CN110454540A - 一种通过改变重心位置提高浮放物品抗倾覆能力的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种通过改变重心位置提高浮放物品抗倾覆能力的方法，用填充物填充浮放物品的空隙部位；所述的填充物为物态、材质、大小、密度、形状等均不同的需经合理选择的天然或人工材料，特殊情况下也可为构件；所述的填充物的品种需根据浮放物品的材质、破损程度、形状大小等特性选用；所述的填充物的填充数量、方法需根据浮放物品具体情况及重心需降低幅度等确定。本发明操作简单、高效经济，能够有效的降低浮放物品的重心，确保浮放物品在地面或楼面运动下不会发生倾覆造成破坏。此发明符合现阶段抗震减震的发展与需要，具有较广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种通过改变重心位置提高浮放物品抗倾覆能力的方法，可运用于陈列文物、浮放设备等众多领域。
背景技术
随着抗震减震设计逐渐受到重视，不同的减震抗震技术不断出现。现阶段的抗震减震手段主要有主动与被动两种，主动抗震减震手段一般以外部能源控制重锤运动来抵消地震作用，效果明显但成本巨大，目前只在重要的超高层建筑中使用。被动抗震减震手段一般以可替换部件的受力屈服或界面摩擦等手段来消耗地震能量，较为经济、操作简便，但是对于不同的减震抗震目标需要进行特定的设计。浮放物品种类繁多、体型差异大的特点使特定的被动减震手段在实施上具有一定难度。
通过降低重心来增强浮放物品的抗倾覆能力以达到减震的目的是一种被动减震手段，其优点为：操作简单可行，且具备相当的通用性。针对浮放物品种类繁多、体型多样的特点可选用不同的填充物来降低其重心高度，填充物在充分考虑浮放物品的形状、材质、大小等状况的基础上进行选用，使浮放物品在发挥其原有功能的前提下，提高了抗倾覆减震的能力。
发明内容
本发明的目的是为了有效的解决浮放物品在地震作用下易倾覆的问题，，提供一种通过改变重心位置提高浮放物品抗倾覆能力的方法。
本发明采用的技术方案为：一种通过改变重心位置提高浮放物品抗倾覆能力的方法，包括下列步骤：
1)得到浮放物品的质量、材质、体型参数；通过测量、试验或计算手段能够得到；若无法直接测量得到，先进行预估并在后续工作中不断调整修正；
所述的浮放物品不论浮放物品的形状、大小、材质、功能等属性，凡通过浮放的方式安置在地面上的物品均可适用。
所述的浮放物品参数，对于浮放物品通过测量、试验等手段确定的参数可直接使用；对于部分形状较为复杂的浮放物品或因条件限制，部分参数较难获取，可先合理估计，并注意在后续工作中的检查较正。
2)参考浮放物品的材质，选用填充材料，填充材料选用需考虑：种类、性态、级配；
所述的填充物的种类、物态等应按照需求选择，填充物可为同一物质不同物态的组合，也可为同一物质不同级配的组合，也可为不同物质的组合，需根据浮放物品的参数挑选，需要保证填充物体在与浮放物品接触面摩擦过程中不会损伤浮放物品。
3)计算得到浮放物品重心降低幅度与添加填充物质量之间的关系；
所述的重心降低幅度与填充物质量之间关系，是随浮放物品及填充物的特点改变的，二者关系表达形式是多样的，降低后的重心高度为：其中h：原浮放物品重心高度，s：原浮放物品底面积，m：浮放物品质量，h’：添加填充物后重心高度，m1：添加填充物质量，ρ：添加填充物密度，γ为体型修正系数，若为立方体则为1；
所述的重心降低程度与填充物质量之间关系，在能够确定关系曲线的情况下参照关系曲线确定最优填充量；难于确定填充曲线的情况下，分步填充找到最优填充量。
4)确定填充质量并填充相应质量的填充物，对于难以一次确定填充量的情况，进行分次填充，观察效果后确定。
作为优选，所述填充物与浮放物品的连接方式可为浮放、焊接、螺栓连接等多种方式，按需求进行选择。
作为优选，所述浮放物品参数的获取，质量采用电子秤称量；材质由试验测定；体型若较为规则用卷尺测量，若较为复杂用三维扫描确定，若因手段、场地等限制无法取得，可对部分参数进行合理估计，并在后续工作中不断校正。
作为优选，所述填充物包括较小的填充物、较大的填充物和液体填充物，较小的填充物选用细沙、碎石、小钢珠，较大的填充物选用铁块、铅块，液体填充物选用密度大、流动性较低的材料。
有益效果：本发明通过改变重心位置提高浮放物品抗倾覆能力，简单高效，易于操作，该方法可以大大提高浮放物品的抗倾覆能力，减小地震中浮放物品的损伤。本发明的降低重心的防倾覆减震方法解决现阶段抗震设计的需求，具有较广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明中重心变化示意图。
具体实施方案
下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种通过改变重心位置提高浮放物品抗倾覆能力的方法，包括下列步骤：
1)得到浮放物品的质量、材质、体型参数；通过测量、试验或计算手段能够得到；若无法直接测量得到，先进行预估并在后续工作中不断调整修正；
2)参考浮放物品的材质，选用填充材料，填充材料选用需考虑：种类、性态、级配；
3)计算得到浮放物品重心降低幅度与添加填充物质量之间的关系；
所述的重心降低幅度与填充物质量之间关系，是随浮放物品及填充物的特点改变的，二者关系表达形式是多样的，降低后的重心高度为：其中h：原浮放物品重心高度，s：原浮放物品底面积，m：浮放物品质量，h’：添加填充物后重心高度，m1：添加填充物质量，ρ：添加填充物密度，γ为体型修正系数，若为立方体则为1；
4)确定填充质量并填充相应质量的填充物，对于难以一次确定填充量的情况，进行分次填充，观察效果后确定。
浮放物品参数的测量与计算、确定重心降低幅度与填充物质量的关系、选取合适的填充物包括确定：材料、数量及方式。所述的浮放物品的形状、大小、材质、功能等不作指定，凡能够用此方法进行抗倾覆能力加强的浮放物品均在本专利保护范围以内。所述的参数为后续工作所需的所有参数，包括通过传统或现代测量、试验手段获得的直接数据，也包括因现场、技术等条件限制无法直接获取，间接取得或合理估算所得数据。重心降低幅度与填充物质量的关系会随浮放物品及填充材料的不同而不断改变。
对于能够得到较为准确重心降低幅度与填充物质量之间关系的浮放物品，通过曲线关系进行填充物的添加；对于曲线关系难以确定的，可通过分步尝试添加方法找到最佳填充量。填充物不作指定，可为不同材料，也可为同一材料的不同状态，也可为同种材料的不同级配等，甚至包括能够降低重心的附加构件，凡能够达到降低重心作用的物品、手段等均在本专利保护范围以内。填充数量结合具体情况及要求可做相应调整，填充数量并非固定的。填充方式可以采用将填充物倒入浮放物品的方式，也可采用焊接、螺栓连接等方式安置在浮放物品上，只要能够降低浮放物品的重心均在本专利保护范围内。
以上对本发明专利的实施方式做出了详细说明，但本发明专利不局限于所描述的实施方式。对本领域的普通技术人员而言，在本发明专利的原理和技术思想的范围内，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变形仍落入本发明专利的保护范围内。
Claims (4)
1.一种通过改变重心位置提高浮放物品抗倾覆能力的方法，其特征在于：包括下列步骤：
1)得到浮放物品的质量、材质、体型参数；通过测量、试验或计算手段能够得到；若无法直接测量得到，先进行预估并在后续工作中不断调整修正；
2)参考浮放物品的材质，选用填充材料，填充材料选用需考虑：种类、性态、级配；所述的填充物为同一物质不同物态的组合，或为同一物质不同级配的组合，或为不同物质的组合；
3)计算得到浮放物品重心降低幅度与添加填充物质量之间的关系；
所述的重心降低幅度与填充物质量之间关系，是随浮放物品及填充物的特点改变的，降低后的重心高度为：其中h：原浮放物品重心高度，s：原浮放物品底面积，m：浮放物品质量，h’：添加填充物后重心高度，m1：添加填充物质量，ρ：添加填充物密度，γ为体型修正系数，若为立方体则为1；
4)确定填充质量并填充相应质量的填充物，对于难以一次确定填充量的情况，进行分次填充，观察效果后确定。
2.根据权利要求1所述的一种通过改变重心位置提高浮放物品抗倾覆能力的方法，其特征在于：所述填充物与浮放物品的连接方式为浮放、焊接、螺栓连接。
3.根据权利要求1所述的一种通过改变重心位置提高浮放物品抗倾覆能力的方法，其特征在于：所述浮放物品参数的获取，质量采用电子秤称量；材质由试验测定；体型若较为规则用卷尺测量，若较为复杂用三维扫描确定。
4.根据权利要求1所述的一种通过改变重心位置提高浮放物品抗倾覆能力的方法，其特征在于：所述填充物包括较小的填充物、较大的填充物和液体填充物，较小的填充物选用细沙、碎石或小钢珠，较大的填充物选用铁块或铅块，液体填充物选用密度大、流动性较低的材料。
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