CN116189524A - 一种用于建筑设计的抗震模拟台及模拟方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于建筑设计的抗震模拟台及模拟方法，应用在建筑地震模拟技术领域，本发明通过设置模拟台结构，使之产生试验要求的位移、速度和加速度，模拟地震时产生的作用力对建筑模型造成的结构损坏情况，通过轴流风机、模型承载结构和传动结构的配合使用下，可以模拟地震与大风天气建筑结构的受力和承载性能，使得可以模拟建筑在极端情况下的受力情况，且还可模拟不同建筑间距之间的风力受力情景，试验出建筑的多种受力结果。
Description
技术领域
本发明属于建筑地震模拟技术领域，特别涉及一种用于建筑设计的抗震模拟台及模拟方法。
背景技术
受限于建筑在地震时的受力情况，将会面临各种情况，但不仅限于一下提出的一种，更具体的是，尤其为在处于地震带的沿海城市，由于沿海城市受海洋洋流的作用下，极易出现大风天气，而且风力和地震波作用于建筑结构的受力点和情况不同；
结合上述问题切入点会发现，目前市场上的现有抗震模拟台在进行使用的时候，很难同时去规避以上提出的问题，并且，即便是能够进行解决，也需要分开进行模拟，从而无法达到我们所期望的效果，故而，我们提出了一种在进行使用的时候，能够同时对建筑进行直接地震和大风天气下的模拟工作的用于建筑设计的抗震模拟台及模拟方法。
发明内容
本发明的目的在于针对现有的一种用于建筑设计的抗震模拟台，其优点是通过设置模拟台结构，使之产生试验要求的位移、速度和加速度，模拟地震时产生的作用力对建筑模型造成的结构损坏情况，通过轴流风机、模型承载结构和传动结构的配合使用下，可以模拟地震与大风天气建筑结构的受力和承载性能，使得可以模拟建筑在极端情况下的受力情况，且还可模拟不同建筑间距之间的风力受力情景，试验出建筑的多种受力结果。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种用于建筑设计的抗震模拟台，包括地基、模拟台结构和轴流风机，所述模拟台结构栓接在地基的内部，所述轴流风机栓接在地基顶部的右侧，所述模拟台结构包括钢台面，所述钢台面的两侧均和底部分别转动连接有水平作动器和竖直作动器，所述水平作动器和竖直作动器靠近地基内壁的一侧均转动连接有锚固组件，所述锚固组件设置在地基的内部，所述钢台面的顶部栓接有模型承载结构，所述模型承载结构包括调整机构，所述调整机构与钢台面栓接，所述调整机构的内部焊接有转动机构，所述转动机构延伸至钢台面的内部，所述地基内部的后侧设置有传动结构，所述传动结构与转动机构配合使用。
本发明进一步设置为：所述锚固组件包括第一固定板，所述第一固定板靠近水平作动器和竖直作动器的一侧分别与水平作动器和竖直作动器转动连接，所述第一固定板靠近地基内壁的一侧焊接有连接杆，所述连接杆远离第一固定板的一侧焊接有第二固定板，所述第一固定板、第二固定板和连接杆与地基一体浇注成型。
本发明进一步设置为：底部所述第一固定板和第二固定板的数量均为四个，顶部所述第一固定板和底部第二固定板相对的一侧之间分别栓接有加强杆。
本发明进一步设置为：所述水平作动器和竖直作动器靠近第一固定板和钢台面的一侧均栓接有球铰结构，所述水平作动器和竖直作动器分别通过球铰结构与第一固定板和钢台面转动连接。
本发明进一步设置为：所述调整机构包括承载台，所述承载台与钢台面栓接，所述承载台的内部滑动连接有承载块，所述承载台的底部转动连接有转动块，所述转动块的底部转动连接有曲柄，所述曲柄靠近承载块的一侧与承载块转动连接，所述转动块套接在转动机构的表面。
本发明进一步设置为：所述承载块的数量为四个，且呈环形滑动连接在承载台的内部，所述承载台的内部开设有与承载块配合使用的滑动槽，所述滑动槽靠近承载块的一侧开设有与承载块配合使用的限制槽。
本发明进一步设置为：所述曲柄旋转方向为同向设置，所述承载块的内部开设有安装孔。
本发明进一步设置为：所述转动机构包括转轴，所述转轴焊接在转动块的内部，所述转轴的底部延伸至钢台面的内部并套接有第一锥齿轮，所述第一锥齿轮的左侧啮合有第二锥齿轮，所述第二锥齿轮的内部插接有花键轴，所述花键轴与传动结构配合使用，所述花键轴的表面套接有稳定块，所述稳定块与钢台面的内壁焊接。
本发明进一步设置为：所述传动结构包括第一减速电机，所述第一减速电机栓接在地基的内部，所述第一减速电机的输出端栓接有螺杆，所述螺杆的表面螺纹连接有螺块，所述螺块的顶部栓接有第二减速电机，所述第二减速电机的输出端栓接有传动轴，所述传动轴的表面套接有花键套，所述花键套与花键轴配合使用。
一种用于建筑设计的抗震模拟台模拟方法，包括以下步骤：
S1.在进行常规建筑地震模拟时，预先设置水平作动器和竖直作动器的运行参数，使水平作动器和竖直作动器对钢台面完成对钢台面的各个自由度同时进行位移、速度和加速度的控制，使之产生试验要求的位移、速度和加速度，模拟地震时产生的作用力对建筑模型造成的结构损坏情况，并由各类传感器记录数据；
S2.在进行非常规建筑地震模拟时，如大风天气时，通过模拟台结构结合轴流风机模拟地震与大风天气建筑结构的受力和承载性能，使得可以模拟建筑在极端情况下的受力情况，同时调整机构、转动机构和传动结构的配合使用下，可以使建筑模型之间的间距调整，模拟不同建筑间距之间的风力受力情景，可以试验出建筑的多种受力结果，并且还可同时对不同材质构成的建筑进行模拟测试。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、通过设置模拟台结构，通过水平作动器、竖直作动器和钢台面的配合使用下，可以使水平作动器和竖直作动器对钢台面完成对钢台面的各个自由度同时进行位移、速度和加速度的控制，使之产生试验要求的位移、速度和加速度，模拟地震时产生的作用力对建筑模型造成的结构损坏情况；
2、通过设置型承载结构和传动结构，通过调整机构和转动机构的配合使用下，在传动结构的作用下，使转动机构带动调整机构工作，使调整机构上安装的多个建筑模型之间的间距进行调整，并结合轴流风机，模拟地震与大风天气建筑结构的受力和承载性能，使得可以模拟建筑在极端情况下的受力情况，并且还可调整建筑模型之间不同间距，模拟不同间距下的风力受力情况。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明的模拟台结构示意图；
图3是本发明的锚固组件结构示意图；
图4是本发明的地基侧视图；
图5是本发明的调整机构结构示意图；
图6是本发明的图5中A处放大图；
图7是本发明的传动结构示意图；
图8是本发明的模拟方法流程图。
附图标记：1、地基；2、模拟台结构；201、钢台面；202、水平作动器；203、竖直作动器；204、锚固组件；2041、第一固定板；2042、第二固定板；2043、连接杆；3、轴流风机；4、模型承载结构；401、调整机构；4011、承载台；4012、承载块；4013、转动块；4014、曲柄；402、转动机构；4021、转轴；4022、第一锥齿轮；4023、第二锥齿轮；4024、花键轴；4025、稳定块；5、传动结构；501、第一减速电机；502、螺杆；503、螺块；504、第二减速电机；505、传动轴；506、花键套；6、加强杆；7、球铰结构；8、滑动槽；9、限制槽。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例1：
参考图1-3，一种用于建筑设计的抗震模拟台，包括地基1、模拟台结构2，模拟台结构2栓接在地基1的内部，轴流风机3栓接在地基1顶部的右侧，模拟台结构2包括钢台面201，钢台面201的两侧均和底部分别转动连接有水平作动器202和竖直作动器203，水平作动器202和竖直作动器203靠近地基1内壁的一侧均转动连接有锚固组件204，锚固组件204设置在地基1的内部，通过设置模拟台结构2，通过水平作动器202、竖直作动器203和钢台面201的配合使用下，可以使水平作动器202和竖直作动器203对钢台面201完成对钢台面201的各个自由度同时进行位移、速度和加速度的控制，使之产生试验要求的位移、速度和加速度，模拟地震时产生的作用力对建筑模型造成的结构损坏情况。
如图2所示，锚固组件204包括第一固定板2041，第一固定板2041靠近水平作动器202和竖直作动器203的一侧分别与水平作动器202和竖直作动器203转动连接，第一固定板2041靠近地基1内壁的一侧焊接有连接杆2043，连接杆2043远离第一固定板2041的一侧焊接有第二固定板2042，第一固定板2041、第二固定板2042和连接杆2043与地基1一体浇注成型，通过设置锚固组件204，通过第一固定板2041、第二固定板2042和连接杆2043的配合使用下，并通过第一固定板2041、第二固定板2042和连接杆2043与地基1一体浇注成型，可以对模拟台结构2的运行增加稳固性，使模拟台结构2可以稳定的运行。
如图3所示，底部第一固定板2041和第二固定板2042的数量均为四个，顶部第一固定板2041和底部第二固定板2042相对的一侧之间分别栓接有加强杆6，通过将底部第一固定板2041和第二固定板2042的数量设置为四个，并通过顶部第一固定板2041和底部第二固定板2042相对的一侧之间分别栓接有加强杆6，可以提高多个第一固定板2041和第二固定板2042之间的连接强度，使其成为一个整体，分担作用力。
如图3所示，水平作动器202和竖直作动器203靠近第一固定板2041和钢台面201的一侧均栓接有球铰结构7，水平作动器202和竖直作动器203分别通过球铰结构7与第一固定板2041和钢台面201转动连接，通过设置球铰结构7，可以实现水平作动器202和竖直作动器203与钢台面201和第一固定板2041之间的转动连接，便于水平作动器202和竖直作动器203完成对钢台面201的各个自由度同时进行位移、速度和加速度的控制。
使用过程简述：使水平作动器202和竖直作动器203分别通过球铰结构7与第一固定板2041和钢台面201进行连接，在将建筑模型安装在承载块4012上进行常规地震模拟，预先设置水平作动器202和竖直作动器203的运行参数，使水平作动器202和竖直作动器203对钢台面201完成对钢台面201的各个自由度同时进行位移、速度和加速度的控制，使之产生试验要求的位移、速度和加速度，模拟地震时产生的作用力对建筑模型造成的结构损坏情况，并由各类传感器记录数据，同时还可在承载块4012上安装不同材质的建筑模型，模拟不同材质下建筑结构的受力和损坏情况。
实施例2：
参考图4-7，轴流风机3栓接在地基1顶部的右侧，钢台面201的顶部栓接有模型承载结构4，模型承载结构4包括调整机构401，调整机构401与钢台面201栓接，调整机构401的内部焊接有转动机构402，转动机构402延伸至钢台面201的内部，地基1内部的后侧设置有传动结构5，传动结构5与转动机构402配合使用，通过设置模型承载结构4和传动结构5，通过调整机构401和转动机构402的配合使用下，在传动结构5的作用下，使转动机构402带动调整机构401工作，使调整机构401上安装的多个建筑模型之间的间距进行调整，并结合轴流风机3，模拟地震与大风天气建筑结构的受力和承载性能，使得可以模拟建筑在极端情况下的受力情况，并且还可调整建筑模型之间不同间距，模拟不同间距下的风力受力情况。
如图5所示，调整机构401包括承载台4011，承载台4011与钢台面201栓接，承载台4011的内部滑动连接有承载块4012，承载台4011的底部转动连接有转动块4013，转动块4013的底部转动连接有曲柄4014，曲柄4014靠近承载块4012的一侧与承载块4012转动连接，转动块4013套接在转动机构402的表面，通过设置调整机构401，通过在承载块4012上安装建筑模型，可以在转动机构402的作用下，使转动块4013转动，同时在曲柄4014分别与转动块4013和承载块4012的转动连接下，可以使多个承载块4012同步相对或相反移动，完成对建筑模型之间的间距调整，便于进行不同间距下风力对建筑模型的受力情况，并且还可在承载块4012上安装不同材质的建筑模型，可同时进行不同材质下建筑模型的受力情况，提高模拟的灵活性、便捷性以及多样性，从而可得出精确的数据。
如图6所示，承载块4012的数量为四个，且呈环形滑动连接在承载台4011的内部，承载台4011的内部开设有与承载块4012配合使用的滑动槽8，滑动槽8靠近承载块4012的一侧开设有与承载块4012配合使用的限制槽9，通过滑动槽8和限制槽9，可以限制承载块4012的滑动方向，同时达到了提高承载块4012滑动过程中的平稳性。
如图5所示，曲柄4014旋转方向为同向设置，承载块4012的内部开设有安装孔，通过曲柄4014旋转方向为同向设置，可以便于转动块4013同时带动承载块4012同步相对或相反移动，通过设置安装孔，可以便于将建筑模型安装在承载块4012上。
如图4所示，转动机构402包括转轴4021，转轴4021焊接在转动块4013的内部，转轴4021的底部延伸至钢台面201的内部并套接有第一锥齿轮4022，第一锥齿轮4022的左侧啮合有第二锥齿轮4023，第二锥齿轮4023的内部插接有花键轴4024，花键轴4024与传动结构5配合使用，花键轴4024的表面套接有稳定块4025，稳定块4025与钢台面201的内壁焊接，通过设置转动机构402，通过转轴4021、第一锥齿轮4022、第二锥齿轮4023、花键轴4024和稳定块4025的配合使用下，花键轴4024会在传动结构5的作用下使其转动，并通过第二锥齿轮4023带动第一锥齿轮4022转动，从而使转轴4021带动转动块4013转动，使承载块4012同步相对或相反移动，完成对建筑模型之间的间距调整。
如图7所示，传动结构5包括第一减速电机501，第一减速电机501栓接在地基1的内部，第一减速电机501的输出端栓接有螺杆502，螺杆502的表面螺纹连接有螺块503，螺块503的顶部栓接有第二减速电机504，第二减速电机504的输出端栓接有传动轴505，传动轴505的表面套接有花键套506，花键套506与花键轴4024配合使用，通过设置传动结构5，在需调整建筑模型间距调整时，可通过第一减速电机501带动螺杆502转动，通过螺块503与螺杆502的螺纹连接下，螺块503带动第二减速电机504向钢台面201的方向移动，直至花键套506与花键轴4024连接为止，在通过第二减速电机504带动传动轴505和花键套506带动花键轴4024进行转动，从而便于实现建筑模型之间的间距调整。
使用过程简述：在进行非常规建筑地震模拟时，如大风天气时，通过模拟台结构2结合轴流风机3模拟地震与大风天气同时产生下建筑结构的受力和承载性能，得出建筑模型在极端情况下的受力情况，并且通过第一减速电机501带动螺杆502转动，通过螺块503与螺杆502的螺纹连接下，螺块503带动第二减速电机504向钢台面201的方向移动，直至花键套506与花键轴4024连接为止，在通过第二减速电机504带动传动轴505和花键套506带动花键轴4024进行转动，并通过第二锥齿轮4023带动第一锥齿轮4022转动，从而使转轴4021带动转动块4013转动，在曲柄4014的转动连接下，使承载块4012同步相对或相反移动在滑动槽8和限制槽9内移动，对建筑模型之间的间距进行调整，每调整一次模拟一次并记录数据，直至完成需要的模拟情况。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (10)
1.一种用于建筑设计的抗震模拟台，包括地基（1）、模拟台结构（2）和轴流风机（3），其特征在于：所述模拟台结构（2）栓接在地基（1）的内部，所述轴流风机（3）栓接在地基（1）顶部的右侧，所述模拟台结构（2）包括钢台面（201），所述钢台面（201）的两侧均和底部分别转动连接有水平作动器（202）和竖直作动器（203），所述水平作动器（202）和竖直作动器（203）靠近地基（1）内壁的一侧均转动连接有锚固组件（204），所述锚固组件（204）设置在地基（1）的内部，所述钢台面（201）的顶部栓接有模型承载结构（4），所述模型承载结构（4）包括调整机构（401），所述调整机构（401）与钢台面（201）栓接，所述调整机构（401）的内部焊接有转动机构（402），所述转动机构（402）延伸至钢台面（201）的内部，所述地基（1）内部的后侧设置有传动结构（5），所述传动结构（5）与转动机构（402）配合使用。
2.根据权利要求1所述的一种用于建筑设计的抗震模拟台，其特征在于：所述锚固组件（204）包括第一固定板（2041），所述第一固定板（2041）靠近水平作动器（202）和竖直作动器（203）的一侧分别与水平作动器（202）和竖直作动器（203）转动连接，所述第一固定板（2041）靠近地基（1）内壁的一侧焊接有连接杆（2043），所述连接杆（2043）远离第一固定板（2041）的一侧焊接有第二固定板（2042），所述第一固定板（2041）、第二固定板（2042）和连接杆（2043）与地基（1）一体浇注成型。
3.根据权利要求2所述的一种用于建筑设计的抗震模拟台，其特征在于：底部所述第一固定板（2041）和第二固定板（2042）的数量均为四个，顶部所述第一固定板（2041）和底部第二固定板（2042）相对的一侧之间分别栓接有加强杆（6）。
4.根据权利要求2所述的一种用于建筑设计的抗震模拟台，其特征在于：所述水平作动器（202）和竖直作动器（203）靠近第一固定板（2041）和钢台面（201）的一侧均栓接有球铰结构（7），所述水平作动器（202）和竖直作动器（203）分别通过球铰结构（7）与第一固定板（2041）和钢台面（201）转动连接。
5.根据权利要求1所述的一种用于建筑设计的抗震模拟台，其特征在于：所述调整机构（401）包括承载台（4011），所述承载台（4011）与钢台面（201）栓接，所述承载台（4011）的内部滑动连接有承载块（4012），所述承载台（4011）的底部转动连接有转动块（4013），所述转动块（4013）的底部转动连接有曲柄（4014），所述曲柄（4014）靠近承载块（4012）的一侧与承载块（4012）转动连接，所述转动块（4013）套接在转动机构（402）的表面。
6.根据权利要求5所述的一种用于建筑设计的抗震模拟台，其特征在于：所述承载块（4012）的数量为四个，且呈环形滑动连接在承载台（4011）的内部，所述承载台（4011）的内部开设有与承载块（4012）配合使用的滑动槽（8），所述滑动槽（8）靠近承载块（4012）的一侧开设有与承载块（4012）配合使用的限制槽（9）。
7.根据权利要求5所述的一种用于建筑设计的抗震模拟台，其特征在于：所述曲柄（4014）旋转方向为同向设置，所述承载块（4012）的内部开设有安装孔。
8.根据权利要求5所述的一种用于建筑设计的抗震模拟台，其特征在于：所述转动机构（402）包括转轴（4021），所述转轴（4021）焊接在转动块（4013）的内部，所述转轴（4021）的底部延伸至钢台面（201）的内部并套接有第一锥齿轮（4022），所述第一锥齿轮（4022）的左侧啮合有第二锥齿轮（4023），所述第二锥齿轮（4023）的内部插接有花键轴（4024），所述花键轴（4024）与传动结构（5）配合使用，所述花键轴（4024）的表面套接有稳定块（4025），所述稳定块（4025）与钢台面（201）的内壁焊接。
9.根据权利要求8所述的一种用于建筑设计的抗震模拟台，其特征在于：所述传动结构（5）包括第一减速电机（501），所述第一减速电机（501）栓接在地基（1）的内部，所述第一减速电机（501）的输出端栓接有螺杆（502），所述螺杆（502）的表面螺纹连接有螺块（503），所述螺块（503）的顶部栓接有第二减速电机（504），所述第二减速电机（504）的输出端栓接有传动轴（505），所述传动轴（505）的表面套接有花键套（506），所述花键套（506）与花键轴（4024）配合使用。
10.一种用于建筑设计的抗震模拟台模拟方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1.在进行常规建筑地震模拟时，预先设置水平作动器（202）和竖直作动器（203）的运行参数，使水平作动器（202）和竖直作动器（203）对钢台面（201）完成对钢台面（201）的各个自由度同时进行位移、速度和加速度的控制，使之产生试验要求的位移、速度和加速度，模拟地震时产生的作用力对建筑模型造成的结构损坏情况，并由各类传感器记录数据；
S2.在进行非常规建筑地震模拟时，如大风天气时，通过模拟台结构（2）结合轴流风机（3）模拟地震与大风天气建筑结构的受力和承载性能，使得可以模拟建筑在极端情况下的受力情况，同时调整机构（401）、转动机构（402）和传动结构（5）的配合使用下，可以使建筑模型之间的间距调整，模拟不同建筑间距之间的风力受力情景，可以试验出建筑的多种受力结果，并且还可同时对不同材质构成的建筑进行模拟测试。
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