CN109654159A - 一种双层三维文物展柜隔震装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双层三维文物展柜隔震装置，包括三维隔震器(1)、X方向滑动平台(2)、Y方向滑动平台(3)、顶板(4)。本发明采用下部三维隔震控制和上部水平滑动控制，可从两个层次，三个维度全方位减小地震能量，同时提供较强的水平恢复力，控制位移量；且具有良好的竖向刚度和水平抗侧刚度，可满足较大竖向承载力要求外以及水平抗倾覆要求，有抗扭转、抗倾覆等特点，自身结构稳定，方便维修调整。

Description

一种双层三维文物展柜隔震装置
技术领域
本发明涉及防震隔震技术领域，尤其是文物展柜的防震隔震技术领域，更具体地，涉及一种双层三维文物展柜隔震装置。
背景技术
文物是宝贵的历史文化遗产，是一个国家和民族文明程度的有效载体，代表着这个国家的历史和底蕴，显示着这个民族的渊源和风采，对两个文明的建设有着十分重要的意义和作用。因此，文物展柜在地震作用下的响应将直接关系到文物的受损程度。通常情况下，博物馆文物展柜是由钢制作而成，且浮放于地表面，其具有长宽比较大、高宽比较大、自重较大、自振频率高等特点，在地震作用下，文物展柜通常出现整体倾覆、相对地面滑移、震动频率高、结构性扭转破坏等破坏形式。因此，文物展柜隔震将十分有必要。
根据大量文献显示，现阶段大多数科研工作重心主要在于文物的隔震，而对于文物展柜的隔震研究相对较少。主要几种的隔震装置包括：滚轴是隔震装置、滚轮式隔震装置、滚珠式隔震装置、导轨式隔震装置等，但运用于展柜隔震存在如下几个问题：
文物展柜需要定期检查和文物装卸，因此隔震装置在装卸时需较强的抗侧刚度，而以上几种装置抗侧刚度较小，无法达到隔震要求。
文物展柜自身自重较大，长期作用于装置上将使装置产生徐变和老化，影响装置的物理参数，隔震性能降低，无法满足隔震要求。
展柜自重较大，地震作用下惯性力较大，水平抗侧刚度较低，水平位移不易控制，易出现位移过大甚至整体倾覆现象，无法满足隔震要求。
普通文物隔震装置阻尼较小，耗能能力弱，加速度传导比较大，易出现展柜结构性破坏，无法满足隔震要求。
文物展柜的高宽比、长宽比较大，自身抗扭刚度较小，在地震作用下，文物展柜易发生因自身扭转所导致的整体结构性破坏，而如上装置对于文物展柜整体抗扭刚度无法起到加强作用，无法达到隔震要求。
传统隔震装置无法同时兼具良好水平抗侧刚度和增加自振周期两项要求，无法达到隔震要求。
传统隔震装置只考虑二维隔震而不考虑三维隔震，忽略竖向隔震是导致文物破坏的一大原因。
发明内容
本发明目的是克服现有技术的不足，提供一种能够全方位减小地震能量，减少文物受损的文物展柜隔震装置。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
一种双层三维文物展柜隔震装置，包括：三维隔震器、X方向滑动平台、Y方向滑动平台、顶板；所述的三维隔震器底部与地面通过螺栓连接固定，顶部通过螺栓与X方向滑动平台上的三维隔震器连接孔连接锚固；所述的X方向滑动平台通过螺栓与上面的Y方向滑动平台上的X方向滑块连接孔锚固连接；所述的Y方向滑动平台通过螺栓与顶板上的Y方向滑块连接孔锚固连接。
所述的三维隔震器的中部为具有旋转式结构的哑铃状圆柱体，内部材料为高性能铝材料，在中部四周为高阻尼弹性橡胶。当上部施加竖向压力到隔震器时，中部的铝芯和四周的阻尼橡胶共同承担竖向的荷载，可使竖向荷载均匀的施加在隔震器上，避免长时间压力作用下是隔震器产生徐变影响隔震效果和隔震器的使用寿命；中部的内陷开口可增加铝芯和阻尼橡胶的贴合度，使其可更好的共同受力，增加隔震效果；此隔震器为旋转式结构，由于铝芯和橡胶支座具有天然的各项同性，地震作用时，隔震器不仅可在水平两方向进行剪切作用，同时可在竖向进行剪切作用，使隔震器在三方向达到耗能作用，减小地震能量的传递。
所述的X方向滑动平台上设有三维隔震器连接孔、X方向直线导轨、X方向导轨滑块、X方向新型阻尼弹簧、X方向缓冲装置；所述X方向滑动平台采用矩形式钢板，钢板内部矩形中空，为矩形钢板框架，底板内部四周打孔，通过螺栓锚固形式使X方向滑动平台与X方向直线导轨连接；X方向直线导轨与X方向导轨滑块连接，使X方向导轨滑块可在X方向直线导轨上滑动，在X方向直线导轨两头分别通过螺栓锚固方式设置X方向缓冲装置，在X方向导轨滑块与X方向缓冲装置之间分别设置X方向新型阻尼弹簧。
所述的Y方向滑动平台上设有X方向滑块连接孔、Y方向直线导轨、Y方向导轨滑块、Y方向新型阻尼弹簧、Y方向缓冲装置；所述的Y方向滑动平台采用矩形式钢板，钢板内部矩形中空，为矩形钢板框架，底板内部四周打孔，通过螺栓锚固形式使Y方向滑动平台与Y方向直线导轨连接；Y方向直线导轨与Y方向导轨滑块连接，使Y方向导轨滑块可在Y方向直线导轨上滑动，在Y方向直线导轨两头分别通过螺栓锚固方式设置Y方向缓冲装置，在Y方向导轨滑块与Y方向缓冲装置之间分别设置Y方向新型阻尼弹簧。
所述的顶板上设有角钢框架连接孔，通过角钢框架连接孔将热轧框架等边角钢与顶板连接；所述的热轧框架等边角钢的外侧四面设置标准滑销，四周通过螺栓锚固的形式设置螺栓与上部的文物展柜结构连接。
本发明具有如下有益效果：本发明采用两个控制部分，一个下部三维隔震控制，另一个上部水平滑动控制，可从两个层次，三个维度全方位减小地震能量，同时提供较强的水平恢复力，控制位移量；上部滑动控制为水平滑动导轨装置，由新型阻尼耗能弹簧提供水平恢复力和阻尼力，能有效的消耗能量，减小加速度作用于上部结构带来的影响；下部三维隔震器采用精细化加工产品，当地震作用时，可在三个维度消耗地震能量，增大自振周期，控制三个维度的地震加速度，同时其具有良好的竖向刚度和水平抗侧刚度，可满足较大竖向承载力要求外以及水平抗倾覆要求；本发明采用三维双层隔震机理，增加装置在地震作用下的水平位移，延长震动周期，可通过两道关卡减小传递到上部结构的地震能量、有效增加自振周期、从三个维度减小地震能量、具有抗扭转、抗倾覆等特点，自身结构稳定，方便维修调整；本发明的上部结构与装置通过热轧框架等边角钢连接，使装置具有良好的整体性，同时，上部文物展柜与热轧等边角钢通过螺栓固接，将进一步增加上部结构的抗扭刚度，减小受损可能性；本发明采用新型固定连接件，在文物装卸时连接件将整个装置锁死，即不发生相对移动，可提供水平抗侧刚度，文物装卸完毕后解开固定连接件，恢复隔震所需隔震条件。
附图说明
图1为本发明整体侧视图；
图2为本发明三维隔震器细节图；
图3为本发明X方向滑动平台细节图；
图4为本发明Y方向滑动平台细节图；
图5为本发明顶板细节图；
图6为本发明角钢框架细节图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明的技术方案作进一步阐述。
实施例
本实施例提供了一种双层三维文物展柜隔震装置，如图1所示，所述装置包括三维隔震器1、X方向滑动平台2、Y方向滑动平台3、顶板4；所述的三维隔震器底部与地面通过螺栓连接固定，顶部通过螺栓与X方向滑动平台上的三维隔震器连接孔5连接锚固；所述的X方向滑动平台通过螺栓与上面的Y方向滑动平台上的X方向滑块连接孔6锚固连接；所述的Y方向滑动平台通过螺栓与顶板上的Y方向滑块连接孔7锚固连接。
如图2所示，所述的三维隔震器1的中部为具有旋转式结构的哑铃状圆柱体，内部材料为高性能铝材料，在中部四周为高阻尼弹性橡胶。
如图3所示，所述的X方向滑动平台2上设有三维隔震器连接孔5、X方向直线导轨8、X方向导轨滑块9、X方向新型阻尼弹簧10、X方向缓冲装置11；所述X方向滑动平台采用矩形式钢板，钢板内部矩形中空，为矩形钢板框架，底板内部四周打孔，通过螺栓锚固形式使X方向滑动平台2与X方向直线导轨8连接；X方向直线导轨8与X方向导轨滑块9连接，使X方向导轨滑块可在X方向直线导轨上滑动，在X方向直线导轨两头分别通过螺栓锚固方式设置X方向缓冲装置11，在X方向导轨滑块与X方向缓冲装置之间分别设置X方向新型阻尼弹簧10。
如图4所示，所述的Y方向滑动平台3上设有X方向滑块连接孔6、Y方向直线导轨12、Y方向导轨滑块13、Y方向新型阻尼弹簧14、Y方向缓冲装置15；所述的Y方向滑动平台采用矩形式钢板，钢板内部矩形中空，为矩形钢板框架，底板内部四周打孔，通过螺栓锚固形式使Y方向滑动平台3与Y方向直线导轨12连接；Y方向直线导轨12与Y方向导轨滑块13连接，使Y方向导轨滑块可在Y方向直线导轨上滑动，在Y方向直线导轨两头分别通过螺栓锚固方式设置Y方向缓冲装置15，在Y方向导轨滑块与Y方向缓冲装置之间分别设置Y方向新型阻尼弹簧14。
如图5、图6所示，所述顶板4上设有角钢框架连接孔16，通过角钢框架连接孔16将热轧框架等边角钢17与顶板4连接；如图1所示，所述的热轧框架等边角钢17的外侧四面设置标准滑销18，四周通过螺栓锚固的形式设置螺栓与上部的文物展柜结构19连接。
本实施例的装置采用三维双层隔震机理，增加装置在地震作用下的水平位移，延长震动周期。装置设置两个控制部分，一个下部三维隔震控制，另一个上部水平滑动控制，可从两个层次，三个维度全方位减小地震能量，同时提供较强的水平恢复力，控制位移量。下部三维隔震器采用精细化加工产品，当地震作用时，可在三个维度消耗地震能量，增大自振周期，控制三个维度的地震加速度，同时其具有良好的竖向刚度和水平抗侧刚度，可满足较大竖向承载力要求外以及水平抗倾覆要求。上部滑动控制为水平滑动导轨装置，由新型阻尼耗能弹簧提供水平恢复力和阻尼力，能有效的消耗能量，减小加速度作用于上部结构带来的影响。本实施例隔震装置为双层三维度隔震装置，可通过两道关卡减小传递到上部结构的地震能量、有效增加自振周期、从三个维度减小地震能量、具有抗扭转、抗倾覆等特点，自身结构稳定，方便维修调整。上部结构与装置通过热轧框架等边角钢连接，使装置具有良好的整体性，同时，上部文物展柜与热轧等边角钢通过螺栓固接，将进一步增加上部结构的抗扭刚度，减小受损可能性。本实施例的装置设置新型固定连接件，在文物装卸时连接件将整个装置锁死，即不发生相对移动，可提供水平抗侧刚度，文物装卸完毕后解开固定连接件，恢复隔震所需隔震条件。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种双层三维文物展柜隔震装置，其特征在于，所述装置包括三维隔震器(1)、X方向滑动平台(2)、Y方向滑动平台(3)、顶板(4)；所述的三维隔震器底部与地面通过螺栓连接固定，顶部通过螺栓与X方向滑动平台上的三维隔震器连接孔(5)连接锚固；所述的X方向滑动平台通过螺栓与上面的Y方向滑动平台上的X方向滑块连接孔(6)锚固连接；所述的Y方向滑动平台通过螺栓与顶板上的Y方向滑块连接孔(7)锚固连接。
2.根据权利要求1所述的一种双层三维文物展柜隔震装置，其特征在于，所述的三维隔震器(1)的中部为具有旋转式结构的哑铃状圆柱体，内部材料为高性能铝材料，在中部四周为高阻尼弹性橡胶。
3.根据权利要求2所述的一种双层三维文物展柜隔震装置，其特征在于，所述的X方向滑动平台(2)上设有三维隔震器连接孔(5)、X方向直线导轨(8)、X方向导轨滑块(9)、X方向新型阻尼弹簧(10)、X方向缓冲装置(11)；所述X方向滑动平台采用矩形式钢板，钢板内部矩形中空，为矩形钢板框架，底板内部四周打孔，通过螺栓锚固形式使X方向滑动平台(2)与X方向直线导轨(8)连接；X方向直线导轨(8)与X方向导轨滑块(9)连接，使X方向导轨滑块可在X方向直线导轨上滑动，在X方向直线导轨两头分别通过螺栓锚固方式设置X方向缓冲装置(11)，在X方向导轨滑块与X方向缓冲装置之间分别设置X方向新型阻尼弹簧(10)。
4.根据权利要求3所述的一种双层三维文物展柜隔震装置，其特征在于，所述的Y方向滑动平台(3)上设有X方向滑块连接孔(6)、Y方向直线导轨(12)、Y方向导轨滑块(13)、Y方向新型阻尼弹簧(14)、Y方向缓冲装置(15)；所述的Y方向滑动平台采用矩形式钢板，钢板内部矩形中空，为矩形钢板框架，底板内部四周打孔，通过螺栓锚固形式使Y方向滑动平台(3)与Y方向直线导轨(12)连接；Y方向直线导轨(12)与Y方向导轨滑块(13)连接，使Y方向导轨滑块可在Y方向直线导轨上滑动，在Y方向直线导轨两头分别通过螺栓锚固方式设置Y方向缓冲装置(15)，在Y方向导轨滑块与Y方向缓冲装置之间分别设置Y方向新型阻尼弹簧(14)。
5.根据权利要求4所述的一种双层三维文物展柜隔震装置，其特征在于，所述顶板(4)上设有角钢框架连接孔(16)，通过角钢框架连接孔(16)将热轧框架等边角钢(17)与顶板(4)连接；所述的热轧框架等边角钢(17)的外侧四面设置标准滑销(18)，四周通过螺栓锚固的形式设置螺栓与上部的文物展柜结构(19)连接。
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