CN107938877B - 抗震阻尼器及抗震方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种抗震阻尼器及抗震方法，属于建筑抗震领域，包括密封水箱和移动水箱，沿移动水箱的高度方向间隔且水平设有四组分别对应四个不同方位的高斯加速器，每组高斯加速器分别包括一条轨道和至少三组能沿轨道滑动的铁球组，每条轨道的两端设置于相反的方向，其中的两组铁球组分设于轨道的两端，每条轨道的其中一端设有感应发射器，四条轨道上的感应发射器分设于四个不同方位，每一组铁球组均通过设置于轨道上的磁铁吸附定位。本发明提供的抗震阻尼器，置于建筑的顶层和中间层，借助高斯加速器的加速作用，地震发生时产生与地震加速度方向相反的速度，减少地震作用下建筑物加速度突然增加造成的建筑物振幅增加而造成建筑物破坏的问题。

Description

抗震阻尼器及抗震方法

技术领域

本发明属于建筑抗震技术领域，更具体地说，是涉及一种建筑物用抗震阻尼器及利用该抗震阻尼器的抗震方法。

背景技术

地震是人类社会无法避免的一种自然灾害，地震造成的人员伤亡和经济损失大部分源于建筑物倒塌，由于地震存在不可预期性和极强的破坏力，要求建筑物具有较强的抗震减震能力，传统的建筑物没有设计抗震减震装置或采用的抗震效果不明显，几乎达不到人们预期的期望，经常由于抗震能力较低，导致人民经济财产的损失和人员的伤害。

随着现代化社会发展及人们对抗震要求的日益提高，世界各国都在致力于做好工程的抗震减灾工作，提高建筑物抗震减震的能力迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的在于提供一种抗震阻尼器，以解决现有技术中存在的建筑物抗震性能差的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种抗震阻尼器，设置于减震的建筑物的顶层和/或中间层，包括与减震的建筑物的顶层和/或中间层固定连接的密封水箱和设置于所述密封水箱内的移动水箱，沿所述移动水箱的高度方向间隔且水平设有四组分别对应四个不同方位的高斯加速器，每组所述高斯加速器分别包括一条与所述移动水箱的内壁固定相连的轨道和至少三组设于所述轨道内且能沿所述轨道滑动的铁球组，每条所述轨道的两端设置于相反的方向且与所述移动水箱的两个相对的内壁相接，同一组所述高斯加速器中的其中的两组所述铁球组分设于所述轨道的两端，每条所述轨道的其中一端作为始发端设有用于感应和推动设于同一端的所述铁球组的感应发射器，四条所述轨道上的感应发射器分设于所述四个不同方位，每一组所述铁球组均通过设置于所述轨道上的磁铁吸附定位。

进一步地，具有五组所述铁球组，五组所述铁球组的间距相等。

进一步地，每组所述铁球组均包括至少三个相切排列的铁球。

进一步地，所述磁铁吸附每组所述铁球组中靠近所述感应发射器的一个铁球。

进一步地，所述轨道为S形。

进一步地，与所述移动水箱的底部相邻的一组所述高斯加速器与所述移动水箱底部之间设有一定的间距，与所述移动水箱顶部相邻的一组所述高斯加速器与所述移动水箱顶部之间设有一定的间距。

进一步地，所述移动水箱通过设于所述密封水箱底部的限位结构静止于所述密封水箱的中间。

进一步地，四组所述高斯加速器分别处于东西南北四个方位。

本发明提供的抗震阻尼器的有益效果在于：与现有技术相比，本发明抗震阻尼器，采用四组不同方位放置的高斯加速器，置于建筑的顶层和中间层，借助高斯加速器的加速作用，地震发生时产生与地震加速度方向相反的速度，减少了地震作用下建筑加速度突然增加造成的建筑的振幅增加从而造成建筑物破坏的问题，对于减少较大地震作用下建筑加速度明显增加的情况具有显著的效果。

本发明的目的在于提供一种抗震阻尼器的抗震方法，基于所述的抗震阻尼器，包括如下步骤：

地震发生时，感应发射器感应到突然增大的加速度后，判断所述加速度的方向；

根据判定出的所述加速度方向，给与所述加速度相反方向且紧邻所述感应发射器的第一铁球施加一个初速度；

所述第一铁球克服磁铁的吸引力并将速度向下一个铁球传递，速度在传递过程中逐级加速并依次传递给轨道另一端处于最末端的铁球；

最末端的铁球将速度传递给移动水箱，移动水箱作用于其外密封水箱内的水，水作用于建筑物。

本发明的目的在于提供一种抗震阻尼器的抗震方法，利用高斯加速器，地震发生时，产生与地震加速度方向相反的速度，抵减地震作用下建筑加速度突然增加造成的建筑的振幅增加从而破坏的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的抗震阻尼器的立体结构示意图；

图2为本发明实施例提供的抗震阻尼器的主视结构示意图；

图3为图2的侧视结构示意图；

图4为图1所示的抗震阻尼器中高斯加速器四个方位之一的俯视结构示意图；

图5为图1所示的抗震阻尼器中高斯加速器四个方位之二的俯视结构示意图；

图6为图1所示的抗震阻尼器中高斯加速器四个方位之三的俯视结构示意图；

图7为图1所示的抗震阻尼器中高斯加速器四个方位之四的俯视结构示意图。

其中，图中各附图标记：

1-密封水箱；2-感应发射器；3-高斯加速器；31-铁球组；32-轨道；33-,磁铁；4-移动水箱。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请一并参阅图1至图7，现对本发明提供的抗震阻尼器进行说明。所述抗震阻尼器，设置于减震的建筑物的顶层和/或中间层，包括与减震的建筑物的顶层和/或中间层固定连接的密封水箱1和设置于所述密封水箱1内的移动水箱4，沿所述移动水箱4的高度方向间隔且水平设有四组分别对应四个不同方位的高斯加速器3，每组所述高斯加速器3分别包括一条与所述移动水箱4的内壁固定相连的轨道32和至少三组设于所述轨道32内且能沿所述轨道32滑动的铁球组31，每条所述轨道32的两端设置于相反的方向且与所述移动水箱4的两个相对的内壁相接，同一组所述高斯加速器中的其中的两组所述铁球组31分设于所述轨道32的两端，每条所述轨道32的其中一端作为始发端设有用于感应和推动设于同一端的所述铁球组31的感应发射器2，四条所述轨道32上的感应发射器2分设于所述四个不同方位，每一组所述铁球组31均通过设置于所述轨道32上的磁铁33吸附定位。

本发明提供的抗震阻尼器，与现有技术相比，采用四组不同方位放置的高斯加速器3，置于建筑的顶层和中间层，借助高斯加速器3的加速作用，地震发生时产生与地震加速度方向相反的速度，减少了地震作用下建筑加速度突然增加造成的建筑的振幅增加从而造成建筑物破坏的问题，对于减少较大地震作用下建筑加速度明显增加的情况具有显著的效果。

其中，这里进一步说明的是，铁球组31的每一个铁球的质量相同，直径相同。

高斯加速器3的原理如下：这里以图4为例说明，其中，图4为高斯加速器3处于四个方位中的东方，感应发射器2设于轨道32的最左端，地震发生时，感应发射器2给最左端的铁球，这里为便于描述，定义为第一铁球，后面的铁球依次命名为第二铁球、第三铁球至最后一个铁球，第一铁球以一定的初速度克服磁铁33的磁力，会在磁力的作用下获得加速度。当第一铁球撞上第二铁球时，根据动量守恒的原理，由于两个铁球质量相等，第一铁球静止下来，第二铁球以撞击时的速度前进，同理，这份动量一直传递给了第三铁球，而且第三铁球所处的位置离磁铁33的距离较入射的第一铁球要远，所以这时候它所获得的动能等于第一铁球的初始动能加上磁力做功产生的能量，最终第三铁球飞出的速度比第一铁球的初速度要大很多。第三铁球往前运动，遇到下一组铁球组31的第四铁球，第四铁球获得加速度，重复上述相同的撞击步骤，一级一级加速下去，使得轨道32中的运动的铁球的速度越来越快，最后高速弹射出去，撞击移动水箱4壁，通过移动水箱4把力传递到密封水箱1内的水，再传递到建筑物，实现减震的效果。

这里还说明的是，移动水箱4也为封闭的箱体，设有箱盖，且移动水箱4和封闭水箱内均注满水，或是其他液体。移动水箱4实质是与密封水箱1的底部不固定连接，移动水箱4的底部可以设置用于移动的滚轮，滚轮设置刹车部件使移动水箱4静止，在后面，还记载了在封闭水箱的底部设置限位结构的方式使移动水箱4静止，限位结构或为设置在封闭水箱的底部的止挡件，或是设置在移动水箱4和封闭水箱底部可以锁扣的锁扣件等。

进一步地，请一并参阅图4至图7，作为本发明提供的抗震阻尼器的一种具体实施方式，具有五组所述铁球组31，五组所述铁球组31的间距相等。其中，每一组铁球组31均是一级加速器，本实施例设置了五组铁球组31，在实际应用中，可以设置四组、六组或七组等系列，各组之间的距离可根据铁球的质量和大小或根据实际达到的效果进行调整。

进一步地，请参阅图4至图7，作为本发明提供的抗震阻尼器的一种具体实施方式，每组所述铁球组31均包括至少三个相切排列的铁球。另外，每一组铁球组31的铁球的个数也不受本申请的限制，例如可以是四个、五个、六个等。

进一步地，参阅图4至图7，作为本发明提供的抗震阻尼器的一种具体实施方式，所述磁铁33吸附每组所述铁球组31中靠近所述感应发射器2的一个铁球。

进一步地，请参阅图4至图7，作为本发明提供的抗震阻尼器的一种具体实施方式，所述轨道32为S形。这样在一定的距离内，通过加长轨道32的长度，增加多级加速器。

进一步地，请参阅图1，作为本发明提供的抗震阻尼器的一种具体实施方式，与所述移动水箱4的底部相邻的一组所述高斯加速器3与所述移动水箱4底部之间设有一定的间距，与所述移动水箱4顶部相邻的一组所述高斯加速器3与所述移动水箱4顶部之间设有一定的间距。这里所述一定的间距，可以与相邻的高斯加速器3之间的距离相等，也可以是在移动水箱4的高度方向上的均匀分布。

进一步地，参阅图1，作为本发明提供的抗震阻尼器的一种具体实施方式，所述移动水箱4通过设于所述密封水箱1底部的限位结构静止于所述密封水箱1的中间。

进一步地，请参阅图1、图4至图7，作为本发明提供的抗震阻尼器的一种具体实施方式，四组所述高斯加速器3分别处于东西南北四个方位。其中图4处于东方，图5处于西方，图6处于北方，图7处于南方。

其中，所述磁铁33为铷磁铁。

参见图1、图4至图7，本发明的目的在于提供一种抗震阻尼器的抗震方法，包括如下步骤：

地震发生时，感应发射器2感应到突然增大的加速度后，判断所述加速度的方向；

根据判定出的所述加速度方向，给与所述加速度相反方向且紧邻所述感应发射器2的第一铁球施加一个初速度；

所述第一铁球克服磁铁的吸引力并将速度向下一个铁球传递，速度在传递过程中逐级加速并依次传递给轨道32另一端处于最末端的铁球；

最末端的铁球将速度传递给移动水箱4，移动水箱4作用于其外密封水箱1内的水，水作用于建筑物。

本发明的目的在于提供一种抗震阻尼器的抗震方法，利用高斯加速器3，地震发生时，产生与地震加速度方向相反的速度，抵减地震作用下建筑加速度突然增加造成的建筑的振幅增加从而破坏的问题。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.抗震阻尼器，设置于减震的建筑物的顶层和/或中间层，其特征在于：包括与减震的建筑物的顶层和/或中间层固定连接的密封水箱和设置于所述密封水箱内的移动水箱，沿所述移动水箱的高度方向间隔且水平设有四组分别对应四个不同方位的高斯加速器，每组所述高斯加速器分别包括一条与所述移动水箱的内壁固定相连的轨道和至少三组设于所述轨道内且能沿所述轨道滑动的铁球组，每条所述轨道的两端设置于相反的方向且与所述移动水箱的两个相对的内壁相接，同一组所述高斯加速器中的其中的两组所述铁球组分设于所述轨道的两端，每条所述轨道的其中一端作为始发端设有用于感应和推动设于同一端的所述铁球组的感应发射器，四条所述轨道上的感应发射器分设于所述四个不同方位，每一组所述铁球组均通过设置于所述轨道上的磁铁吸附定位；

所述轨道为S形；

所述移动水箱通过设于所述密封水箱底部的限位结构静止于所述密封水箱的中间。

2.如权利要求1所述的抗震阻尼器，其特征在于：具有五组所述铁球组，五组所述铁球组的间距相等。

3.如权利要求2所述的抗震阻尼器，其特征在于：每组所述铁球组均包括至少三个相切排列的铁球。

4.如权利要求2所述的抗震阻尼器，其特征在于：所述磁铁吸附每组所述铁球组中靠近所述感应发射器的一个铁球。

5.如权利要求1所述的抗震阻尼器，其特征在于：与所述移动水箱的底部相邻的一组所述高斯加速器与所述移动水箱底部之间设有一定的间距，与所述移动水箱顶部相邻的一组所述高斯加速器与所述移动水箱顶部之间设有一定的间距。

6.如权利要求1所述的抗震阻尼器，其特征在于：四组所述高斯加速器分别处于东西南北四个方位。

7.抗震阻尼器的抗震方法，基于如权利要求1-6任一项所述的抗震阻尼器，其特征在于，包括如下步骤：

地震发生时，感应发射器感应到突然增大的加速度后，判断所述加速度的方向；

根据判定出的所述加速度方向，给与所述加速度相反方向且紧邻所述感应发射器的第一铁球施加一个初速度；

所述第一铁球克服磁铁的吸引力并将速度向下一个铁球传递，速度在传递过程中逐级加速并依次传递给轨道另一端处于最末端的铁球；

最末端的铁球将速度传递给移动水箱，移动水箱作用于其外密封水箱内的水，水作用于建筑物。

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