CN113781892A - 一种建筑房体抗震机理演示台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种建筑房体抗震机理演示台，属于建筑抗震领域，包括桶体和建筑模型，所述桶体的顶部和底部均为开口状，所述桶体的内部设有锥形板，所述锥形板通过调节机构升降调节，所述桶体的内部且位于锥形板的上侧装填有地基土壤，所述建筑模型搭建设置在地基土壤上；所述桶体的下侧通过支撑杆与圆盘安装，所述圆盘滑动放置在底板上，所述桶体的外侧设有环形轨道，所述环形轨道通过两个升降块与升降架安装，所述升降块通过升降机构升降调节；本发明可对建筑进行地震横波、地震纵波的破坏情况模拟研究，其中还包括不同震源深度对建筑的破坏情况，另外还可研究不同地基土壤上的建筑受到地震影响情况，研究方式更加丰富。

Description

一种建筑房体抗震机理演示台

技术领域

本发明涉及建筑抗震技术领域，尤其涉及一种建筑房体抗震机理演示台。

背景技术

地震又称地动、地振动，是地壳快速释放能量过程中造成的振动，期间会产生地震波的一种自然现象。

地震波是由地震震源向四处传播的振动，指从震源产生向四周辐射的弹性波。按传播方式可分为纵波(P波)、横波(S波)(纵波和横波均属于体波)和面波(L波)三种类型。

在建筑设计时，为了研究建筑结构的抗震性能，需要借助人工制造的地震装置对建筑进行抗震演示。

经检索，中国专利号CN 209388555 U公开了一种抗震演示装置，包括演示台和振动板，的演示台由台架和台面构成，台面固定于台架上，台面上设置有液晶显示器、直线导轨装置、伸缩振动装置，液晶显示器与计算机连接，直线导轨装置通过滑块连接有振动板，振动板底部设置有与伸缩振动装置对应的凹槽，振动板采用伺服电动缸驱动，振动板上部设置有多层非抗震结构模型、多层悬吊质量摆抗震结构模型、多层强度抗震结构模型、高层非抗震结构模型、高层悬吊质量摆抗震结构模型、高层强度抗震结构模型。

现有技术中的抗震演示装置在实际使用时依然存在如下不足：抗震演示装置为建筑提供横向振动，横向振动的振动位置固定，不可调节，在地震发生时，震源深度的不同，对建筑造成的破坏程度不同，现有抗震演示装置无法对震源深度进行模拟；另外对于建筑所处地理位置的地基土壤不同，地震对建筑造成的破坏也不同，现有抗震演示装置无法对建筑所处地理位置的地基土壤进行模拟，因此本发明在此提出一种建筑房体抗震机理演示台。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，而提出的一种建筑房体抗震机理演示台。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种建筑房体抗震机理演示台，包括桶体和建筑模型，所述桶体的顶部和底部均为开口状，所述桶体的内部设有锥形板，所述锥形板通过调节机构升降调节，所述桶体的内部且位于锥形板的上侧装填有地基土壤，所述建筑模型搭建设置在地基土壤上；

所述桶体的下侧通过支撑杆与圆盘安装，所述圆盘滑动放置在底板上，所述桶体的外侧设有环形轨道，所述环形轨道通过两个升降块与升降架安装，所述升降块通过升降机构升降调节；

所述环形轨道上滑动设有横向振动机构，所述横向振动机构作用在桶体的外表面，所述底板的上侧固定有挡板，所述挡板与支撑杆之间共同安装有辅助弹簧。

进一步地，所述调节机构包括两个调节丝杆，两个所述调节丝杆转动设置在桶体的内侧，所述调节丝杆的底端延伸至桶体的下侧通过支架转动安装，所述调节丝杆通过调节电机驱动；

所述升降机构包括升降丝杆，所述升降丝杆通过升降电机驱动，所述升降架的中部开设有竖向槽，所述升降丝杆转动安装在竖向槽内，所述升降丝杆与升降块螺纹安装；

所述横向振动机构包括方管，所述方管与环形轨道滑动安装，所述方管的内部滑动安装有滑杆，所述滑杆位于方管的一端安装有限位块，所述方管内安装有绕设在滑杆上的复位弹簧，所述滑杆远离方管的一端安装有第一振动杆，所述第一振动杆的一侧与桶体的外壁接触，另一侧与第一椭圆轮滑动接触，所述第一椭圆轮通过横向电机驱动，所述横向电机通过安装座与方管固定，所述方管的外侧安装有旋转电机，所述旋转电机的驱动端安装有旋转齿轮，所述环形轨道安装有齿环，所述齿环与旋转齿轮相互啮合。

进一步地，所述环形轨道的底端均安装有皮带轮，两个所述皮带轮通过皮带相互连接，所述调节电机的驱动端安装有齿轮，其中一个所述调节丝杆的底端同样安装有齿轮，两个所述齿轮相互啮合。

进一步地，所述环形轨道的顶面开设有环形滑槽，所述方管的底壁固定有凸形滑块，所述凸形滑块滑动设置在环形滑槽内。

进一步地，所述底板的顶面滚动且嵌设有多个滚珠，所述圆盘的底壁与滚珠滑动接触。

本发明的另一个目的在于：对建筑模型进行地震纵波破坏下的抗震演示，因此本发明在上述技术方案的基础上，同时提出如下技术方案：

进一步地，所述支撑杆包括相互滑动安装的子杆和套管，所述子杆的顶端与桶体的底端固定，所述套管的底端与圆盘固定，所述桶体的下侧与圆盘的上侧之间设有纵向振动机构。

进一步地，所述纵向振动机构包括纵向电机，所述纵向电机与套管固定，所述纵向电机的驱动端安装有第二椭圆轮，所述第二椭圆轮的上侧设有第二振动杆，所述第二振动杆与子杆固定，所述第二椭圆轮与第二振动杆滑动接触。

进一步地，所述辅助弹簧的一端与挡板固定，另一端与子杆固定。

相比于现有技术，本发明的有益效果在于：

1、本发明中采用可调节角度和位置的横向振动机构，可对建筑模型提供不同位置和震源深度的地震横波模拟，更加方便研究建筑的抗震性能。

2、本发明可对试验中所用地基土壤进行方便的更换，从而方便模拟建筑在不同地理位置的地基土壤上受到地震破坏时的破坏程度，使得装置的使用范围更加广泛，方面更多形式的研究，获取更多的研究信息。

3、本发明通过纵向振动机构的设置，可对建筑提供地震纵波破坏模拟，研究地震纵波对建筑的破坏情况，使得研究方式更加丰富。

综上所述，本发明可对建筑进行地震横波、地震纵波的破坏情况模拟研究，其中还包括不同震源深度对建筑的破坏情况，另外还可研究不同地基土壤上的建筑受到地震影响情况，研究方式更加丰富。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

图1为本发明状态一的整体结构示意图；

图2为本发明状态二的整体结构示意图；

图3为本发明状态三的整体结构示意图；

图4为本发明中环形轨道通过升降块、升降丝杆与升降架的安装示意图；

图5为本发明中锥形板通过调节丝杆在桶体内部的安装示意图；

图6为本发明中横向振动机构在环形轨道上的安装示意图；

图7为本发明中方管、滑杆、第一振动杆、第一椭圆轮的安装示意图；

图8为本发明中纵向振动机构与支撑杆的安装示意图。

图中：1桶体、2建筑模型、3圆盘、4支撑杆、401子杆、402套管、5底板、6环形轨道、7升降块、8升降架、9升降电机、90升降丝杆、10横向振动机构、101方管、102凸形滑块、103滑杆、104第一振动杆、105第一椭圆轮、106横向电机、107旋转电机、108旋转齿轮、109齿环、1010限位块、1011复位弹簧、11挡板、12辅助弹簧、13调节丝杆、14调节电机、15锥形板、16齿轮、17皮带轮、18皮带、19支架、20纵向振动机构、201纵向电机、202第二椭圆轮、203第二振动杆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“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。

实施例一

参照图1-7，一种建筑房体抗震机理演示台，包括桶体1和建筑模型2，桶体1的顶部和底部均为开口状，桶体1的内部设有锥形板15，锥形板15通过调节机构升降调节，桶体1的内部且位于锥形板15的上侧装填有地基土壤，建筑模型2搭建设置在地基土壤上；

地基土壤从桶体1的上方倒入，可根据需要对地基土壤进行压实处理，建筑模型2利用桩体与土壤实现搭建。

调节机构包括两个调节丝杆13，两个调节丝杆13转动设置在桶体1的内侧，调节丝杆13的底端延伸至桶体1的下侧通过支架19转动安装，调节丝杆13通过调节电机14驱动；两个调节丝杆13的底端均安装有皮带轮17，两个皮带轮17通过皮带18相互连接，调节电机14的驱动端安装有齿轮16，其中一个调节丝杆13的底端同样安装有齿轮16，两个齿轮16相互啮合。

在建筑抗震模拟完毕后，或者需要更换地基土壤时，利用调节机构对锥形板15进行调节，使其移动至桶体1的下侧，原有地基土壤可从桶体1底部排出，从而将原有地基土壤进行更换。

桶体1的下侧通过支撑杆4与圆盘3安装，圆盘3滑动放置在底板5上，底板5的顶面滚动且嵌设有多个滚珠，圆盘3的底壁与滚珠滑动接触。桶体1的外侧设有环形轨道6，环形轨道6通过两个升降块7与升降架8安装，升降块7通过升降机构升降调节；

升降机构包括升降丝杆90，升降丝杆90通过升降电机9驱动，升降架8的中部开设有竖向槽，升降丝杆90转动安装在竖向槽内，升降丝杆90与升降块7螺纹安装；

环形轨道6上滑动设有横向振动机构10，横向振动机构10作用在桶体1的外表面，底板5的上侧固定有挡板11，挡板11与支撑杆4之间共同安装有辅助弹簧12。

横向振动机构10包括方管101，方管101与环形轨道6滑动安装，方管101的内部滑动安装有滑杆103，滑杆103位于方管101的一端安装有限位块1010，方管101内安装有绕设在滑杆103上的复位弹簧1011，滑杆103远离方管101的一端安装有第一振动杆104，第一振动杆104的一侧与桶体1的外壁接触，另一侧与第一椭圆轮105滑动接触，第一椭圆轮105通过横向电机106驱动，横向电机106通过安装座与方管101固定，方管101的外侧安装有旋转电机107，旋转电机107的驱动端安装有旋转齿轮108，环形轨道6安装有齿环109，齿环109与旋转齿轮108相互啮合。

环形轨道6的顶面开设有环形滑槽，方管101的底壁固定有凸形滑块102，凸形滑块102滑动设置在环形滑槽内。

在桶体1的外侧设有环形轨道6，环形轨道6的上侧设有可调节位置的横向振动机构10，而环形轨道6和横向振动机构10的高度均可调节。

横向振动机构10中，旋转电机107驱动旋转齿轮108，环形轨道6安装有齿环109，齿环109与旋转齿轮108相互啮合，从而实现横向振动机构10沿着环形轨道6进行位置调节，横向振动机构10相对于建筑模型2的角度实现调节。

横向电机106驱动第一椭圆轮105，第一椭圆轮105的截面呈椭圆形，第一椭圆轮105促使第一振动杆104的一侧与桶体1的外壁撞击，第一振动杆104与滑杆103固定，促使滑杆103端部在方管101内滑动，且滑动时限位块1010压缩复位弹簧1011，由于第一椭圆轮105的结构特点，利用第一振动杆104对桶体1提供横向反复冲击，实现地震横波的模拟。

横向振动机构10和环形轨道6高度可调节，环形轨道6通过两个升降块7与升降架8安装，升降丝杆90与升降块7螺纹安装，升降丝杆90通过升降电机9驱动，升降电机9驱动升降丝杆90转动，从而控制升降块7、横向振动机构10和环形轨道6高度进行调节。横向振动机构10的高度调节，从而实现模拟不同震源深度对建筑模型2的影响。

实施例二

参照图1-8，本实施例二在上述实施例一的基础上，支撑杆4包括相互滑动安装的子杆401和套管402，子杆401的顶端与桶体1的底端固定，套管402的底端与圆盘3固定，桶体1的下侧与圆盘3的上侧之间设有纵向振动机构20。

纵向振动机构20包括纵向电机201，纵向电机201与套管402固定，纵向电机201的驱动端安装有第二椭圆轮202，第二椭圆轮202的上侧设有第二振动杆203，第二振动杆203与子杆401固定，第二椭圆轮202与第二振动杆203滑动接触。

辅助弹簧12的一端与挡板11固定，另一端与子杆401固定。

桶体1以及建筑模型2在被横向振动机构10进行冲击时，辅助弹簧12可对桶体1和支撑杆4进行复位，使其保持在环形轨道6的中心位置。

纵向振动机构20中，纵向电机201驱动第二椭圆轮202，第二椭圆轮202与第二振动杆203滑动接触，因此第二椭圆轮202转动时，可对第二振动杆203、子杆401、桶体1以及建筑模型2提供纵向的终极，模拟地震纵波对建筑模型2的破坏。

辅助弹簧12在此过程中还可为第二振动杆203、子杆401、桶体1以及建筑模型2进行复位。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种建筑房体抗震机理演示台，包括桶体(1)和建筑模型(2)，其特征在于，所述桶体(1)的顶部和底部均为开口状，所述桶体(1)的内部设有锥形板(15)，所述锥形板(15)通过调节机构升降调节，所述桶体(1)的内部且位于锥形板(15)的上侧装填有地基土壤，所述建筑模型(2)搭建设置在地基土壤上；

所述桶体(1)的下侧通过支撑杆(4)与圆盘(3)安装，所述圆盘(3)滑动放置在底板(5)上，所述桶体(1)的外侧设有环形轨道(6)，所述环形轨道(6)通过两个升降块(7)与升降架(8)安装，所述升降块(7)通过升降机构升降调节；

所述环形轨道(6)上滑动设有横向振动机构(10)，所述横向振动机构(10)作用在桶体(1)的外表面，所述底板(5)的上侧固定有挡板(11)，所述挡板(11)与支撑杆(4)之间共同安装有辅助弹簧(12)。

2.根据权利要求1所述的一种建筑房体抗震机理演示台，其特征在于，所述调节机构包括两个调节丝杆(13)，两个所述调节丝杆(13)转动设置在桶体(1)的内侧，所述调节丝杆(13)的底端延伸至桶体(1)的下侧通过支架(19)转动安装，所述调节丝杆(13)通过调节电机(14)驱动；

所述升降机构包括升降丝杆(90)，所述升降丝杆(90)通过升降电机(9)驱动，所述升降架(8)的中部开设有竖向槽，所述升降丝杆(90)转动安装在竖向槽内，所述升降丝杆(90)与升降块(7)螺纹安装；

所述横向振动机构(10)包括方管(101)，所述方管(101)与环形轨道(6)滑动安装，所述方管(101)的内部滑动安装有滑杆(103)，所述滑杆(103)位于方管(101)的一端安装有限位块(1010)，所述方管(101)内安装有绕设在滑杆(103)上的复位弹簧(1011)，所述滑杆(103)远离方管(101)的一端安装有第一振动杆(104)，所述第一振动杆(104)的一侧与桶体(1)的外壁接触，另一侧与第一椭圆轮(105)滑动接触，所述第一椭圆轮(105)通过横向电机(106)驱动，所述横向电机(106)通过安装座与方管(101)固定，所述方管(101)的外侧安装有旋转电机(107)，所述旋转电机(107)的驱动端安装有旋转齿轮(108)，所述环形轨道(6)安装有齿环(109)，所述齿环(109)与旋转齿轮(108)相互啮合。

3.根据权利要求2所述的一种建筑房体抗震机理演示台，其特征在于，两个所述调节丝杆(13)的底端均安装有皮带轮(17)，两个所述皮带轮(17)通过皮带(18)相互连接，所述调节电机(14)的驱动端安装有齿轮(16)，其中一个所述调节丝杆(13)的底端同样安装有齿轮(16)，两个所述齿轮(16)相互啮合。

4.根据权利要求2所述的一种建筑房体抗震机理演示台，其特征在于，所述环形轨道(6)的顶面开设有环形滑槽，所述方管(101)的底壁固定有凸形滑块(102)，所述凸形滑块(102)滑动设置在环形滑槽内。

5.根据权利要求1所述的一种建筑房体抗震机理演示台，其特征在于，所述底板(5)的顶面滚动且嵌设有多个滚珠，所述圆盘(3)的底壁与滚珠滑动接触。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的一种建筑房体抗震机理演示台，其特征在于，所述支撑杆(4)包括相互滑动安装的子杆(401)和套管(402)，所述子杆(401)的顶端与桶体(1)的底端固定，所述套管(402)的底端与圆盘(3)固定，所述桶体(1)的下侧与圆盘(3)的上侧之间设有纵向振动机构(20)。

7.根据权利要求6所述的一种建筑房体抗震机理演示台，其特征在于，所述纵向振动机构(20)包括纵向电机(201)，所述纵向电机(201)与套管(402)固定，所述纵向电机(201)的驱动端安装有第二椭圆轮(202)，所述第二椭圆轮(202)的上侧设有第二振动杆(203)，所述第二振动杆(203)与子杆(401)固定，所述第二椭圆轮(202)与第二振动杆(203)滑动接触。

8.根据权利要求6所述的一种建筑房体抗震机理演示台，其特征在于，所述辅助弹簧(12)的一端与挡板(11)固定，另一端与子杆(401)固定。

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