CN117230910A - 一种高层建筑物智能减震装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及减震装置技术领域，公开了一种高层建筑物智能减震装置，包括质量轮盘、与质量轮盘同心设置的齿轮组件，和用于对质量轮盘往复摆动进行导向的导轨组件，导轨组件包括上导轨和与上导轨呈等间距设置的下导轨。该高层建筑物智能减震装置，通过设置上导轨、下导轨、斜导向组件和翻板组件等，在质量轮盘摆动频率和高层建筑的震动频率不处于同一区间内时，无需电力控制，便能够使得质量轮盘完成在上导轨和下导轨之间的切换，从而调整质量轮盘的摆动频率，使得质量轮盘的摆动频率与高层建筑的震动频率处于同一区间内，从而使得高层建筑获得更好的减震效果，减小高层建筑的摆动幅度。

Description

一种高层建筑物智能减震装置

技术领域

本发明涉及减震装置技术领域，具体为一种高层建筑物智能减震装置。

背景技术

质量调谐阻尼器是高层建筑物在进行减震时经常时候的一种减震装置，可分为滑轨式和悬挂式两种形式，悬挂式主要利用钢绳结构将重的质量块悬挂，滑轨式主要利用滚动的质量圆盘利用自身转动惯量在导轨上的转动，使其提供出高出自身重量数倍的等效质量配合耗能组件来达到预期的减震效果。

现有的滑轨式的质量调谐阻尼器的滑轨多为尺寸大小固定的轨道结构，因此质量轮盘在轨道上方滚动时只能获得一个震动频率，若该震动频率与高层建筑物受外力作用下的震动频率不接近，则并不能发挥出良好的减震效果。针对此问题，现有技术有通过传感器检测高层建筑物的震动频率，通过得出的检测数据反馈至电脑来调节相对应的轨道直径，此方法固然理论可行，但实际情况中遭遇极端的自然灾害时（台风或地震）时，电力系统往往处于瘫痪状态，因此也就无法完成对轨道直径的调节改变，达不到所预期的对高层建筑物的减震效果。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种高层建筑物智能减震装置，能够根据高层建筑物的震动频率自适应的调整与质量轮盘所配合的滑轨，无需电力调节控制，稳定可靠。

本发明技术方案如下：

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种高层建筑物智能减震装置，包括质量轮盘、与质量轮盘同心设置的齿轮组件，和用于对质量轮盘往复摆动进行导向的导轨组件，所述导轨组件包括上导轨和与上导轨呈等间距设置的下导轨，上导轨的两端对称开设有U型槽口，上导轨的弧形下表面且与U型槽口的右内侧面相切位置固定设有固定斜板，固定斜板远离上导轨的一端与下导轨固定连接，上导轨的弧形下表面且位于两个固定斜板之间位置对称设有两个斜导向组件，上导轨的弧形上表面且位于两个U型槽口之间位置开设有斜槽口，斜槽口中转动设有翻板组件。

可选的，所述齿轮组件包括中心轴和导向齿轮，导向齿轮固定安装在中心轴上。

可选的，所述上导轨和下导轨的弧形上表面均具有和导向齿轮啮合配合的导向齿组，上导轨和下导轨之间的间距与导向齿轮的齿顶圆直径适配。

可选的，所述斜导向组件包括活动斜板、第一固定杆和端座，端座固定安装在上导轨的两侧面，第一固定杆固定安装在两个端座之间，活动斜板的上端与第一固定杆转动连接，活动斜板靠近下导轨中心位置的弧形上表面与下导轨的弧形上表面呈相切设置。

可选的，所述翻板组件包括第二固定杆和翻转板，第二固定杆固定安装在斜槽口中，第二固定杆与翻转板转动连接，翻转板的上表面具有与导向齿组相适配的部分齿组。

可选的，所述翻板组件还包括固定设于翻转板远离第二固定杆一端端面位置处的凸头，凸头抵接在凹槽中，凹槽开设在上导轨的上表面且与凸头相适配的位置。

可选的，所述上导轨和下导轨的两端固定连接有连接架，连接架的上表面两端固定连接有侧连接板；

可选的，所述导向齿组和导向齿轮的齿形均为直齿。

可选的，所述上导轨的侧面和连接架的侧面之间设置有第二加强板组。

可选的，所述下导轨的侧面和上导轨的侧面之间设置有第一加强板组。

当高层建筑的震动频率与用于减震的质量轮盘的摆动频率比值为0.8-1之间时，则表明高层建筑物和质量轮盘的摆动频率处于同一区间内，此时质量轮盘便能够发挥好的减震效果。

本发明提供了一种高层建筑物智能减震装置，具备以下有益效果：

该高层建筑物智能减震装置，通过设置上导轨、下导轨、斜导向组件和翻板组件等，在质量轮盘摆动频率和高层建筑的震动频率不处于同一区间内时，无需电力控制，便能够使得质量轮盘完成在上导轨和下导轨之间的切换，从而调整质量轮盘的摆动频率，使得质量轮盘的摆动频率与高层建筑的震动频率处于同一区间内，从而使得高层建筑获得更好的减震效果，减小高层建筑的摆动幅度。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明主视结构示意图；

图3为上导轨和下导轨连接示意图；

图4为上导轨和下导轨部分剖视示意图；

图5为图4中A处结构放大示意图；

图6为质量轮盘第一状态示意图；

图7为质量轮盘第二状态示意图。

图中：1、质量轮盘；2、中心轴；3、导向齿轮；4、上导轨；5、翻转板；6、U型槽口；7、固定斜板；8、下导轨；9、活动斜板；10、第一固定杆；11、端座；12、斜槽口；13、第二固定杆；14、连接架；15、侧连接板；16、第一加强板组；17、第二加强板组；18、凸头；19、凹槽。

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。

请参阅图1至图7，本发明提供一种技术方案：一种高层建筑物智能减震装置，包括质量轮盘1、与质量轮盘1同心设置的齿轮组件，齿轮组件包括中心轴2和导向齿轮3，导向齿轮3固定安装在中心轴2的外周面上，和用于对质量轮盘1往复摆动进行导向的导轨组件。

导轨组件包括上导轨4和与上导轨4呈等间距设置的下导轨8，根据摆动类质量块的频率计算公式可知，质量轮盘1摆动的中心与质量轮盘1自身的中心点之间的距离L越大，则质量轮盘1的摆动频率越大，如图6所示，此时质量轮盘1摆动中心与质量轮盘1自身中心点之间的距离为L1，如图7所示，此时质量轮盘1摆动中心与质量轮盘1自身中心点之间的距离为L2，L2大于L1，因此处于下导轨8时，质量轮盘1能够获得更大的摆动频率，位于质量轮盘1两侧的上导轨4和下导轨8的内侧面与质量轮盘1的侧面滚动配合，在于对质量轮盘1进行轴向的限位，避免质量轮盘1在滚动过程中移位，上导轨4和下导轨8的弧形上表面均具有和导向齿轮3啮合配合的导向齿组，翻转板5的上表面具有与导向齿组相适配的部分齿组，上导轨4和下导轨8之间等距的距离与导向齿轮3的齿顶圆直径相适配，设置导向齿组合和部分齿组的目的在于为导向齿轮3的移动进行导向，同时利用齿轮啮合则无需上导轨4和下导轨8上端面具有较高的摩擦精度，减小加工成本。

上导轨4的两端对称开设有U型槽口6，上导轨4的弧形下表面且与U型槽口6的右内侧面相切位置固定设有固定斜板7，固定斜板7远离上导轨4的一端与下导轨8固定连接，上导轨4的弧形下表面且位于两个固定斜板7之间位置对称设有两个斜导向组件。

斜导向组件包括活动斜板9、第一固定杆10和端座11，端座11固定安装在上导轨4的两侧面，第一固定杆10固定安装在两个端座11之间，活动斜板9的上端与第一固定杆10转动连接，活动斜板9靠近下导轨8中心位置的弧形上表面与下导轨8的弧形上表面呈相切设置，活动斜板9的设置目的在于为导向齿轮3的向上切换移动进行导向，以使得导向齿轮3能够从下导轨8切换至上导轨4中，之所以斜导向组件设置在U型槽口6的前方位置其原因在于导向齿轮3向上滚动属于动能消耗的过程，因此能够为导向齿轮3提供足够的动能来克服重力势能，完成从下导轨8中切换至上导轨4中，上导轨4的弧形上表面且位于两个U型槽口6之间位置开设有斜槽口12，斜槽口12中转动设有翻板组件。

翻板组件包括第二固定杆13和翻转板5，第二固定杆13固定安装在斜槽口12中，第二固定杆13与翻转板5转动连接，为使得翻转板5的复位响应更快，可在翻转板5和第二固定杆13之间安装扭簧，用于在翻转板5翻转后对翻转板5进行快速复位，翻转板5和第二固定杆13之间翻板组件还包括固定设于翻转板5远离第二固定杆13一端端面位置处的凸头18，凸头18抵接配合在凹槽19中，凹槽19开设在上导轨4的上表面且与凸头18相适配的位置，翻板组件用于在导向齿轮3切换至上导轨4中后为导向齿轮3的移动进行导向，凸头18和凹槽19的配合用于对翻转板5的非铰接一端进行支撑，以使得翻转板5的两端均能够承载来自导向齿轮3摆动时的作用力而不发生转动。

上导轨4和下导轨8的两端固定连接有连接架14，连接架14的上表面两端固定连接有侧连接板15，连接架14和侧连接板15用于进行和高层建筑进行连接固定，为增加连接结构的稳定性，还应在连接架14和上导轨4之间安装若干的第二加强板组17，第二加强板组17呈扇形角度排列，同样的，还应设置第一加强板组16，用于对上导轨4和下导轨8进行固定连接，第一加强板组16也呈扇形角度排列。

还要补充说明的是，所述导向齿组和导向齿轮3的齿形均为直齿，如此设置是为了防止质量轮盘1受震动作用摆动时，导向齿轮3与导向齿组脱离啮合，另外就是直齿啮合时导向齿轮3和导向齿组之间摩擦力更大，耗能更多，有利于减小高层建筑物的摆动幅度。

综上，该高层建筑物智能减震装置，当高层建筑物受到来自外界的作用力地震或台风而产生横向的倾斜摆动时，质量轮盘1受自身惯性作用力，呈与高层建筑物摆动方向相反的运动轨迹，以此对高层建筑物的摆动幅度进行削弱。

如图6所示，若高层建筑物受外力作用呈高频率震动，而上导轨4只能为质量轮盘1提供中频率的摆动，因此两者不处于同一震动区间内，导向齿轮3在上导轨4上导向齿轮3在上导轨4上的滚动幅度较大，质量轮盘1对于高层建筑物的减震效果不佳，当导向齿轮3摆动至上导轨4上方端部的U型槽口6位置处时，导向齿轮3、中心轴2和质量轮盘1共同滑进到U型槽口6内并沿着固定斜板7的弧形上端面滑动至下导轨8上，如图7所示，从而质量轮盘1自动完成从上导轨4切换至下导轨8，下导轨8能够为质量轮盘1提供高频率的摆动，此时质量轮盘1的震动频率与高层建筑的震动频率处于同一个频率区间内，故此时质量轮盘1能够为高层建筑提供更好的减震效果。

反之，当高层建筑物受外力作用呈中频率震动时，初始状态如图7所示，下导轨8只能为质量轮盘1提供高频率的摆动，同样的无法为高层建筑提供良好的减震效果，因此质量轮盘1在下导轨8上的摆动幅度较大，从而导向齿轮3沿着活动斜板9的弧形上表面滚动向上并使得翻转板5旋转打开后，通过斜槽口12滚动至上导轨4上，从而完成自动从下导轨8切换至上导轨4上，上导轨4能够为质量轮盘1提供中频率的摆动，此时质量轮盘1的震动频率与高层建筑的震动频率处于同一频率区间内，故此时质量轮盘1能够为高层建筑提供更好的减震效果。

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 (10)

1.一种高层建筑物智能减震装置，其特征在于，包括：包括质量轮盘、与质量轮盘同心设置的齿轮组件，和用于对质量轮盘往复摆动进行导向的导轨组件，所述导轨组件包括上导轨和与上导轨呈等间距设置的下导轨，上导轨的两端对称开设有U型槽口，上导轨的弧形下表面且与U型槽口的右内侧面相切位置固定设有固定斜板，固定斜板远离上导轨的一端与下导轨固定连接，上导轨的弧形下表面且位于两个固定斜板之间位置对称设有两个斜导向组件，上导轨的弧形上表面且位于两个U型槽口之间位置开设有斜槽口，斜槽口中转动设有翻板组件。

2.根据权利要求1所述的一种高层建筑物智能减震装置，其特征在于，所述齿轮组件包括中心轴和导向齿轮，导向齿轮固定安装在中心轴上。

3.根据权利要求2所述的一种高层建筑物智能减震装置，其特征在于，所述上导轨和下导轨的弧形上表面均具有和导向齿轮啮合配合的导向齿组，上导轨和下导轨之间的间距与导向齿轮的齿顶圆直径适配。

4.根据权利要求3所述的一种高层建筑物智能减震装置，其特征在于，所述斜导向组件包括活动斜板、第一固定杆和端座，端座固定安装在上导轨的两侧面，第一固定杆固定安装在两个端座之间，活动斜板的上端与第一固定杆转动连接，活动斜板靠近下导轨中心位置的弧形上表面与下导轨的弧形上表面呈相切设置。

5.根据权利要求4所述的一种高层建筑物智能减震装置，其特征在于，所述翻板组件包括第二固定杆和翻转板，第二固定杆固定安装在斜槽口中，第二固定杆与翻转板转动连接，翻转板的上表面具有与导向齿组相适配的部分齿组。

6.根据权利要求5所述的一种高层建筑物智能减震装置，其特征在于，所述翻板组件还包括固定设于翻转板远离第二固定杆一端端面位置处的凸头，凸头抵接在凹槽中，凹槽开设在上导轨的上表面且与凸头相适配的位置。

7.根据权利要求3所述的一种高层建筑物智能减震装置，其特征在于，所述上导轨和下导轨的两端固定连接有连接架，连接架的上表面两端固定连接有侧连接板。

8.根据权利要求7所述的一种高层建筑物智能减震装置，其特征在于，所述导向齿组和导向齿轮的齿形均为直齿。

9.根据权利要求1所述的一种高层建筑物智能减震装置，其特征在于，所述上导轨的侧面和连接架的侧面之间设置有第二加强板组。

10.根据权利要求1所述的一种高层建筑物智能减震装置，其特征在于，所述下导轨的侧面和上导轨的侧面之间设置有第一加强板组。