CN109488048A - 一种抗震防倾翻的长廊 - Google Patents

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CN109488048A CN201811359172.2A CN201811359172A CN109488048A CN 109488048 A CN109488048 A CN 109488048A CN 201811359172 A CN201811359172 A CN 201811359172A CN 109488048 A CN109488048 A CN 109488048A
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孙成生
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Abstract

本发明公开了一种抗震防倾翻的长廊，包括：螺栓、螺母、下底板、立柱、减摆装置、主梁、屋面支架、屋脊梁、屋面檩条、屋面板和螺钉，所述的下底板用螺栓和螺母紧固到地基上，上方固接立柱；所述的立柱上端内腔设置减摆装置，上方设置承重的主梁；所述的主梁上方设置若干个屋面支架；所述的屋面支架包括：次梁A、次梁B、支柱A、支撑A、支柱B、支撑B、支柱C和连接板，所述的屋脊梁设置在屋面支架支柱C的上方，固接连接板顶端；所述的屋面檩条设置在相邻两个屋面支架之间；所述的屋面板用彩色钢板制作，用螺钉紧固到屋面檩条和屋脊梁上。本发明结构简单，整体为钢结构框架，具有抗风抗震性，当大地震发生时，防止长廊横向倾翻。

Description

一种抗震防倾翻的长廊
技术领域
本发明涉及休闲观光建筑设计的技术领域，特别是一种抗震防倾翻的长廊。
背景技术
长廊是园林中供游人停留休息、赏景、遮阳和避雨的场所，有了长廊，整个园林空间层次丰富多变。长廊多数都采用钢结构或者木质结构，主要包括：立柱、主梁、支撑和屋面板，细而高的立柱支撑整个屋顶，长廊属于“头重脚轻”的建筑，“头部”屋顶一旦摆动过大，就会造成整体侧向倾斜。但是，在设计的过程中并没有考虑抗震防倾翻问题，一旦发生强烈震动，震动方向为横向(垂直于长廊道路的方向)时，就会造成长廊沿着横向方向倾斜，甚至倒塌而损坏，就像一面墙一样向侧面倾倒，这样不仅会造成经济损失，也会威胁处于园林中休闲人们的生命安全。因此，为了解决长廊受震容易倾翻问题，利用动力学理论和建筑设计原理设计一种抗震防倾翻的长廊，提高长廊的抗震性，对于人们的休闲生活具有很大的现实意义。
查阅公开的专利文献，公开(公告)号：CN202509802U，公开了一种休闲长廊，包括：两支柱，固定在两支柱之间的座椅，以及固定在支柱顶部的人字形屋顶，所述的支柱由钢支架和包裹在钢支架外的木塑立柱构成；所述的屋顶由前后搭接的木塑板构成；这个实用新型采用木塑材料防水、防潮、防腐不变形，安装方便，综合成本降低，节约木材，适合工业化生产，增加了广告栏可以方便放置广告；将支柱设置成空心可将电线由支柱内侧引入。公开(公告)号：CN202100024U，公开了一种景观长廊，包括：多根底杆、多根支撑柱和多根支撑梁组成的一个或多个连续六面体的长廊本体，所述的底杆、支撑柱、支撑梁之间通过连接点组接，在长廊本体上还设有藤蔓植物的生长架，包括：固定设置在长廊本体的两端支撑梁之间的多根攀爬杆和多根贯穿设置在多根攀爬杆之间的加强杆；生长架上还设置一层或多层与藤蔓植物生长架面积相匹配的网格架，网格架的四角处设有连接杆；连接杆与藤蔓植物生长架上方设置的槽孔之间套接。公开(公告)号：CN206418584U，公开了一种主题景观长廊，包括：走廊区和休息区，休息区位于走廊区内，走廊区包括支撑装置和透视玻璃，支撑装置包括架体一、架体二以及架体三，架体一的一端和地面固定连接，另一端和架体二固定连接，架体二沿其长度方向上开有若干固定槽，架体三嵌在架体二的固定槽内，透视玻璃固定在架体二的顶端和架体三的顶端，架体一开有若干连接口，连接口竖直方向处于同一高度，相邻连接口固定有用于雕刻属于该主题景观的图案的主题板。公开(公告)号：CN207348211U，公开了一种带有折叠座椅的钢结构避雨长廊，包括:若干钢支架，相邻所述钢支架之间设置有固定板，所述固定板顶壁设置有定位板，所述定位板铰接有座椅板；所述固定板侧壁开设有支脚槽，所述支脚槽内放置有两个支脚；所述固定板和座椅板上分别开设有与支脚配合的第一支槽和第二支槽。这些发明和实用新型都只能够遮阳挡雨，一旦发生强烈震荡，很容易横向倾斜而坍塌。
发明内容
本发明提供了一种抗震防倾翻的长廊，整体为钢结构框架，具有抗风抗震性，当大地震发生时，能够防止长廊倾翻，造成人员伤亡和经济损失。
本发明提供的一种抗震防倾翻的长廊包括：螺栓、螺母、下底板、立柱、减摆装置、主梁、屋面支架、屋脊梁、屋面檩条、屋面板和螺钉。
所述的下底板用螺栓和螺母紧固到地基上，下底板上方固接立柱。
所述的立柱包括：侧面板A、侧面板B、拨杆孔、轴孔A、轴孔B和轴孔C，两块矩形侧面板A的长边分别与两块矩形侧面板B的长边固接，排列顺序为：侧面板A-侧面板B-侧面板A-侧面板B，形成截面为矩形的柱体结构；所述的侧面板B上设置通孔拨杆孔、轴孔A、轴孔B和轴孔C，圆柱形的拨杆孔、轴孔A、轴孔B和轴孔C的轴线相互平行，并且全部在同一个铅锤面内，从立柱上端到下端排列顺序为：拨杆孔-轴孔A-轴孔B-轴孔C；所述的立柱上端内腔设置减摆装置，立柱上方设置承重的主梁。
所述的减摆装置包括：拨杆、连杆、齿轮A、键、定位套A、轴A、开口销、齿轮B、定位套B、轴B、轴C和齿轮C，所述的拨杆两端分别在拨杆孔处固接立柱的两块侧面板B，所述的连杆为两根，两根连杆的上端与拨杆固接，两根连杆的下端与轴A固接，两根连杆对称设置在齿轮A两侧；所述的轴A是阶梯轴，直径大的中间部位设置键槽；所述的齿轮A设置在轴A带键槽的中间部位，用设置在键槽中的键联结，齿轮A与连杆之间设置定位套A；轴A两端分别插入立柱侧面板B上的轴孔A，外伸的轴端设置销孔，销孔中设置开口销；所述的轴B是阶梯轴，直径大的中间部位设置键槽；所述的齿轮B设置在轴B带键槽的中间部位，用设置在键槽中的键联结，齿轮B两侧设置定位套B；轴B两端分别插入立柱侧面板B上的轴孔B，外伸的轴端设置销孔，销孔中设置开口销；所述的轴C是阶梯轴，直径大的中间部位设置键槽；所述的齿轮C设置在轴C带键槽的中间部位，用设置在键槽中的键联结，齿轮C两侧设置定位套B；轴C两端分别在轴孔C固接立柱的两块侧面板B。减摆装置中的拨杆、轴A、轴B和轴C轴线为纵向(长廊的道路方向)方向，产生恢复力方向为横向。
所述的主梁上方设置若干个屋面支架；所述的屋面支架包括：次梁A、次梁B、支柱A、支撑A、支柱B、支撑B、支柱C和连接板，所述的次梁B与两根次梁A端点固接，形成等边三角形框架结构，次梁B与两根次梁A之间对称设置两根支柱A和两根支柱B，次梁B中心位置设置支柱C；所述的支柱A与支柱B之间设置支撑A，所述的支撑A一端与支柱A的顶部固接，另一端与支柱B的根部固接；所述的支柱B与支柱C之间设置支撑B，所述的支撑B一端与支柱B的顶端固接，另一端与支柱C的根部固接；所述的连接板为等腰梯形的连接板，连接板固接支柱C的顶端和两根次梁A的顶端。采用钢结构屋顶具有一定的强度和稳定性，能够抗风、抗震。
所述的屋脊梁设置在屋面支架支柱C的上方，固接连接板顶端；所述的屋面檩条若干根，设置在相邻两个屋面支架之间，屋面檩条两端分别固接相邻两个屋面支架次梁A；所述的屋面板用彩色钢板制作，用螺钉紧固到屋面檩条和屋脊梁上。
本发明与现有同类长廊相比，其显著的有益效果体现在：
(1)这个长廊全部是钢结构框架，具有一定的强度和稳定性，能够抗风、抗震。
(2)长廊中的减摆装置，拨杆两端分别固接立柱顶端，当发生大地震时，立柱顶端在立柱根部的带动下就会激烈摆动，对拨杆就会施加惯性力F1，拨杆与连杆固接，对轴A就会施加力矩MA；轴A带动齿轮A，齿轮A会带动齿轮B，产生力矩MB，MB与MA大小相等、方向相反，记为MB＝-MA；齿轮B会带动齿轮C，产生力矩MC，MC与MB大小相等、方向相反，记为MC＝-MB；齿轮C的轴C两端固接立柱中间部位，因此，轴C两端固接的立柱中间部位会产生一个恢复力矩M0，记为M0＝-MC。因此，MA＝-MB＝MC＝-M0，也就是，轴C两端固接的立柱中间部位产生恢复力矩M0，M0与MA大小相等、方向相反，会传到拨杆，对拨杆产生横向(垂直于长廊的道路方向)水平方向的恢复力F2，恢复力F2与惯性力F1方向相反，会减小拨杆摆动，拨杆就会减小立柱顶端摆动。立柱顶端摆动减小了，立柱上方设置的屋顶就会减小偏心距离，就会阻止长廊整体横向倾翻。
(3)减小立柱顶端摆动不是人为施加外力减小的，而是靠减摆长廊自身结构实现的。
(4)当大地震发生时，震动方向为水平方向，可以把震动分解为纵向(长廊的道路方向)震动和横向(垂直于长廊的道路方向)震动。震动方向为纵向震动时，长廊由一系列立柱支撑，由主梁、屋脊梁、屋面檩条和屋面板连接，长度方向比较长，因此，不会造成倾翻；震动方向为横向时，由于长廊横向的两个立柱比较近，容易倾翻，但是，立柱的顶端内腔设置减摆装置，并且减摆装置中的拨杆、轴A、轴B和轴C轴线为纵向，产生的恢复力矩为横向，减摆装置能够减小立柱顶端的横向摆动角度，防止横向摆动过大，立柱上方的屋顶偏心，造成长廊横向整体倾翻。
(5)本发明结构简单，整体为钢结构框架，具有抗风抗震性，当大地震发生时，能够防止长廊倾翻，造成人员伤亡和经济损失。
附图说明
图1是一种抗震防倾翻的长廊的结构示意图。
图2是一种抗震防倾翻的长廊正立面的结构示意图。
图3是一种抗震防倾翻的长廊侧立面的结构示意图。
图4是立柱的结构示意图。
图5是减摆装置与立柱位置关系的结构示意图。
图6是减摆装置的结构示意图。
图7是屋面支架的结构示意图。
图8是屋面支架与主梁、屋面檩条和屋脊梁位置关系的结构示意图。
图中编号：1螺栓；2螺母；3下底板；4立柱；4.1侧面板A；4.2侧面板B；4.3拨杆孔；4.4轴孔A；4.5轴孔B；4.6轴孔C；5减摆装置；5.1拨杆；5.2连杆；5.3齿轮A；5.4键；5.5定位套A；5.6轴A；5.7开口销；5.8齿轮B；5.9定位套B；5.10轴B；5.11轴C；5.12齿轮C；6主梁；7屋面支架；7.1次梁A；7.2次梁B；7.3支柱A；7.4支撑A；7.5支柱B；7.6支撑B；7.7支柱C；7.8连接板；8屋脊梁；9屋面檩条；10屋面板；11螺钉。
具体实施方式
如图1、图2和图3所示，一种抗震防倾翻的长廊，包括：螺栓1、螺母2、下底板3、立柱4、减摆装置5、主梁6、屋面支架7、屋脊梁8、屋面檩条9、屋面板10和螺钉11。
所述的下底板3用螺栓1和螺母2紧固到地基上，下底板3上方焊接立柱4。
如图4所示，所述的立柱4包括：侧面板A4.1、侧面板B4.2、拨杆孔4.3、轴孔A4.4、轴孔B4.5和轴孔C4.6。所述的侧面板A4.1和侧面板B4.2都用钢板制作成矩形，钢板厚为3～15mm，矩形长为2000～4000mm，宽为100～300mm。两块矩形侧面板A4.1的长边分别与两块矩形侧面板B4.2的长边焊接，排列顺序为：侧面板A4.1-侧面板B4.2-侧面板A4.1-侧面板B4.2，形成截面为矩形的柱体结构；所述的侧面板B4.2上加工通孔拨杆孔4.3、轴孔A4.4、轴孔B4.5和轴孔C4.6，拨杆孔4.3、轴孔A4.4、轴孔B4.5和轴孔C4.6直径与减摆装置5相匹配；圆柱形的拨杆孔4.3、轴孔A4.4、轴孔B4.5和轴孔C4.6的轴线相互平行，并且全部在同一个铅锤面内，从立柱4上端到下端排列顺序为：拨杆孔4.3-轴孔A4.4-轴孔B4.5-轴孔C4.6；所述的立柱4上端内腔设置减摆装置5，立柱4上方设置承重的主梁6。
如图5和图6所示，所述的减摆装置5包括：拨杆5.1、连杆5.2、齿轮A5.3、键5.4、定位套A5.5、轴A5.6、开口销5.7、齿轮B5.8、定位套B5.9、轴B5.10、轴C5.11和齿轮C5.12。所述的拨杆5.1两端插入拨杆孔4.3，拨杆5.1直径为φ20～40mm，长为100～350mm，拨杆5.1两端探出立柱4侧面板B4.2外表面，并与侧面板B4.2焊接。所述的连杆5.2为两根，连杆5.2长为200～1500mm，截面为矩形，矩形长为30～100mm，宽为10～30mm；两根连杆5.2的上端与拨杆5.1焊接，两根连杆5.2的下端与轴A5.6焊接，两根连杆5.2对称焊接在齿轮A5.3两侧。所述的轴A5.6是阶梯轴，轴A5.6中间部位直径为φ30～50mm，两端直径为φ25～40mm；直径大的中间部位加工键槽。所述的齿轮A5.3设置在轴A5.6带键槽的中间部位，外径为φ80～300mm；齿轮A5.3用设置在键槽中的键5.4联结，齿轮A5.3与连杆5.2之间设置定位套A5.5。所述的定位套A5.5内径为φ25～40mm，长为20～150mm。所述的键5.4与轴A5.6匹配。轴A5.6两端分别插入立柱4侧面板B4.2上的轴孔A4.4，外伸的轴端加工销孔，销孔直径为φ10～15mm；销孔中设置开口销5.7。所述的轴B5.10是阶梯轴，轴B5.10中间部位直径为φ30～50mm，两端直径为φ25～40mm；直径大的中间部位加工键槽。所述的齿轮B5.8设置在轴B5.10带键槽的中间部位，外径为φ80～300mm；齿轮B5.8用设置在键槽中的键5.4联结，齿轮B5.10两侧设置定位套B5.9；轴B5.10两端分别插入立柱4侧面板B4.2上的轴孔B4.5，外伸的轴端加工销孔，销孔直径为φ10～15mm，销孔中设置开口销5.7。所述的轴C5.11是阶梯轴，轴C5.11中间部位直径为φ30～50mm，两端直径为φ25～40mm；直径大的中间部位加工键槽。所述的齿轮C5.12设置在轴C5.11带键槽的中间部位，外径为φ50～200mm；用设置在键槽中的键5.4联结，齿轮C5.12两侧设置定位套B5.9；轴C5.11两端插入轴孔C4.6，两端探出立柱4侧面板B4.2外表面，并与侧面板B4.2焊接。
如图7所示，所述的主梁6采用工字钢，工字钢规格为10#～20#，长度为2000～4000mm；立柱4上方设置屋面支架7，数量与立柱4数量匹配。所述的屋面支架包括：次梁A7.1、次梁B7.2、支柱A7.3、支撑A7.4、支柱B7.5、支撑B7.6、支柱C7.7和连接板7.8。所述的次梁B7.2与两根次梁A7.1端点焊接，形成等边三角形框架结构；次梁A7.1和次梁B7.2采用工字钢，工字钢规格10#～18#，次梁A7.1长度为1500～3000mm，次梁B7.2长度为2000～4000mm。次梁B7.2与两根次梁A7.1之间对称焊接两根支柱A7.3和两根支柱B7.5，次梁B7.2中心位置焊接支柱C7.7。所述的支柱A7.3与支柱B7.5之间设置支撑A7.4，所述的支撑A7.4一端与支柱A7.3的顶部焊接，另一端与支柱B7.5的根部焊接。所述的支柱B7.5与支柱C7.7之间设置支撑B7.6，所述的支撑B7.6一端与支柱B7.5的顶端焊接，另一端与支柱C7.7的根部焊接。所述的连接板7.8为等腰梯形的连接板，采用钢板制作，钢板厚为5～20mm；连接板7.8焊接支柱C7.7的顶端和两根次梁A7.1的顶端。所述的支柱A7.3、支柱B7.5、支柱C7.7采用工字钢制作，工字钢规格为10#～18#，长度为500～1500mm；所述的支撑A7.4和支撑B7.6采用角钢制作，角钢规格为4号～7号，长度现场确定。采用钢结构屋顶具有一定的强度和稳定性，能够抗风、抗震。
如图8所示，所述的屋脊梁8设置在屋面支架7支柱C7.7的上方，焊接连接板7.8顶端。屋脊梁8采用工字钢规格10#～18#，总长与长廊长度匹配。所述的屋面檩条9若干根，设置在相邻两个屋面支架7之间，屋面檩条9两端分别焊接相邻两个屋面支架7次梁A7.1；屋面檩条9采用角钢制作，角钢规格为4号～7号，长度与立柱4间距匹配。所述的屋面板10用彩色钢板制作，板厚为1～2mm，铺设面积现场确定；彩色钢板用螺钉11紧固到屋面檩条9和屋脊梁8上。

Claims (1)

1.一种抗震防倾翻的长廊，其特征在于，该长廊包括：螺栓、螺母、下底板、立柱、减摆装置、主梁、屋面支架、屋脊梁、屋面檩条、屋面板和螺钉，所述的下底板用螺栓和螺母紧固到地基上，下底板上方固接立柱；所述的立柱包括：侧面板A、侧面板B、拨杆孔、轴孔A、轴孔B和轴孔C，两块矩形侧面板A的长边分别与两块矩形侧面板B的长边固接，排列顺序为：侧面板A-侧面板B-侧面板A-侧面板B，形成截面为矩形的柱体结构；所述的侧面板B上设置通孔拨杆孔、轴孔A、轴孔B和轴孔C，圆柱形的拨杆孔、轴孔A、轴孔B和轴孔C的轴线相互平行，并且全部在同一个铅锤面内，从立柱上端到下端排列顺序为：拨杆孔-轴孔A-轴孔B-轴孔C；所述的立柱上端内腔设置减摆装置，立柱上方设置承重的主梁；
所述的减摆装置包括：拨杆、连杆、齿轮A、键、定位套A、轴A、开口销、齿轮B、定位套B、轴B、轴C和齿轮C，所述的拨杆两端分别在拨杆孔处固接立柱的两块侧面板B，所述的连杆为两根，两根连杆的上端与拨杆固接，两根连杆的下端与轴A固接,两根连杆对称设置在齿轮A两侧；所述的轴A是阶梯轴，直径大的中间部位设置键槽；所述的齿轮A设置在轴A带键槽的中间部位，用设置在键槽中的键联结，齿轮A与连杆之间设置定位套A；轴A两端分别插入立柱侧面板B上的轴孔A，外伸的轴端设置销孔，销孔中设置开口销；所述的轴B是阶梯轴，直径大的中间部位设置键槽；所述的齿轮B设置在轴B带键槽的中间部位，用设置在键槽中的键联结，齿轮B两侧设置定位套B；轴B两端分别插入立柱侧面板B上的轴孔B，外伸的轴端设置销孔，销孔中设置开口销；所述的轴C是阶梯轴，直径大的中间部位设置键槽；所述的齿轮C设置在轴C带键槽的中间部位，用设置在键槽中的键联结，齿轮C两侧设置定位套B；轴C两端分别在轴孔C固接立柱的两块侧面板B；
所述的主梁上方设置若干个屋面支架；所述的屋面支架包括：次梁A、次梁B、支柱A、支撑A、支柱B、支撑B、支柱C和连接板，所述的次梁B与两根次梁A端点固接，形成等边三角形框架结构，次梁B与两根次梁A之间对称设置两根支柱A和两根支柱B，次梁B中心位置设置支柱C；所述的支柱A与支柱B之间设置支撑A，所述的支撑A一端与支柱A的顶部固接，另一端与支柱B的根部固接；所述的支柱B与支柱C之间设置支撑B，所述的支撑B一端与支柱B的顶端固接，另一端与支柱C的根部固接；所述的连接板为等腰梯形的连接板，连接板固接支柱C的顶端和两根次梁A的顶端；所述的屋脊梁设置在屋面支架支柱C的上方，固接连接板顶端；所述的屋面檩条若干根，设置在相邻两个屋面支架之间，屋面檩条两端分别固接相邻两个屋面支架次梁A；所述的屋面板用彩色钢板制作，用螺钉紧固到屋面檩条和屋脊梁上。
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