CN115030590A - 一种框架结构中心人字形支撑抗震性能调整装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种框架结构中心人字形支撑抗震性能调整装置,涉及建筑结构技术领域,其包括柱、梁、底部转动机构、支撑机构、顶部滑动机构、基于地震预警信号的开启控制装置、电磁锁和顶部滑动轨道组件,柱与底部转动机构连接,底部转动机构与支撑机构连接,顶部滑动机构与顶部滑动轨道组件连接,顶部滑动轨道组件与梁连接,基于地震预警信号的开启控制装置的一端与电磁锁连接,另一端与顶部滑动机构连接,电磁锁与顶部滑动机构连接。本发明在平时支撑并不工作,增加结构的使用空间。当地震发生后,支撑装置进入受力状态将显著改善框架结构的抗震性能,极大提高结构的安全,从而保护位于结构内部的人员的生命安全及内部设施的功能完整性。
Description
技术领域
本发明涉及建筑结构技术领域,具体为一种框架结构中心人字形支撑抗震性能调整装置。
背景技术
我国地处两条主要的地震带——欧亚地震带和环太平洋地震带之间,是世界上遭受到地震危害最为严重的国家之一。历史上,在长江三角洲和珠江三角洲曾经多次发生6级以上的强震,在京津环渤海地区,近300年来,平均每44年就发生一次7级以上的大地震。随着城市化进程的加快,大量的国民财富快速的向城市及城市群地区集中。而我国三分之一以上的已建或拟建的城市群位于可能会发生7级以上大地震的地区。而我国城市中占绝大多数的建筑是钢筋混凝土多层和高层建筑,这些建筑具有广泛的使用功能,而建筑的破坏引起的经济损失和人员伤亡将对国家安全和社会稳定造成巨大的冲击。地震是由于地壳岩层处于复杂的应力状态中,随着地壳的不断变化,地应力的作用超过某处岩层的极限强度时,岩层就会发生突然的断裂和错动,从而引起震动,并以弹性波的形式传到地表,引起地表附近的具有一定质量的物体产生惯性力,当物体本身具有的抵抗这种惯性作用的抗震能力不足时,物体发生破坏。
我国历次地震震害均表明:按照以往和现行规范设计的钢筋混凝土为主的多高层建筑在大震作用下往往会出现较严重的损伤,甚至发生倒塌,而结构倒塌的原因主要是结构体系抵抗竖向和水平向地震作用的能力不足,因此增加结构在地震作用下的抗震能力就变得至关重要,因此在结构的建造中增加支撑装置是一种良好的增加结构地震安全的手段,而在柱间设置支撑装置是一种常用手段,但这种设置方式会极大的影响结构内部设施和仪器的布置,也不利于各种人员和交通工具的穿行。
发明内容
本发明的目的在于提供一种框架结构中心人字形支撑抗震性能调整装置,将支撑装置设置于梁柱之间,在非地震情况下,支撑紧靠柱旁放置,地震发生后支撑柱在下端转动装置和上端滑动装置的作用下从初始位置滑动至最终位置,从而形成一种良好的受力状态,极大的增加结构的抗震性能,确保建筑内人员的安全和设施的正常使用,以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种框架结构中心人字形支撑抗震性能调整装置,包括柱、梁、底部转动机构、支撑机构、顶部滑动机构、基于地震预警信号的开启控制装置、电磁锁和顶部滑动轨道组件,所述柱与底部转动机构连接,底部转动机构与支撑机构连接,所述顶部滑动机构与顶部滑动轨道组件连接,顶部滑动轨道组件与梁连接,所述基于地震预警信号的开启控制装置的一端与电磁锁连接,另一端与顶部滑动机构连接,所述电磁锁还与顶部滑动机构连接。
更进一步地,所述底部转动机构包括底铰转轴、底铰耳板、底铰扭转弹簧和底铰转轴盖板,所述底铰耳板与柱连接,所述底铰转轴从底铰耳板中穿入并与底铰耳板抵接,所述底铰扭转弹簧与底铰转轴连接,所述底铰转轴盖板与底铰转轴的端部固定连接。
更进一步地,所述支撑机构包括外套筒、插销、内伸缩杆、外套筒锥头套筒、外套筒端部轴、内伸缩杆端部锥头和内伸缩杆端部轴,所述外套筒端部轴的一端插入底铰转轴,其另一端与外套筒锥头套筒连接,所述外套筒锥头套筒与外套筒连接,所述内伸缩杆的一端置入外套筒内,其另一端与内伸缩杆端部锥头连接,所述内伸缩杆端部轴的一端与内伸缩杆端部锥头连接,其另一端插入顶铰转轴并连接。
更进一步地,所述顶部滑动机构包括顶铰转轴、顶铰耳板和顶部滑槽,所述顶铰转轴从顶铰耳板中穿过并抵接,顶铰耳板与顶部滑槽连接,顶部滑槽与滑动轨道连接。
更进一步地,所述基于地震预警信号的开启控制装置的一端与电磁锁连接,其另一端与顶部滑槽连接,所述电磁锁的内部设置有电磁锁插销,电磁锁插销插入滑动轨道底板内并抵接。
更进一步地,所述顶部滑动轨道组件包括滑动轨道顶板、滑动轨道底板、滑动轨道中间定位板和滑动轨道腹板,所述滑动轨道顶板一端与梁连接,其另一端与滑动轨道腹板连接,所述滑动轨道腹板与滑动轨道底板连接,滑动轨道底板与梁连接,所述滑动轨道中间定位板与滑动轨道的中间位置连接。
更进一步地,所述底部转动机构设置两组,支撑机构设置一组,顶部滑动机构设置两组,基于地震预警信号的开启控制装置设置一组,电磁锁设置两组,顶部滑动轨道组件设置一个。
更进一步地,所述柱设置一组,梁设置一组,底铰转轴设置两组,底铰耳板设置四个,底铰扭转弹簧设置两个,底铰转轴盖板设置两个。
更进一步地,所述外套筒设置两个,插销设置两个,内伸缩杆设置两个,外套筒锥头套筒设置两个,外套筒端部轴设置两个,内伸缩杆端部锥头设置两个,内伸缩杆端部轴设置两个。
更进一步地,所述顶铰转轴设置两个,顶铰耳板设置四个,顶部滑槽设置两个;滑动轨道顶板设置一个,滑动轨道底板设置一个,滑动轨道中间定位板设置一个,滑动轨道腹板设置一个。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
本发明提供的一种框架结构中心人字形支撑抗震性能调整装置,解决了钢筋混凝土结构在非地震情况下支撑处于初始状态,不参与工作,而在地震发生时,基于地震预警信号的开启控制装置能够通过互联网收到地震预警信号或者现场测得的地面运动信号,并判断地震幅值达到一定程度后,向电磁锁发出预警控制信号,电磁锁接收到信号后将电磁锁插销从顶部滑动轨道装置中拔出从而启动底铰扭转弹簧,底铰扭转弹簧施加给支撑装置扭转作用,从而使支撑装置沿滑动轨道从初始位置滑动至最终位置,在滑动轨道中间定位板的作用下实现准确定位,形成最终的受力体系,支撑装置进入受力状态将显著改善框架结构的抗震性能,极大提高结构的安全,从而保护位于结构内部的人员的生命安全及内部设施的功能完整性。
附图说明
图1为本发明的轴测图;
图2为本发明的仰视图;
图3为本发明的对称结构一半的仰视图;
图4为本发明的斜侧视图;
图5为本发明的正视图;
图6为本发明的俯视图;
图7为本发明中支撑机构的正视图;
图8为本发明中支撑机构的俯视图;
图9为本发明中支撑机构的剖面图;
图10为本发明中滑动轨道的俯视图;
图11为本发明中滑动轨道的轴测图;
图12为本发明中顶部滑动机构的轴测图;
图13为本发明中顶部滑动机构的正视图;
图14为本发明中顶部滑动机构的侧视图;
图15为本发明中基于地震预警信号的开启控制装置的电路示意图。
图中:1、柱;2、梁;3、滑动轨道;4、底铰转轴;5、外套筒;6、插销;7、内伸缩杆;8、顶铰转轴;9、顶铰耳板;10、底铰耳板;11、底铰扭转弹簧;12、底铰转轴盖板;13、外套筒锥头套筒;14、外套筒端部轴;15、内伸缩杆端部锥头;16、内伸缩杆端部轴;17、顶部滑槽;18、电磁锁;19、基于地震预警信号的开启控制装置;20、插销外套弹簧;21、滑动轨道顶板;22、滑动轨道底板;23、滑动轨道中间定位板;24、滑动轨道腹板;25、电磁锁插销。
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。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。
请参阅图1-15,本发明实施例中提供一种框架结构中心人字形支撑抗震性能调整装置,包括柱1、梁2、底部转动机构、支撑机构、顶部滑动机构、基于地震预警信号的开启控制装置19、电磁锁18和顶部滑动轨道组件,柱1与底部转动机构连接,底部转动机构与支撑机构连接,顶部滑动机构与顶部滑动轨道组件连接,顶部滑动轨道组件与梁2连接,所述基于地震预警信号的开启控制装置19的一端与电磁锁18连接,另一端与顶部滑动机构连接,所述电磁锁18还与顶部滑动机构连接。本发明实施例中的基于地震预警信号的开启控制装置19能够通过互联网收到地震预警信号或者现场测得的地面运动信号(包括地震引起的加速度、速度和位移),并判断地震幅值达到一定程度后,向电磁锁18发出电流,电磁锁18接收到电流后将电磁锁插销25从顶部滑动轨道组件中拔出,从而启动底铰扭转弹簧11,底铰扭转弹簧11将支撑机构从初始状态沿滑动轨道3滑动至最终状态,支撑机构进入受力状态将显著改善框架结构的抗震性能,极大提高结构的安全,从而保护位于结构内部的人员的生命安全及内部设施的功能完整性。
在上述实施例中,底部转动机构包括底铰转轴4、底铰耳板10、底铰扭转弹簧11和底铰转轴盖板12,所述底铰耳板10与柱1连接,所述底铰转轴4从底铰耳板10中穿入并与底铰耳板10抵接,所述底铰扭转弹簧11与底铰转轴4连接,所述底铰转轴盖板12与底铰转轴4的端部固定连接;支撑机构包括外套筒5、插销6、内伸缩杆7、外套筒锥头套筒13、外套筒端部轴14、内伸缩杆端部锥头15和内伸缩杆端部轴16,所述外套筒端部轴14的一端插入底铰转轴4,其另一端与外套筒锥头套筒13连接,所述外套筒锥头套筒13与外套筒5连接,所述内伸缩杆7的一端置入外套筒5内,其另一端与内伸缩杆端部锥头15连接,所述内伸缩杆端部轴16的一端与内伸缩杆端部锥头15连接,其另一端插入顶铰转轴8并连接;顶部滑动机构包括顶铰转轴8、顶铰耳板9和顶部滑槽17,所述顶铰转轴8从顶铰耳板9中穿过并抵接,顶铰耳板9与顶部滑槽17连接,顶部滑槽17与滑动轨道3连接;基于地震预警信号的开启控制装置19的一端与电磁锁18连接,其另一端与顶部滑槽17连接,所述电磁锁18的内部设置有电磁锁插销25,电磁锁插销25插入滑动轨道底板22内并抵接;顶部滑动轨道组件包括滑动轨道顶板21、滑动轨道底板22、滑动轨道中间定位板23和滑动轨道腹板24,所述滑动轨道顶板21一端与梁2连接,其另一端与滑动轨道腹板24连接,所述滑动轨道腹板24与滑动轨道底板22连接,滑动轨道底板22与梁2连接,所述滑动轨道中间定位板23与滑动轨道3的中间位置连接。
本发明实施例中的底部转动机构设置两组,支撑机构设置一组,顶部滑动机构设置两组,基于地震预警信号的开启控制装置19设置一组,电磁锁18设置两组,顶部滑动轨道组件设置一个;柱1设置一组,梁2设置一组,底铰转轴4设置两组,底铰耳板10设置四个,底铰扭转弹簧11设置两个,底铰转轴盖板12设置两个;外套筒5设置两个,插销6设置两个,内伸缩杆7设置两个,外套筒锥头套筒13设置两个,外套筒端部轴14设置两个,内伸缩杆端部锥头15设置两个,内伸缩杆端部轴16设置两个;顶铰转轴8设置两个,顶铰耳板9设置四个,顶部滑槽17设置两个;滑动轨道顶板21设置一个,滑动轨道底板22设置一个,滑动轨道中间定位板23设置一个,滑动轨道腹板24设置一个。
工作原理:本发明提供的一种框架结构中心人字形支撑抗震性能调整装置,基于地震预警信号的开启控制装置19能够通过互联网收到地震预警信号或者现场测得的地面运动信号,并判断地震幅值达到一定程度后,向电磁锁18发出预警控制信号,电磁锁18接收到信号后将电磁锁插销25从滑动轨道顶板21中拔出,插销6同样在插销外套弹簧20的弹力作用下拔出,而底铰扭转弹簧11启动后施加给外套筒5扭转作用,从而使得内伸缩杆7伸长并沿滑动轨道3从初始位置滑动至最终位置,在在滑动轨道中间定位板23的作用下实现准确定位,形成最终的受力体系,支撑机构进入受力状态将显著改善框架结构的抗震性能,极大提高结构的安全,从而保护位于结构内部的人员的生命安全及内部设施的功能完整性,而在地震发生后,可以手动旋转底铰扭转弹簧11,从而带动外套筒5恢复到初始位置。
综上所述:本发明提供的一种框架结构中心人字形支撑抗震性能调整装置,将支撑机构设置于柱1、梁2之间,在非地震情况下,支撑紧靠柱1旁放置,地震发生后支撑柱在底部转动机构和顶部滑动机构的作用下从初始位置滑动至最终位置,从而形成一种良好的受力状态,极大的增加结构的抗震性能,确保建筑内人员的安全和设施的正常使用。
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披露的技术范围内,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 (10)
1.一种框架结构中心人字形支撑抗震性能调整装置,其特征在于,包括柱(1)、梁(2)、底部转动机构、支撑机构、顶部滑动机构、基于地震预警信号的开启控制装置(19)、电磁锁(18)和顶部滑动轨道组件,所述柱(1)与底部转动机构连接,底部转动机构与支撑机构连接,所述顶部滑动机构与顶部滑动轨道组件连接,顶部滑动轨道组件与梁(2)连接,所述基于地震预警信号的开启控制装置(19)的一端与电磁锁(18)连接,另一端与顶部滑动机构连接,所述电磁锁(18)还与顶部滑动机构连接。
2.如权利要求1所述的一种框架结构中心人字形支撑抗震性能调整装置,其特征在于:所述底部转动机构包括底铰转轴(4)、底铰耳板(10)、底铰扭转弹簧(11)和底铰转轴盖板(12),所述底铰耳板(10)与柱(1)连接,所述底铰转轴(4)从底铰耳板(10)中穿入并与底铰耳板(10)抵接,所述底铰扭转弹簧(11)与底铰转轴(4)连接,所述底铰转轴盖板(12)与底铰转轴(4)的端部固定连接。
3.如权利要求2所述的一种框架结构中心人字形支撑抗震性能调整装置,其特征在于:所述支撑机构包括外套筒(5)、插销(6)、内伸缩杆(7)、外套筒锥头套筒(13)、外套筒端部轴(14)、内伸缩杆端部锥头(15)和内伸缩杆端部轴(16),所述外套筒端部轴(14)的一端插入底铰转轴(4),其另一端与外套筒锥头套筒(13)连接,所述外套筒锥头套筒(13)与外套筒(5)连接,所述内伸缩杆(7)的一端置入外套筒(5)内,其另一端与内伸缩杆端部锥头(15)连接,所述内伸缩杆端部轴(16)的一端与内伸缩杆端部锥头(15)连接,其另一端插入顶铰转轴(8)并连接。
4.如权利要求3所述的一种框架结构中心人字形支撑抗震性能调整装置,其特征在于:所述顶部滑动机构包括顶铰转轴(8)、顶铰耳板(9)和顶部滑槽(17),所述顶铰转轴(8)从顶铰耳板(9)中穿过并抵接,顶铰耳板(9)与顶部滑槽(17)连接,顶部滑槽(17)与滑动轨道(3)连接。
5.如权利要求4所述的一种框架结构中心人字形支撑抗震性能调整装置,其特征在于:所述基于地震预警信号的开启控制装置(19)的一端与电磁锁(18)连接,其另一端与顶部滑槽(17)连接,所述电磁锁(18)的内部设置有电磁锁插销(25),电磁锁插销(25)插入滑动轨道底板(22)内并抵接。
6.如权利要求5所述的一种框架结构中心人字形支撑抗震性能调整装置,其特征在于:所述顶部滑动轨道组件包括滑动轨道顶板(21)、滑动轨道底板(22)、滑动轨道中间定位板(23)和滑动轨道腹板(24),所述滑动轨道顶板(21)一端与梁(2)连接,其另一端与滑动轨道腹板(24)连接,所述滑动轨道腹板(24)与滑动轨道底板(22)连接,滑动轨道底板(22)与梁(2)连接,所述滑动轨道中间定位板(23)与滑动轨道(3)的中间位置连接。
7.如权利要求1所述的一种框架结构中心人字形支撑抗震性能调整装置,其特征在于:所述底部转动机构设置两组,支撑机构设置一组,顶部滑动机构设置两组,基于地震预警信号的开启控制装置(19)设置一组,电磁锁(18)设置两组,顶部滑动轨道组件设置一个。
8.如权利要求2所述的一种框架结构中心人字形支撑抗震性能调整装置,其特征在于:所述柱(1)设置一组,梁(2)设置一组,底铰转轴(4)设置两组,底铰耳板(10)设置四个,底铰扭转弹簧(11)设置两个,底铰转轴盖板(12)设置两个。
9.如权利要求3所述的一种框架结构中心人字形支撑抗震性能调整装置,其特征在于:所述外套筒(5)设置两个,插销(6)设置两个,内伸缩杆(7)设置两个,外套筒锥头套筒(13)设置两个,外套筒端部轴(14)设置两个,内伸缩杆端部锥头(15)设置两个,内伸缩杆端部轴(16)设置两个。
10.如权利要求6所述的一种框架结构中心人字形支撑抗震性能调整装置,其特征在于:所述顶铰转轴(8)设置两个,顶铰耳板(9)设置四个,顶部滑槽(17)设置两个;滑动轨道顶板(21)设置一个,滑动轨道底板(22)设置一个,滑动轨道中间定位板(23)设置一个,滑动轨道腹板(24)设置一个。
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