够增强文物柜抗震能力的模块化装配装置第一缸头和拉伸套筒的相对位置，使其能够增强文物柜抗震能力的模块化装配装置的左连杆端与另一端文物柜的三角连接支架或T型连接支架建立连接，进而实现相邻文物柜的抗震模块化装配。
本发明具有以下有益效果：
本发明设计了一种针对文物柜的模块化装配式抗震措施，即以硅胶阻尼器为核心的模块化装配式减震装置，针对实际工程的不同布置方式，分别建立了有限元模型，确定阻尼器参数，通过振动台试验验证了减震效果，证明了本发明的有效性和可操作性，并带来了如下具体效果：
1、本发明通过将一种可以增强文物柜抗震能力的模块化装配式减震耗能装置装配使用在现有的非抗震的文物柜上，可实现现存既有的非抗震文物柜减震效果，且其减震效果明显；
2、通过本发明的一种可以增强文物柜抗震能力的模块化装配式减震耗能装置安装，完全不需要移动现有文物柜，降低了安装工作量；
3、本发明的一种可以增强文物柜抗震能力的模块化装配式减震耗能装置的装配方法，不对现有文物柜造成任何破坏，如打孔、使用胶水等，节约了文物柜的使用资源；
4、本发明采用模块化装配方法，普通安装技术员通过这种装配方法即可安装，降低了安装技术要求；
5、本发明的施工简单快速，对库房环境的干扰极小；
6、本发明通过第一缸头和拉伸套筒配合安装，其结构的牢度与稳定性强，不产生晃动而且套筒与缸头内部具有一个压缩空间，能够承受震动的较大荷载，减震效果明显。
附图说明
图1是一种可以增强文物柜抗震能力的模块化装配式减震耗能装置的结构布置图；
图2是图1的左视图；
图3是三角连接支架的结构视图；
图4是T型连接支架的结构视图；
图5是L型连接支架的结构视图；
图6是长条钢板件的结构视图；
图7是十字型连接支架的结构视图；
图8是具体实施方式十一的结构布置图；
图9是具体实施方式十二的结构布置图；
图10是未采用抗震措施文物柜内文物震动效果；
图11是采用本发明抗震措施后文物柜内震动效果；
图中1-阻尼器，2-第一缸头，3-拉伸套筒，4-第二缸头，5-左连杆端，6-右接杆端，7-结合件，8-安装部，9-安装通孔，10-连接支架，11-六角螺母，12-安全螺母，13-三角连接支架，14-三角型安装板，15-折弯部，16-T型连接支架，17-T型安装板，18-T型折弯部，19-L型连接支架，20-长条钢板件，21-十字型连接支架，22-连接部，23-调节螺钉。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1至图7说明本实施方式，本实施方式的一种可以增强文物柜抗震能力的模块化装配式减震耗能装置包括阻尼器1、第一缸头2、拉伸套筒3、第二缸头4、左连杆端5和连接支架10，阻尼器1的右端具有阻尼器右接杆端6，阻尼器1的左端连接有结合件7，所述的结合件7为内螺纹结构连接件，所述的第一缸头2和第二缸头4均为圆柱形连接杆，第一缸头2和第二缸头4的外壁上均加工有外螺纹，第一缸头2的右端与结合件7螺纹连接，所述的拉伸套筒3的左、右两端内壁上分别加工有一段内螺纹，拉伸套筒3的右端与第一缸头2螺接，拉伸套筒3的左端与第二缸头4螺接，所述的第二缸头4的中心位置加工有螺纹孔，左连杆端5通过螺纹安装方式旋拧安装在第二缸头4的螺纹孔内；所述的左连杆端5和右接杆端6上均加工有安装部8，所述的安装部8上加工有贯穿左连杆端5和右接杆端6的安装通孔9，所述的左连杆端5和右接杆端6上均安装有连接支架10。如此设置，现有技术的阻尼器安装，采用的方式即普通的将阻尼器两端的连杆直接连接在相应的物体上，受阻尼器的尺寸限制，当物体彼此的距离相对增大时，人们往往通过增加连接杆实现物体的安装，人们容易忽略的是这种连接杆的使用造成阻尼器的减震作用丧失，同时当发生震动、物体相对运动时，在力学角度，连接杆受局部应力集中，局部产生变形、弯曲，而这种弯曲使得阻尼器的作用失效；本发明的阻尼器1的左端采用第一缸头2、拉伸套筒3、第二缸头4和左连杆端5的方式安装，这种特殊的结构带来的效果有如下两点：
1、第一缸头2和拉伸套筒3采用螺纹连接结构，当物体彼此的距离相对增大或缩小时，调节第一缸头2和拉伸套筒3相对位置，即可适应物体彼此距离尺寸，更便于安装；
2、拉伸套筒3的两端分别安装有第一缸头2和第二缸头4，这样在拉伸套筒3的内部形成了一个空间，当发生震动、物体相对运动时，物体的一部分作用力释放到阻尼器1上，这时阻尼器1起到了第一次抗震作用，物体的另一部分作用力施加到拉伸套筒3、第一缸头2和第二缸头4上，这时在拉伸套筒3内部形成空间即压缩空间，通过增大压缩空间能够消减应力集中，而这个压缩空间起到了第二次抗震作用；
进一步地，所述的拉伸套筒3和结合件7的左端加工一处预紧螺纹孔，预紧螺纹孔内安装有调节螺钉23，调节螺钉的作用是，当第一缸头2与结合件7，第二缸头4与拉伸套筒3的位置关系调整后，拧紧调节螺钉23，拧紧后的调节螺钉23确保第一缸头2在结合件7内的相对位置，第二缸头4在拉伸套筒3内的相对位置不发生移动，以此增加了螺纹连接的稳固性，增强了一种可以增强文物柜抗震能力的模块化装配式减震耗能装置的抗震效果。
具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种可以增强文物柜抗震能力的模块化装配式减震耗能装置所述的拉伸套筒3的右端焊接有六角螺母11。如此设置，六角螺母11更方便于第一缸头2和拉伸套筒3相对位置的调节。
具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种可以增强文物柜抗震能力的模块化装配式减震耗能装置所述的左连杆端5上安装有安全螺母12。如此设置，安全螺母12顶紧安装在第二缸头4的端面上，当物体彼此震动时，安全螺母12能够确保第二缸头的4的锁紧力，有效避免缸头弹出，增强了一种可以增强文物柜抗震能力的模块化装配式减震耗能装置的抗震性能。
具体实施方式四：结合图3说明本实施方式，本实施方式的一种可以增强文物柜抗震能力的模块化装配式减震耗能装置所述的连接支架10为三角连接支架13，三角连接支架13包括三角型安装板14和垂直于三角型安装板直角边的折弯部15，三角型安装板14和折弯部15上加工有长圆孔和安装孔。如此设置，三角型安装板14用于保护和连接文物柜的边角，通过三角型安装板14的连接安装，文物柜的抗震性能更加稳定。
具体实施方式五：结合图4说明本实施方式，本实施方式的一种可以增强文物柜抗震能力的模块化装配式减震耗能装置所述的连接支架10为T型连接支架16，T型连接支架16包括T型安装板17和垂直于T型安装板17的T型折弯部18，T型安装板17和T型折弯部18上加工有长圆孔和安装孔。如此设置，T型安装板17用于保护和连接相邻两个文物柜，通过T型安装板17的连接安装，消除相邻文物柜的相对位置变化。
具体实施方式六：结合图5说明本实施方式，本实施方式的一种可以增强文物柜抗震能力的模块化装配式减震耗能装置所述的连接支架10为L型连接支架19，L型连接支架19为钢板折弯件，L型连接支架19上加工有多个安装孔。如此设置，L型连接支架19用于保护文物柜的边角。
具体实施方式七：结合图6说明本实施方式，本实施方式的一种可以增强文物柜抗震能力的模块化装配式减震耗能装置所述的连接支架10为长条钢板件20，长条钢板件20上加工有多个安装孔。如此设置，长条钢板件20用于三角连接支架13、T型连接支架16和L型连接支架19的连接安装，以增加相邻文物柜的安装强度。
具体实施方式八：结合图7说明本实施方式，本实施方式的一种可以增强文物柜抗震能力的模块化装配式减震耗能装置所述的连接支架10为十字型连接支架21，十字型连接支架21具有相互垂直的连接部22，连接部22上加工有长圆孔。如此设置，十字型连接支架21用于四个文物柜中心位置的连接安装，这种十字型结构件能够明显增加相邻文物柜的连接、安装强度。
具体实施方式九：结合图1至图9说明本实施方式，本实施方式的一种可以增强文物柜抗震能力的模块化装配式减震耗能装置的装配方法包括以下步骤：
步骤一、文物柜布局摆放
将文物柜统一放置在同一水平平台上，调整文物柜摆放位置关系；
步骤二、文物柜包边固定
1)单个文物柜的拐角处安装三角连接支架13，边角处安装L型连接支架19，并通过螺栓将三角连接支架13和L型连接支架19固定连接；
2)相邻的两个文物柜的结合处安装T型连接支架16，并将T型连接支架16与文物柜边角处安装的L型连接支架19通过螺栓紧固连接；
3)四个文物柜组合安装时，其四个文物柜的中心位置采用十字型连接支架21和长条钢板件20与设置在文物柜四各方向上的T型连接支架16建立安装；
步骤三、安装能够增强文物柜抗震能力的模块化装配装置
采用能够增强文物柜抗震能力的模块化装配装置将步骤二中已经包边固定好的的文物柜建立减震连接。
具体实施方式十：结合图1至图9说明本实施方式，本实施方式的一种可以增强文物柜抗震能力的模块化装配式减震耗能装置的装配方法，步骤三中能够增强文物柜抗震能力的模块化装配装置的安装方法是，首先将能够增强文物柜抗震能力的模块化装配装置的右接杆端6通过螺栓固定安装在一端文物柜的三角连接支架13或T型连接支架16的安装孔内，调整能够增强文物柜抗震能力的模块化装配装置第一缸头2和拉伸套筒3的相对位置，使其能够增强文物柜抗震能力的模块化装配装置的左连杆端5与另一端文物柜的三角连接支架13或T型连接支架16建立连接，进而实现相邻文物柜的抗震模块化装配。
具体实施方式十一：结合图8说明本实施方式，本实施方式的一种可以增强文物柜抗震能力的模块化装配式减震耗能装置的装配方法，如图8所示，1-11号文物柜的布置方式，2号和3号文物柜相邻布置，4号和7号文物柜相邻布置，5号、6号、8号和9号文物柜集中布置，10号和11号文物柜相邻布置，在1号文物柜和2号1号文物柜的右端通过两个能够增强文物柜抗震能力的模块化装配装置与2号文物柜安装连接，1号文物柜的的下端与4号文物柜的上端连接安装，4号和7号文物柜的右端通过能够增强文物柜抗震能力的模块化装配装置与5号和8号文物柜左侧连接安装，2号和3号文物柜下端通过能够增强文物柜抗震能力的模块化装配装置与5号和6号文物柜上端连接安装，8号和9号文物柜的下端与10号和11号文物柜的上端通过能够增强文物柜抗震能力的模块化装配装置连接安装，这种布局安装连接方式，使得1-11号文物柜稳固牢靠固定，当发生震动时，文物柜之间相互位置窜动小，震动缓冲效果显著。
具体实施方式十二：结合图9说明本实施方式，本实施方式的一种可以增强文物柜抗震能力的模块化装配式减震耗能装置的装配方法，如图9所示，1-12号文物柜的布置方式，其中1号、2号和3号文物柜相邻设置，4号和5号文物柜相邻设置，6号7号和8号文物柜相邻设置，9号、10号和11号文物柜相邻设置，12号文物柜布置在1-11号围城的圆环中间位置，通过能够增强文物柜抗震能力的模块化装配装置将文物柜依次建立安装连接，需要特殊说明的是，本实施例中1号和11号文物柜采用对角方式布置，此时可通过能够增强文物柜抗震能力的模块化装配装置倾斜安装，进而实现1号和11号文物柜的固定，防止这种方式布置的1号和11号文物柜之间发生窜动。
为了验证应用本发明一种可以增强文物柜抗震能力的模块化装配式减震耗能装置及装配方法，减震效果明显，本发明通过了振动台试验的验证，分别将模拟文物防止在未采取防震措施的文物柜中和将采取防震措施的文物柜进行振动台试验，实现结果如图10和图11所示(图中所示的虚线为原始模拟文物放置区域)：
文物柜在未安装本发明时，文物发生了明显的滑移，柜箱发生了变形，箱门被甩开，见图10；而安装了本发明后，仅有一处文物发生了轻微滑移，文物柜没有任何的变形和门被甩开的现象，见图11。
本实施方式只是对本专利的示例性说明，并不限定它的保护范围，本领域技术人员还可以对其局部进行改变，只要没有超出本专利的精神实质，都在本专利的保护范围内。

Claims (10)

1.一种可以增强文物柜抗震能力的模块化装配式减震耗能装置，其特征在于：包括阻尼器(1)、第一缸头(2)、拉伸套筒(3)、第二缸头(4)、左连杆端(5)和连接支架(10)，阻尼器(1)的右端具有阻尼器右接杆端(6)，阻尼器(1)的左端连接有结合件(7)，第一缸头(2)的右端与结合件(7)结合安装，且能够实现轴向调整，所述的拉伸套筒(3)的右端与第一缸头(2)结合，拉伸套筒(3)的左端与第二缸头(4)结合安装，安装后的第一缸头(2)和第二缸头(4)相对拉伸套筒(3)实现轴向调整，所述的第二缸头(4)的中心位置安装有左连杆端(5)，所述的左连杆端(5)和右接杆端(6)上均加工有安装部(8)，所述的安装部(8)上加工有贯穿左连杆端(5)和右接杆端(6)的安装通孔(9)，所述的左连杆端(5)和右接杆端(6)上均安装有连接支架(10)。
2.根据权利要求1所述的一种可以增强文物柜抗震能力的模块化装配式减震耗能装置，其特征在于：所述的拉伸套筒(3)的右端焊接有六角螺母(11)。
3.根据权利要求1所述的一种可以增强文物柜抗震能力的模块化装配式减震耗能装置，其特征在于：所述的左连杆端(5)上安装有安全螺母(12)。
4.根据权利要求1所述的一种可以增强文物柜抗震能力的模块化装配式减震耗能装置，其特征在于：所述的连接支架(10)为三角连接支架(13)，三角连接支架(13)包括三角型安装板(14)和垂直于三角型安装板直角边的折弯部(15)，三角型安装板(14)和折弯部(15)上加工有长圆孔和安装孔。
5.根据权利要求1所述的一种可以增强文物柜抗震能力的模块化装配式减震耗能装置，其特征在于：所述的连接支架(10)为T型连接支架(16)，T型连接支架(16)包括T型安装板(17)和垂直于T型安装板(17)的T型折弯部(18)，T型安装板(17)和T型折弯部(18)上加工有长圆孔和安装孔。
6.根据权利要求1所述的一种可以增强文物柜抗震能力的模块化装配式减震耗能装置，其特征在于：所述的连接支架(10)为L型连接支架(19)，L型连接支架(19)为钢板折弯件，L型连接支架(19)上加工有多个安装孔。
7.根据权利要求1所述的一种可以增强文物柜抗震能力的模块化装配式减震耗能装置，其特征在于：所述的连接支架(10)为长条钢板件(20)，长条钢板件(20)上加工有多个安装孔。
8.根据权利要求1所述的一种可以增强文物柜抗震能力的模块化装配式减震耗能装置，其特征在于：所述的连接支架(10)为十字型连接支架(21)，十字型连接支架(21)具有相互垂直的连接部(22)，连接部(22)上加工有长圆孔。
9.一种可以增强文物柜抗震能力的模块化装配式减震耗能装置的装配方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一、文物柜布局摆放
将文物柜统一放置在同一水平平台上，调整文物柜摆放位置关系；
步骤二、文物柜包边固定
1)单个文物柜的拐角处安装三角连接支架(13)，边角处安装L型连接支架(19)，并通过螺栓将三角连接支架(13)和L型连接支架(19)固定连接；
2)相邻的两个文物柜的结合处安装T型连接支架(16)，并将T型连接支架(16)与文物柜边角处安装的L型连接支架(19)通过螺栓紧固连接；
3)四个文物柜组合安装时，其四个文物柜的中心位置采用十字型连接支架(21)和长条钢板件(20)与设置在文物柜四各方向上的T型连接支架(16)建立安装；
步骤三、安装能够增强文物柜抗震能力的模块化装配装置
采用能够增强文物柜抗震能力的模块化装配装置将步骤二中已经包边固定好的的文物柜建立减震连接。
10.根据权利要求9所述的一种可以增强文物柜抗震能力的模块化装配式减震耗能装置的装配方法，其特征在于：步骤三中能够增强文物柜抗震能力的模块化装配装置的安装方法是，首先将能够增强文物柜抗震能力的模块化装配装置的右接杆端(6)通过螺栓固定安装在一端文物柜的三角连接支架(13)或T型连接支架(16)的安装孔内，调整能够增强文物柜抗震能力的模块化装配装置第一缸头(2)和拉伸套筒(3)的相对位置，使其能够增强文物柜抗震能力的模块化装配装置的左连杆端(5)与另一端文物柜的三角连接支架(13)或T型连接支架(16)建立连接，进而实现相邻文物柜的抗震模块化装配。
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