CN113323437B - 一种房屋建筑结构梁底加固装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种房屋建筑结构梁底加固装置，包括对置于梁左右两侧的支撑机构，支撑机构包括横板、竖板和转轴，横板位于竖板上方，竖板位于梁和横板之间，竖板远上设有第一筒体，横板上设有与第一筒体同轴的第二筒体，转轴与第一筒体同轴且转轴穿插于第一筒体和第二筒体上，转轴分别与第一筒体和第二筒体内侧壁滑动贴合，横板与竖板之间连接有粘滞阻尼器，横板与竖板之间连接有弹簧筒；还包括碳纤维布，碳纤维布的两端部呈一角为弧形的类三角形，碳纤维布呈类U字形；有效解决了现有技术中碳纤维加固无法根据建筑当前的状态自适应调整对梁的支撑力和无法吸收建筑晃动时的动能的问题。

Description

一种房屋建筑结构梁底加固装置

技术领域

本发明涉及建筑工程技术领域，特别是一种房屋建筑结构梁底加固装置。

背景技术

因为碳纤维自身弹性模量高、强度高、重量轻，加固后对温度裂缝、锈胀裂缝等细微变形控制效果较好等优点，常被用于梁的加固，但建筑物受到大风、地震等因素发生晃动时，因碳纤维是一种线弹性脆性材料，只有当构件发生较大变形时，才能充分发挥其高强高弹模的性能，而混凝土结构对变形有比较严格的控制，在一定程度上限制了碳纤维复合材料能力的发挥，且碳纤维在加固过程中，因始终与梁和墙体贴合，无法吸收建筑晃动时的能量。

发明内容

针对上述情况，为弥补现有技术所存在的技术不足，本发明提供一种房屋建筑结构梁底加固装置，以解决现有技术中碳纤维加固无法根据建筑当前的状态自适应调整对梁的支撑力和无法吸收建筑晃动时的动能的问题。

其解决的技术方案是：一种房屋建筑结构梁底加固装置，包括对置于梁左右两侧的支撑机构，支撑机构包括横板、竖板和转轴，横板位于竖板上方，竖板位于梁和横板之间，竖板靠近梁的侧壁与梁的侧壁紧密贴合，横板上侧壁与墙顶紧密贴合，竖板远离梁的侧壁上设有第一筒体，第一筒体位于竖板上端，竖板靠近梁的侧壁与第一筒体外侧壁相切，横板下侧壁上设有与第一筒体同轴的第二筒体，横板上侧壁与第二筒体外侧壁相切，转轴与第一筒体同轴且转轴穿插于第一筒体和第二筒体上，转轴分别与第一筒体和第二筒体内侧壁滑动贴合，横板下侧壁与竖板远离梁的侧壁之间经铁钩连接有粘滞阻尼器，横板下侧壁与竖板远离梁的侧壁之间经铁钩连接有弹簧筒。

还包括碳纤维布，竖板远离梁的一端设有第一限位卡槽，第一限位卡槽位于竖板的上部，横板下端上设有第二限位卡槽，第二限位卡槽位于横板靠近梁的侧部，碳纤维布的右端部向上穿过右侧的第一限位卡槽并沿顺时针缠绕于右侧的转轴，碳纤维布的右端部继续向右穿过右侧的第二限位卡槽并通过螺钉固定连接在右侧的竖板上，使碳纤维布的右端部呈一角为弧形的类三角形，碳纤维布的左端部向上穿过左侧的第一限位卡槽并沿逆时针缠绕于左侧的转轴，碳纤维布的左端部继续向左穿过左侧的第二限位卡槽并通过螺钉固定连接在左侧的竖板上，使碳纤维布的左端部呈一角为弧形的类三角形，碳纤维布位于第一限位卡槽下方的左部与左侧竖板紧密贴合，碳纤维布中部与梁的底部紧密贴合，碳纤维布位于第一限位卡槽下方的右部与右侧竖板紧密贴合，使碳纤维布呈类U字形。

进一步地，所述粘滞阻尼器包括第一腔体，第一腔体呈空心圆柱体状，第一腔体经铁钩与竖板连接，第一腔体上同轴插设有第一滑杆，第一滑杆经铁钩与横板连接，第一滑杆外侧壁与第一腔体内侧壁密封滑动贴合，第一滑杆沿第一腔体轴线限位滑动，第一腔体上同轴套设有第二腔体，第二腔体的内径大于第一腔体的外径，第一腔体外侧壁上连接有囊，囊位于第二腔体内，第二腔体上开设有通孔，第一腔体与囊经节流孔连通，第一腔体和囊内填充粘滞流体。

进一步地，所述弹簧筒包括桶体，桶体经铁钩与竖板连接，桶体上同轴插设有第二滑杆，第二滑杆经铁钩与横板连接，第二滑杆外侧壁与桶体内侧壁密封滑动贴合，第二滑杆沿桶体轴线限位滑动，桶体内有与桶体同轴的弹簧，弹簧位于桶体内底壁和第二滑杆下端面之间。

进一步地，所述粘滞流体未甲基硅油。

进一步地，所述桶体外侧壁上开设有螺纹通孔，第二滑杆上开设有与螺纹通孔相匹配的螺纹盲孔，初始状态下桶体和第二滑杆经螺纹通孔、螺纹盲孔和螺钉连接，将弹簧筒安装完毕后拆除螺钉使桶体和第二滑杆分离。

进一步地，所述所述的粘滞阻尼器位于横板中心，所述的弹簧筒有多个，多个弹簧筒对置于粘滞阻尼器两侧。

与现有技术相比，本发明具有如下的优点：

1.建筑发生晃动时，碳纤维布被拉长从而提高了碳纤维布对梁的支撑力，提高梁的支撑能力，减少梁在建筑晃动过程中的变形量，从而对建筑起到保护作用。

2.建筑发生晃动时，弹簧筒进行储能、放能，对建筑晃动起到一定的缓冲作用，粘滞阻尼器在伸长和缩短过程中消耗建筑晃动的能量，从而对建筑起到保护作用。

3.建筑发生晃动时，横板和竖板带动带动弹簧筒和粘滞阻尼器运动的同时带动碳纤维布伸长，弹簧筒对墙顶产生复位力的同时碳纤维布对梁底产生复位力，减小梁与墙体之间的相对形变量，减少因梁与墙体之间的形变量过大而导致梁的破坏。

附图说明

图1为本发明的主视图。

图2为本发明的俯视图。

图3为本发明图2中A-A方向的剖视图。

图4为本发明图3中局部放大图a。

图5为本发明图2中B-B方向的剖视图。

图6为本发明图5中局部放大图b。

图7为本发明局部结构立体示意图。

图8为初始状态示意图。

图9为建筑晃动后的状态示意图。

图中：梁1；横板2；竖板3；转轴4；第一筒体5；第二筒体6；粘滞阻尼器7；弹簧筒8；碳纤维布9；第一腔体10；第一滑杆11；第二腔体12；囊13；通孔14；节流孔15；桶体16；第二滑杆17；弹簧18；螺纹通孔19；螺纹盲孔20；限位孔21。

具体实施方式

以下结合附图图1至图9对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

实施例1，一种房屋建筑结构梁底加固装置，包括对置于梁1左右两侧的支撑机构，支撑机构包括横板2、竖板3和转轴4，横板2位于竖板3上方，竖板3位于梁1和横板2之间，竖板3靠近梁1的侧壁与梁1的侧壁紧密贴合且竖板3与梁1固定连接，横板2上侧壁与墙顶紧密贴合且横板2与墙顶固定连接，竖板3远离梁1的侧壁上设有第一筒体5，第一筒体5的轴线沿前后方向设置，第一筒体5位于竖板3上端，竖板3靠近梁1的侧壁与第一筒体5外侧壁相切，横板2下侧壁上设有与第一筒体5同轴的第二筒体6，横板2上侧壁与第二筒体6外侧壁相切，转轴4与第一筒体5同轴且转轴4穿插于第一筒体5和第二筒体6上，转轴4分别与第一筒体5和第二筒体6内侧壁滑动贴合，第一筒体5至少有一个，第二筒体6至少有一个，第一筒体5与第二筒体6沿转轴4的轴线交错排列设置，横板2下侧壁与竖板3远离梁1的侧壁之间经铁钩连接有粘滞阻尼器7，横板2下侧壁与竖板3远离梁1的侧壁之间经铁钩连接有弹簧筒8。

还包括碳纤维布9，竖板3远离梁1的一端设有第一限位卡槽，第一限位卡槽位于竖板3的上部，横板2下端上设有第二限位卡槽，第二限位卡槽位于横板2靠近梁1的侧部，第一限位卡槽与转轴4之间的距离和第二限位卡槽与转轴之间的距离相等，碳纤维布9的右端部向上穿过右侧的第一限位卡槽并沿顺时针缠绕于右侧的转轴4，碳纤维布9的右端部继续向右穿过右侧的第二限位卡槽并通过螺钉固定连接在右侧的竖板上，使碳纤维布9的右端部呈一角为弧形的类三角形，碳纤维布9的左端部向上穿过左侧的第一限位卡槽并沿逆时针缠绕于左侧的转轴4，碳纤维布9的左端部继续向左穿过左侧的第二限位卡槽并通过螺钉固定连接在左侧的竖板上，使碳纤维布9的左端部呈一角为弧形的类三角形，碳纤维布9位于第一限位卡槽下方的左部与左侧竖板3紧密贴合，碳纤维布9中部与梁1的底部紧密贴合，碳纤维布9位于第一限位卡槽下方的右部与右侧竖板3紧密贴合，使碳纤维布9呈类U字形。

使用时，当建筑受外力晃动时，墙顶与梁1发生相对偏转，墙顶带动横板2与竖板3发生相对偏转，横板2与竖板3之间的角度发生改变，从而使粘滞阻尼器7和弹簧筒8的长度发生改变，弹簧筒8进行储能、放能对建筑晃动起到一定的缓冲作用，粘滞阻尼器7在伸长和缩短过程中消耗建筑晃动的能量，在建筑晃动的过程中，碳纤维布9始终被拉长，以下结合图8和图9对进行解释说明。

如图8和图9所示，A点表示碳纤维布9与左侧的第二限位卡槽的交点，B点表示碳纤维布9与左侧转轴4的上侧切点，C点表示碳纤维布9与左侧转轴4的右侧切点，D点表示碳纤维布9与左侧竖板3的连接点，M点表示碳纤维布9与右侧的第二限位卡槽的交点，N点表示碳纤维布9与右侧转轴4的上侧切点，P点表示碳纤维布9与右侧转轴4的左侧切点，Q点表示碳纤维布9与右侧竖板3的连接点；

设转轴4的半径长为1，线段AB的长度为2，建筑晃动时墙顶与梁1发生的偏转角为x，则

CD＝MN＝PQ＝AB＝2，

初始状态时

∠A＝∠M＝45°，

即初始状态下

周长ABCD+周长MNPQ＝(π+8+12√2)，

晃动后的状态

∠A＝45°+x，

∠M＝45°-x，

弧BC的角度＝90°-x，

弧NP的角度＝90°+x，

则晃动后的状态下

化简得

因x为建筑晃动时墙顶与梁1发生的偏转角，所以0≤x＜45°，根据余弦函数图像可知，当0≤x＜45°时，

即

因此，建筑晃动时墙顶与梁1发生的偏转角无论为多少，碳纤维布9均被拉长。

实施例2，在实施例1的基础上，所述的粘滞阻尼器7包括第一腔体10，第一腔体10呈空心圆柱体状，第一腔体10的轴线斜向上倾斜，第一腔体10的底壁经铁钩与竖板3连接，第一腔体10上同轴插设有第一滑杆11，第一滑杆11下部位于第一腔体10内，第一滑杆11上部贯穿第一腔体10的顶壁且第一滑杆11上部经铁钩与横板2连接，第一滑杆11外侧壁与第一腔体10内侧壁密封滑动贴合，第一滑杆11沿第一腔体10轴线限位滑动，第一腔体10上同轴套设有第二腔体12，第二腔体12的内径大于第一腔体10的外径，第二腔体12底壁与第一腔体10底壁平齐，第一腔体10外侧壁上连接有囊13，囊13位于第二腔体12内，囊13的下部与第一腔体10固定连接，第一腔体10与囊13经节流孔15连通，第一腔体10和囊13内填充粘滞流体，所述的粘滞流体为甲基硅油，第二腔体12顶部上开设有通孔14，通孔14连通第二腔体12内部和外界空气。

使用时，墙顶带动横板2与竖板3发生相对转动，横板2带动第一滑杆11与第一腔体10发生相对移动，从而使第一腔体10和囊13内的粘滞流体通过节流孔15进行交换，当粘滞流体通过节流孔15时产生节流阻力，进而消耗第一滑杆11的动能，即消耗掉了建筑晃动时的动能；当第一滑杆11与第一腔体10发生相对移动时，第一滑杆11改变了第一腔体10内的体积，囊13对第一腔体10的体积进行补偿，避免了第一腔体10内产生真空而导致装置无法正常运行。

实施例3，在实施例1的基础上，所述的弹簧筒8包括桶体16，桶体16经铁钩与竖板3连接，桶体16上同轴插设有第二滑杆17，第二滑杆17经铁钩与横板2连接，第二滑杆17外侧壁与桶体16内侧壁密封滑动贴合，第二滑杆17沿桶体16轴线限位滑动，桶体16内有与桶体16同轴的弹簧18，弹簧18位于桶体16内底壁和第二滑杆17下端面之间。

桶体16外侧壁上开设有螺纹通孔19，第二滑杆17上开设有与螺纹通孔19相匹配的螺纹盲孔20，初始状态下桶体16和第二滑杆17经螺纹通孔19、螺纹盲孔20和螺钉连接，将弹簧筒8安装完毕后拆除螺钉使桶体16和第二滑杆17分离。

使用时，先将竖板3固定在梁1上，再将弹簧筒8连接在竖板3和横板2之间，将螺钉拆除，横板2在弹簧筒8的弹力作用下与墙顶紧密贴合，方便对弹簧筒8安装；当墙顶带动横板2与竖板3发生相对转动，横板2带动第二滑杆17与桶体16发生相对移动，第二滑杆17带动弹簧18进行反复的压缩、拉伸运动，带动第二滑杆17给墙顶运动方向相反的力，从而减轻建筑晃动幅度。

实施例4，在实施例3的基础上，所述的粘滞阻尼器7位于横板2中心，且粘滞阻尼器7的轴线位于竖直平面内，所述的弹簧筒8有多个，弹簧筒8的轴线位于竖直平面内，多个弹簧筒8对置于粘滞阻尼器7两侧，避免了横板2和竖板3受力不均衡而缩短寿命。

实施例5，在实施例1的基础上，转轴4的前后两端部开设有限位孔21，将装置安装完毕后，在限位孔21上穿插铁丝对转轴4上的零部件进行限位，避免转轴4与转轴4上的零部件脱离。

本发明使用时，将本装置安装于梁1的两侧，当建筑晃动时，墙顶带动横板2与竖板3发生相对转动，横板2带动第一滑杆11与第一腔体10发生相对移动，从而使第一腔体10和囊13内的粘滞流体通过节流孔15进行交换，当粘滞流体通过节流孔15时产生节流阻力，进而消耗第一滑杆11的动能，即消耗掉了建筑晃动时的动能；当第一滑杆11与第一腔体10发生相对移动时，第一滑杆11改变了第一腔体10内的体积，囊13对第一腔体10的体积进行补偿，避免了第一腔体10内产生真空而导致装置无法正常运行；墙顶带动横板2与竖板3发生相对转动，横板2带动第二滑杆17与桶体16发生相对移动，第二滑杆17带动弹簧18进行反复的压缩、拉伸运动，带动第二滑杆17给墙顶运动方向相反的力，从而减轻建筑晃动幅度；碳纤维布9被拉长，提高梁1的支撑能力，减少梁1在建筑晃动过程中的变形量。

本发明通过碳纤维布、粘滞阻尼器和弹簧筒的设置，减小梁与墙体之间的相对形变量，消耗了建筑晃动的动能，使建筑更加稳固、可靠；改变了传统的粘滞阻尼器的结构，避免了粘滞阻尼器内部产生真空而导致装置无法正常运行；通过螺纹通孔、螺纹盲孔和螺钉的设置，方便了弹簧筒的安装。

Claims (7)

1.一种房屋建筑结构梁底加固装置，包括对置于梁(1)左右两侧的支撑机构，其特征在于，支撑机构包括横板(2)、竖板(3)和转轴(4)，横板(2)位于竖板(3)上方，竖板(3)位于梁(1)和横板(2)之间，竖板(3)靠近梁(1)的侧壁与梁(1)的侧壁紧密贴合，横板(2)上侧壁与墙顶紧密贴合，竖板(3)远离梁(1)的侧壁上设有第一筒体(5)，第一筒体(5)位于竖板(3)上端，竖板(3)靠近梁(1)的侧壁与第一筒体(5)外侧壁相切，横板(2)下侧壁上设有与第一筒体(5)同轴的第二筒体(6)，横板(2)上侧壁与第二筒体(6)外侧壁相切，转轴(4)与第一筒体(5)同轴且转轴(4)穿插于第一筒体(5)和第二筒体(6)上，转轴(4)分别与第一筒体(5)和第二筒体(6)内侧壁滑动贴合，横板(2)下侧壁与竖板(3)远离梁(1)的侧壁之间经铁钩连接有粘滞阻尼器(7)，横板(2)下侧壁与竖板(3)远离梁(1)的侧壁之间经铁钩连接有弹簧筒(8)；

还包括碳纤维布(9)，竖板(3)远离梁(1)的一端设有第一限位卡槽，第一限位卡槽位于竖板(3)的上部，横板(2)下端上设有第二限位卡槽，第二限位卡槽位于横板(2)靠近梁(1)的侧部，第一限位卡槽与转轴(4)之间的距离和第二限位卡槽与转轴之间的距离相等，碳纤维布(9)的右端部向上穿过右侧的第一限位卡槽并沿顺时针缠绕于右侧的转轴(4)，碳纤维布(9)的右端部继续向右穿过右侧的第二限位卡槽并通过螺钉固定连接在右侧的竖板上，使碳纤维布(9)的右端部呈一角为弧形的类三角形，碳纤维布(9)的左端部向上穿过左侧的第一限位卡槽并沿逆时针缠绕于左侧的转轴(4)，碳纤维布(9)的左端部继续向左穿过左侧的第二限位卡槽并通过螺钉固定连接在左侧的竖板上，使碳纤维布(9)的左端部呈一角为弧形的类三角形，碳纤维布(9)位于第一限位卡槽下方的左部与左侧竖板(3)紧密贴合，碳纤维布(9)中部与梁(1)的底部紧密贴合，碳纤维布(9)位于第一限位卡槽下方的右部与右侧竖板(3)紧密贴合，使碳纤维布(9)呈类U字形。

2.根据权利要求1所述的一种房屋建筑结构梁底加固装置，其特征在于，所述的粘滞阻尼器(7)包括第一腔体(10)，第一腔体(10)呈空心圆柱体状，第一腔体(10)经铁钩与竖板(3)连接，第一腔体(10)上同轴插设有第一滑杆(11)，第一滑杆(11)经铁钩与横板(2)连接，第一滑杆(11)外侧壁与第一腔体(10)内侧壁密封滑动贴合，第一滑杆(11)沿第一腔体(10)轴线限位滑动，第一腔体(10)上同轴套设有第二腔体(12)，第二腔体(12)的内径大于第一腔体(10)的外径，第一腔体(10)外侧壁上连接有囊(13)，囊(13)位于第二腔体(12)内，第二腔体(12)上开设有通孔(14)，第一腔体(10)与囊(13)经节流孔(15)连通，第一腔体(10)和囊(13)内填充粘滞流体。

3.根据权利要求1所述的一种房屋建筑结构梁底加固装置，其特征在于，所述的弹簧筒(8)包括桶体(16)，桶体(16)经铁钩与竖板(3)连接，桶体(16)上同轴插设有第二滑杆(17)，第二滑杆(17)经铁钩与横板(2)连接，第二滑杆(17)外侧壁与桶体(16)内侧壁密封滑动贴合，第二滑杆(17)沿桶体(16)轴线限位滑动，桶体(16)内有与桶体(16)同轴的弹簧(18)，弹簧(18)位于桶体(16)内底壁和第二滑杆(17)下端面之间。

4.根据权利要求2所述的一种房屋建筑结构梁底加固装置，其特征在于，所述的粘滞流体未甲基硅油。

5.根据权利要求3所述的一种房屋建筑结构梁底加固装置，其特征在于，桶体(16)外侧壁上开设有螺纹通孔(19)，第二滑杆(17)上开设有与螺纹通孔(19)相匹配的螺纹盲孔(20)，初始状态下桶体(16)和第二滑杆(17)经螺纹通孔(19)、螺纹盲孔(20)和螺钉连接，将弹簧筒(8)安装完毕后拆除螺钉使桶体(16)和第二滑杆(17)分离。

6.根据权利要求3所述的一种房屋建筑结构梁底加固装置，其特征在于，所述的粘滞阻尼器(7)位于横板(2)中心，所述的弹簧筒(8)有多个，多个弹簧筒(8)对置于粘滞阻尼器(7)两侧。

7.根据权利要求1所述的一种房屋建筑结构梁底加固装置，其特征在于，转轴(4)的前后两端部开设有限位孔(21)。

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