CN114776076B - 弹性自适应嵌缝装置及嵌塞方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及建筑结构加固技术领域，具体涉及一种弹性自适应嵌缝装置及嵌塞方法，弹性自适应嵌缝装置包括：面板，包括相对与面板的厚度方向相垂直的中心平面对称分布的两个板主体，板主体包括远离中心平面的上盖以及靠近中心平面的芯板，上盖上阵列设置有多排多列弹性柱孔，板主体内阵列分布有与弹性柱孔一一对应的弹簧座，弹簧座内设置有膨胀槽，弹簧座内设有吹气腔，吹气腔内设有推动件，芯板上设有与吹气腔连通的气道结构，气道结构包括伸出面板的限位气嘴；弹性柱，包括柱体和柱帽，柱体为中空结构并设置在弹簧座外；弹簧，设置在柱体内，且一端与弹簧座的第二端相抵，另一端与柱帽相抵。

Description

弹性自适应嵌缝装置及嵌塞方法

技术领域

本发明涉及建筑结构加固技术领域，具体涉及一种弹性自适应嵌缝装置及嵌塞方法。

背景技术

结构缝隙常见于土木工程工业与民用建筑中。缝隙可大致分为两类，一类为应力超限结构破坏导致的裂缝，如结构性裂缝、脆性断裂裂缝、沉降裂缝等；另一类为施工缝隙，由施工需要特别预设的缝隙，如现代结构的防震缝、温度伸缩缝，及传统木结构建筑中榫卯节点间为便于安装预留的缝隙。尽管部分缝隙对于建筑结构是必须的，但缝隙的存在对结构安全造成潜在的安全风险，特别是地震作用下的安全隐患问题，如梁-柱节点，当节点存在缝隙时，节点刚度及承载力将大幅降低。

现有技术公开了一种纵缝嵌塞装置，包括：第一面板，所述第一面板上设有多个导向座；第二面板，与所述第一面板相对设置；绞线，绕设在导向座上，所述绞线的第一端连接有绞线端座，所述绞线端座与所述第二面板固定连接，所述绞线的第二端伸出所述第二面板与所述第一面板之间的空间且连接有紧固装置，所述紧固装置能够收紧及释放所述绞线；弹性组件，设置有四组，所述弹性组件设置在所述第一面板与所述第二面板之间且分别靠近所述第二面板的边角，且所述弹性组件的第一端与所述第一面板固定连接，所述弹性组件的第二端与所述第二面板固定连接；气柱，设有两组，一组气柱的连线与另一组气柱的连线相交成十字，每组所述气柱包括两个气柱，所述第一面板上对应每个所述气柱设有一个气道及与所述气道的第一端连通的气槽，所述气柱为第一端设有开口、第二端封闭的弹性中空柱体，所述第一面板上环绕所述气槽设有第一限位槽，所述气柱的第一端嵌在所述第一限位槽中且所述开口与所述气槽相对，所述气柱的第二端与所述第二面板抵接，所述气道的第二端设有气嘴，所述气嘴连接有气压表。

上述现有技术能够实现缝隙嵌塞功能。但是上述现有技术忽略了缝隙的两侧壁并非绝对平整的问题，无法适用于缝隙侧壁不平整时的嵌塞，因此适用范围较窄。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的纵缝嵌塞装置无法适用于缝隙侧壁不平整时的嵌塞的缺陷，从而提供一种能够适应于缝隙侧壁不平整时的嵌塞的弹性自适应嵌缝装置及嵌塞方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的一种弹性自适应嵌缝装置，包括：面板，包括相对与所述面板的厚度方向相垂直的中心平面对称分布的两个板主体，所述板主体包括远离所述中心平面的上盖以及靠近所述中心平面的芯板，所述上盖上阵列设置有多排多列弹性柱孔，所述板主体内阵列分布有与所述弹性柱孔一一对应的弹簧座，所述弹簧座的第一端固定设置在所述芯板上，所述弹簧座的第二端位于所述弹性柱孔内且与所述上盖的外表面平齐，所述弹簧座内设置有膨胀槽，所述膨胀槽的第一端位于所述弹簧座的第二端处，所述膨胀槽的第二端位于所述弹簧座内，所述弹簧座内设有吹气腔，所述吹气腔的第一端延伸至所述弹簧座的第一端处，所述吹气腔的第二端延伸至所述膨胀槽中，所述吹气腔内设有推动件，所述推动件能够沿所述吹气腔的长度方向活动，所述推动件适于挤压所述膨胀槽或者挤压所述吹气腔的靠近其第二端的腔壁，所述芯板上设有与所述吹气腔连通的气道结构，所述气道结构包括伸出所述面板的限位气嘴；弹性柱，包括柱体和柱帽，所述柱体为中空结构并设置在所述弹簧座外，所述柱帽设置在所述柱体的一端；弹簧，设置在所述柱体内，且一端与所述弹簧座的第二端相抵，另一端与所述柱帽相抵。

可选地，所述吹气腔为圆台形，所述吹气腔的第二端的面积小于所述吹气腔的第一端的面积，对应的，所述推动件为圆台形，所述推动件的小端的面积稍大于所述吹气腔的第二端的面积，所述推动件的大端的面积小于所述吹气腔的第一端的面积，所述推动件的长度小于所述吹气腔的长度。

可选地，所述芯板与所述上盖之间形成空腔，所述弹簧座位于所述空腔内，所述弹性柱还包括固定设置在所述柱体的远离所述柱帽的一端处的环形柱座，所述环形柱座套设在所述弹簧座外且可活动地位于所述空腔的顶壁与底壁之间。

可选地，所述膨胀槽为十字形槽。

可选地，所述气道结构包括：

子气道，与所述吹气腔连通，所述子气道与所述芯板垂直；

支气道，设有多条，所述支气道设置在所述中心平面处，每一条所述支气道与处于同一列的所述子气道连通；

主气道，设有一条，所述主气道设置在所述中心平面处，所述主气道与多条所述支气道连通，所述主气道与所述支气道垂直，所述限位气嘴与所述主气道相连。

本发明还提供一种嵌塞方法，应用于所述的弹性自适应嵌缝装置，所述嵌塞方法包括：

S1.选取总厚度稍微大于待嵌塞缝隙的所述的弹性自适应嵌缝装置，将所述弹性自适应嵌缝装置插入待嵌塞缝隙，所述弹性柱与其内部的弹簧被缝隙侧壁压缩；

S2.在限位气嘴上外接气泵向气道结构内输入高压气体，气体进入吹气腔，将推动件吹起，推动件挤压膨胀槽，膨胀槽向外扩张将弹性柱挤紧，弹性柱的位置在弹性柱孔内被锁死。

本发明技术方案，具有如下优点：

本发明提供的弹性自适应嵌缝装置，在使用时，选取总厚度稍微大于待嵌塞缝隙的弹性自适应嵌缝装置，将该弹性自适应嵌缝装置插入缝隙中，弹性柱与其内部的弹簧根据缝隙两侧壁的平整度被部分压缩，完成对非平整侧壁的自适应调整，因此，该弹性自适应嵌缝装置对凹凸不平、蜂窝麻面等非平面的复杂缝隙侧壁具有良好的适应性，同时利用缝隙侧壁的不平整性与弹性柱的吻合将该弹性自适应嵌缝装置在缝隙内充分固定，该弹性自适应嵌缝装置不易从缝隙内滑脱，且在嵌塞过程中，通过压缩弹性柱将该弹性自适应嵌缝装置插入缝隙中，嵌塞过程柔和，不对缝隙结构产生破坏；之后在限位气嘴上外接气泵向气道结构内输入高压气体，高压气体经气道结构进入吹气腔中，将推动件吹起，推动件挤压膨胀槽，膨胀槽向外张开抵紧柱体的内壁，膨胀槽两侧的结构挤进柱体，与柱体的内壁之间具有较大的摩擦力，将弹性柱挤紧，自适应调整的弹性柱的位置在弹性柱孔内被锁死，当节点变形时，弹性柱自身不再发生变形。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的实施例1中提供的弹性自适应嵌缝装置的结构示意图；

图2为图1的爆炸图；

图3为图1中面板的主视图；

图4为图3中A的放大图；

图5为图3的A-A剖视图；

图6为图5中B的放大图；

图7为图1中面板的侧视图；

图8为图7的B-B剖视图；

图9为图7的C-C剖视图；

图10为弹性自适应嵌缝装置的透视图。

附图标记说明：

1、面板；101、上盖；102、芯板；103、弹性柱孔；104、弹簧座；105、膨胀槽；106、吹气腔；107、推动件；108、限位气嘴；109、空腔；110、子气道；111、支气道；112、主气道；2、弹性柱；201、柱体；202、柱帽；203、环形柱座；3、弹簧。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

结构缝隙常见于土木工程工业与民用建筑中。缝隙可大致分为两类，一类为应力超限结构破坏导致的裂缝，如结构性裂缝、脆性断裂裂缝、沉降裂缝等；另一类为施工缝隙，由施工需要特别预设的缝隙，如现代结构的防震缝、温度伸缩缝，及传统木结构建筑中榫卯节点间为便于安装预留的缝隙。尽管部分缝隙对于建筑结构是必须的，但缝隙的存在对结构安全造成潜在的安全风险，特别是地震作用下的安全隐患问题，如梁-柱节点，当节点存在缝隙时，节点刚度及承载力将大幅降低。

而现有技术公开的纵缝嵌塞装置忽略了缝隙的两侧壁并非绝对平整的问题，无法适用于缝隙侧壁不平整时的嵌塞，因此适用范围较窄。

为此，本实施例提供一种弹性自适应嵌缝装置，该弹性自适应嵌缝装置能够适应于缝隙侧壁不平整时的嵌塞。

在一个实施方式中，如图1至图10所示，弹性自适应嵌缝装置包括面板1、弹性柱2和弹簧3。

其中，面板1包括相对与面板1的厚度方向相垂直的中心平面对称分布的两个板主体，板主体包括远离中心平面的上盖101以及靠近中心平面的芯板102，上盖101上阵列设置有多排多列弹性柱孔103，板主体内阵列分布有与弹性柱孔103一一对应的弹簧座104，弹簧座104的第一端固定设置在芯板102上，弹簧座104的第二端位于弹性柱孔103内且与上盖101的外表面平齐，弹簧座104内设置有膨胀槽105，膨胀槽105的第一端位于弹簧座104的第二端处，膨胀槽105的第二端位于弹簧座104内，弹簧座104内设有吹气腔106，吹气腔106的第一端延伸至弹簧座104的第一端处，吹气腔106的第二端延伸至膨胀槽105中，吹气腔106内设有推动件107，推动件107能够沿吹气腔106的长度方向活动，推动件107适于挤压膨胀槽105或者挤压吹气腔106的靠近其第二端的腔壁，芯板102上设有与吹气腔106连通的气道结构，气道结构包括伸出面板1的限位气嘴108；弹性柱2包括柱体201和柱帽202，柱体201为中空结构并设置在弹簧座104外，柱帽202设置在柱体201的一端；弹簧3设置在柱体201内，且一端与弹簧座104的第二端相抵，另一端与柱帽202相抵。

在本实施方式中，在使用时，选取总厚度稍微大于待嵌塞缝隙的弹性自适应嵌缝装置，将该弹性自适应嵌缝装置插入缝隙中，弹性柱2与其内部的弹簧3根据缝隙两侧壁的平整度被部分压缩，完成对非平整侧壁的自适应调整，因此，该弹性自适应嵌缝装置对凹凸不平、蜂窝麻面等非平面的复杂缝隙侧壁具有良好的适应性，同时利用缝隙侧壁的不平整性与弹性柱2的吻合将该弹性自适应嵌缝装置在缝隙内充分固定，该弹性自适应嵌缝装置不易从缝隙内滑脱，且在嵌塞过程中，通过压缩弹性柱2将该弹性自适应嵌缝装置插入缝隙中，嵌塞过程柔和，不对缝隙结构产生破坏；之后在限位气嘴108上外接气泵向气道结构内输入高压气体，高压气体经气道结构进入吹气腔106中，将推动件107吹起，推动件107挤压膨胀槽105或者挤压吹气腔106的靠近其第二端的腔壁，膨胀槽105向外张开抵紧柱体201的内壁，膨胀槽105两侧的结构挤压柱体201，与柱体201的内壁之间具有较大的摩擦力，将弹性柱2挤紧，自适应调整的弹性柱2的位置在弹性柱孔103内被锁死，当节点变形时，弹性柱2自身不再发生变形，不会因弹性柱2自身变形影响嵌塞稳定性。

结合图1和图2，位于同一水平方向上的弹性柱2为一排弹性柱2，位于同一竖直方向上的弹性柱2为一列弹性柱2。再结合图3，位于同一水平方向上的弹性柱孔103为一排弹性柱孔103，位于同一竖直方向上的弹性柱孔103为一列弹性柱孔103。

在上述实施方式的基础上，在一个优选的实施方式中，结合图5和图6，吹气腔106为圆台形，吹气腔106的第二端的面积小于吹气腔106的第一端的面积，对应的，推动件107为圆台形，推动件107的小端的面积稍大于吹气腔106的第二端的面积，推动件107的大端的面积小于吹气腔106的第一端的面积，推动件107的长度小于吹气腔106的长度。在该实施方式中，由于推动件107为圆台形，推动件107的小端面积稍大于吹气腔106的第二端的面积，推动件107在被吹起的过程中抵紧吹气腔106的靠近其第二端的内壁,将吹气腔106的第二端张开，从而挤压膨胀槽105，从而使膨胀槽105向外张开抵紧柱体201的内壁，将弹性柱2挤紧，同时当推动件107的大端移动至与吹气腔106的横截面积相等的位置时，推动件107的位置被锁死，进一步确保自适应调整的弹性柱2的位置在弹性柱孔103内被锁死。在一个可替换的实施方式中，可以将吹气腔106的形状设置为圆柱形，对应的将推动件107的形状也设置为圆柱形,推动件107能够嵌入膨胀槽105中使膨胀槽105向外扩张，当停止对限位气嘴108供气后，将限位气嘴108封闭，依靠气道结构内部的气压使推动件107保持在锁死位置。在另一个可替换的实施方式中,吹气腔106的形状还设置为圆台形,而将推动件107设置为圆锥形,推动件107的小端可以嵌入膨胀槽105中,推动件107的大端的横截面积大于吹气腔106的第二端的面积。

在上述实施方式的基础上，在一个优选的实施方式中，结合图6和图10，芯板102与上盖101之间形成空腔109，弹簧座104位于空腔109内，弹性柱2还包括固定设置在柱体201的远离柱帽202的一端处的环形柱座203，环形柱座203套设在弹簧座104外且可活动地位于空腔109的顶壁与底壁之间。在该实施方式中，当弹性自适应嵌缝装置嵌塞到缝隙后，弹性柱2与其内部的弹簧3根据缝隙两侧壁的平整度被部分压缩，弹性柱2受到缝隙侧壁的压缩沿弹簧座104的外壁移动，弹性柱2内部的弹簧3被压缩，弹性柱2自身不发生变形。

在上述实施方式的基础上，在一个优选的实施方式中，如图4所示，膨胀槽105为十字形槽。在该实施方式中，由于膨胀槽105为十字形，膨胀槽105将弹簧座104的顶部分割成四块扇形结构，当膨胀槽105的第二端受到挤压时，这四块扇形结构会向上挤压弹性柱2。在一个可替换的实施方式中，膨胀槽105可以是其他形状，例如包括位于中心的竖直槽，以及将弹簧座104均匀分割成至少三块扇形结构的至少三个径向槽。

在上述实施方式的基础上，在一个优选的实施方式中，如图6和图9所示，气道结构包括子气道110、支气道111和主气道112。其中，子气道110与吹气腔106连通，子气道110与芯板102垂直；支气道111设有多条，每一条支气道111与处于同一列的子气道110连通，支气道111设置在中心平面处；主气道112设有一条，主气道112设置在中心平面处，主气道112与多条支气道111连通，主气道112与支气道111垂直，限位气嘴108与主气道112相连。在该实施方式中，当自适应板自适应调整后，在限位气嘴108上外接气泵向主气道112内输入高压气体，高压气体经各个支气道111后进入各个子气道110中，之后进入吹气腔106中，将推动件107吹起，推动件107挤压膨胀槽105，膨胀槽105向外张开抵紧柱体201的内壁，将弹性柱2挤紧，自适应调整的弹性柱2的位置在弹性柱孔103内被锁死，通过设置一条主气道112和多条支气道111，可对两侧的各个吹气腔106内均匀输入高压气体。当然，在其他可替换的实施方式中，气道结构可设置为其他能对各个吹气腔106输入高压气体的气道形式。

实施例2

本实施例提供一种嵌塞方法，应用于上述实施例中提供的弹性自适应嵌缝装置，所述嵌塞方法包括以下步骤：

S1.选取总厚度稍微大于待嵌塞缝隙的如上述实施例中提供的弹性自适应嵌缝装置，将所述弹性自适应嵌缝装置插入待嵌塞缝隙，所述弹性柱与其内部的弹簧被缝隙侧壁压缩。通过该步骤完成对非平整侧壁的自适应调整，对凹凸不平、蜂窝麻面等非平面的复杂缝隙侧壁具有良好的适应性，同时利用缝隙侧壁的不平整性与弹性柱的吻合将该弹性自适应嵌缝装置在缝隙内充分固定，该弹性自适应嵌缝装置不易从缝隙内滑脱，且在嵌塞过程中，通过压缩弹性柱将该弹性自适应嵌缝装置插入缝隙中，嵌塞过程柔和，不对缝隙结构产生破坏。

S2.在限位气嘴上外接气泵向气道结构内输入高压气体，气体进入吹气腔，将推动件吹起，推动件挤压膨胀槽，膨胀槽向外扩张将弹性柱挤紧，弹性柱的位置在弹性柱孔内被锁死。具体地，压气体经气道结构进入吹气腔中，将推动件吹起，推动件挤压膨胀槽，膨胀槽向外张开抵紧柱体的内壁，膨胀槽两侧的结构挤压柱体，与柱体的内壁之间具有较大的摩擦力，将弹性柱挤紧，自适应调整的弹性柱的位置在弹性柱孔内被锁死，当节点变形时，弹性柱自身不再发生变形，不会因弹性柱自身变形影响节点的嵌塞稳定性。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (6)

1.一种弹性自适应嵌缝装置，其特征在于，包括：

面板（1），包括相对与所述面板（1）的厚度方向相垂直的中心平面对称分布的两个板主体，所述板主体包括远离所述中心平面的上盖（101）以及靠近所述中心平面的芯板（102），所述上盖（101）上阵列设置有多排多列弹性柱孔（103），所述板主体内阵列分布有与所述弹性柱孔（103）一一对应的弹簧座（104），所述弹簧座（104）的第一端固定设置在所述芯板（102）上，所述弹簧座（104）的第二端位于所述弹性柱孔（103）内且与所述上盖（101）的外表面平齐，所述弹簧座（104）内设置有膨胀槽（105），所述膨胀槽（105）的第一端位于所述弹簧座（104）的第二端处，所述膨胀槽（105）的第二端位于所述弹簧座（104）内，所述弹簧座（104）内设有吹气腔（106），所述吹气腔（106）的第一端延伸至所述弹簧座（104）的第一端处，所述吹气腔（106）的第二端延伸至所述膨胀槽（105）中，所述吹气腔（106）内设有推动件（107），所述推动件（107）能够沿所述吹气腔（106）的长度方向活动，所述推动件（107）适于挤压所述膨胀槽（105）或者挤压所述吹气腔（106）的靠近其第二端的腔壁，所述芯板（102）上设有与所述吹气腔（106）连通的气道结构，所述气道结构包括伸出所述面板（1）的限位气嘴（108）；

弹性柱（2），包括柱体（201）和柱帽（202），所述柱体（201）为中空结构并设置在所述弹簧座（104）外，所述柱帽（202）设置在所述柱体（201）的一端；

弹簧（3），设置在所述柱体（201）内，且一端与所述弹簧座（104）的第二端相抵，另一端与所述柱帽（202）相抵。

2.根据权利要求1所述的弹性自适应嵌缝装置，其特征在于，所述吹气腔（106）为圆台形，所述吹气腔（106）的第二端的面积小于所述吹气腔（106）的第一端的面积，对应的，所述推动件（107）为圆台形，所述推动件（107）的小端的面积稍大于所述吹气腔（106）的第二端的面积，所述推动件（107）的大端的面积小于所述吹气腔（106）的第一端的面积，所述推动件（107）的长度小于所述吹气腔（106）的长度。

3.根据权利要求1所述的弹性自适应嵌缝装置，其特征在于，所述芯板（102）与所述上盖（101）之间形成空腔（109），所述弹簧座（104）位于所述空腔（109）内，所述弹性柱（2）还包括固定设置在所述柱体（201）的远离所述柱帽（202）的一端处的环形柱座（203），所述环形柱座（203）套设在所述弹簧座（104）外且可活动地位于所述空腔（109）的顶壁与底壁之间。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的弹性自适应嵌缝装置，其特征在于，所述膨胀槽（105）为十字形槽。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的弹性自适应嵌缝装置，其特征在于，所述气道结构包括：

子气道（110），与所述吹气腔（106）连通，所述子气道（110）与所述芯板（102）垂直；

支气道（111），设有多条，所述支气道（111）设置在所述中心平面处，每一条所述支气道（111）与处于同一列的所述子气道（110）连通；

主气道（112），设有一条，所述主气道（112）设置在所述中心平面处，所述主气道（112）与多条所述支气道（111）连通，所述主气道（112）与所述支气道（111）垂直，所述限位气嘴（108）与所述主气道（112）相连。

6.一种嵌塞方法，其特征在于，应用于权利要求1-5中任一项所述的弹性自适应嵌缝装置，所述嵌塞方法包括：

S1.选取总厚度稍微大于待嵌塞缝隙的如权利要求1-5中任一项所述的弹性自适应嵌缝装置，将所述弹性自适应嵌缝装置插入待嵌塞缝隙，所述弹性柱（2）与其内部的弹簧（3）被缝隙侧壁压缩；

S2.在限位气嘴（108）上外接气泵向气道结构内输入高压气体，气体进入吹气腔（106），将推动件（107）吹起，推动件（107）挤压膨胀槽（105），膨胀槽（105）向外扩张将弹性柱（2）挤紧，弹性柱（2）的位置在弹性柱孔（103）内被锁死。

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