建筑抗震缝防碰撞装置

建筑抗震缝防碰撞装置
1.本技术为专利申请号202010696793.0，申请日2020
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20的发明专利《一种建筑抗震缝防碰撞装置》的分案申请。
技术领域
2.本发明涉及建筑抗震技术领域，具体涉及一种建筑抗震缝防碰撞装置。


背景技术：

3.抗震缝，又名防震缝，是指在设计和建造房屋建筑时，设计于相邻建筑单元之间的构造缝，是为减轻或防止相邻建筑结构单元由地震作用引起的碰撞而预先设置的间隙。为防止地震使房屋破坏，应用防震缝将房屋建筑分成若干形体简单、结构刚度均匀的独立部分。
4.但抗震缝将建筑分隔为单个建筑单元后，单个建筑单元水平面积较小，自身稳定性较差，防摆动效果降低，尤其是对于一些高层建筑，单个建筑单元在一些微小型地震以及大风天气时建筑上端均会产生较大的摇摆振动，极大地影响了建筑的正常使用。同时当建筑单元高度较高时，单个建筑单元摆动幅度过大也容易造成相邻建筑单元之间的碰撞而产生损坏。
5.为解决该问题，现有技术中存在一些用于安装在抗震缝之间的减震装置专利。例如cn201920488207.6公开的一种房屋建筑防震缝防碰撞装置；cn201920880239.0曾公开的一种房屋建筑防震缝防碰撞装置；cn201721077895.4曾公开的一种复合建筑防震缝装置等等。这些专利技术的装置均能够安装在相邻减震抗震缝之间并用于降低地震或者飓风对建筑物上端摆动的影响。
6.但这些现有专利也存在以下缺陷：1装置中均是依靠沿水平方向左右固定设置的弹簧构件实现减震和缓冲，装置作用时，弹簧在水平方向上反复受压力和拉力，其自身也反复压缩和伸长，弹簧在受力压缩和拉伸后自身也会直接在水平方向上产生反弹的反向作用力。故弹簧的作用力和反作用力在水平方向上来回转换，使得装置的实际减震效果，降低建筑物左右摆动的效果较差。2抗震缝自身的功能作用是避免单个建筑单元倒塌跌落时对相邻建筑单元的影响，而现有的抗震缝减震装置的结构均为固定安装在相邻建筑之间，故当单个建筑单元倒塌跌落时，会通过减震装置牵引作用于相邻建筑单元，故极大地降低了抗震缝自身的功能作用和意义。


技术实现要素：

7.针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种能够更好地防止建筑物左右摆动，提高减震缓冲效果的建筑抗震缝防碰撞装置；并进一步使其能够降低对抗震缝自身功能作用的影响。
8.为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：一种建筑抗震缝防碰撞装置，包括安装在两个相邻建筑相邻侧的两侧建筑侧壁
（即抗震缝的两侧建筑侧壁）上的两个底座，两个底座之间具有水平设置的水平减震弹簧，其特征在于，还包括水平设置的滑筒和滑杆，滑筒具有一个底端和一个开口端，滑杆的一端连接在一个底座上，滑杆另一端可滑动地插接配合在滑筒的开口端内并插入滑筒一段距离，滑筒底端连接在另一个底座上，水平减震弹簧为螺旋弹簧且安装在滑筒内部，水平减震弹簧一端和滑筒底部固定相连，另一端和滑杆端部固定相连。
9.这样，本装置使用后，当建筑单元因地震或者飓风产生摆动过程中，两个相邻建筑单元往相互远离方向摆动时，滑杆在滑筒内滑动且拉动水平减震弹簧呈拉伸状态，依靠水平减震弹簧拉力降低摆动距离，同时水平减震弹簧伸缩变形将部分动能转化为内能释放。当相邻建筑单元往相互靠拢方向摆动时，滑杆在滑筒内滑动并压缩水平减震弹簧，依靠水平减震弹簧的压缩实现缓冲减震，降低相邻建筑物靠拢的趋势，同时水平减震弹簧压缩变形将部分动能转化为内能释放。该过程中，由于水平减震弹簧设置于滑筒内部，这样不仅仅可以保护弹簧，而且能够使得弹簧受压缩变形时和滑筒内部接触摩擦，使其更好地将动能转化为内能并传导到滑筒外部释放；提高缓冲减震效果。
10.作为优化，实施时两个底座安装在两个相邻建筑的侧壁上端位置。这样可以更好地起到防止建筑上端摆动的效果。
11.作为优化，水平减震弹簧和滑筒沿相同轴心线设置且水平减震弹簧受压缩到极限位置之前外侧和滑筒内壁接触。
12.这样，水平减震弹簧被压缩时弹簧外径会略微向外胀大，使得弹簧外侧和滑筒内壁接触产生摩擦并提高其摩擦力，更好地帮助将动能转化为内能耗散掉，避免动能和弹性势能之间反复转换降低实际减震效果。同时该结构使得相邻建筑之间相互靠拢越近，水平减震弹簧周侧和滑筒内壁接触产生的摩擦阻尼系数越大，越能够将动能转化为内能，故能够更加有利于辅助避免建筑上端发生碰撞。
13.作为优化，滑筒内壁沿长度方向设置有凹槽。
14.这样，凹槽供水平减震弹簧受挤压收缩后，弹簧外周和滑筒内壁接触时能够在滑筒内壁留出供弹簧外侧扩张变形的空间，避免弹簧被卡死，保证弹簧能够顺利回弹。进一步地，凹槽为多个且沿周向均匀布置，使其和弹簧外周接触受力受力更加均衡稳定。
15.作为进一步地优化，滑杆位于滑筒内的端部设置有活塞，滑杆整体构成活塞杆，滑筒开口端和滑杆之间设置有动密封配合结构，滑筒内设置有润滑液，活塞上开设有过液孔。
16.这样，同时润滑液还可以对弹簧起到润滑效果，避免弹簧的卡赌。同时该结构使得无论活塞带动水平减震弹簧为压缩状态或拉伸状态的过程中，均能够带动润滑油经过过液孔在活塞两侧相互流动，依靠润滑液的流动更好地将动能转化为内能，并能够依靠润滑液更好地将转化的内能热量传递到装置各处耗散，故能够更好地对建筑物实现缓冲减震。实施时滑筒内润滑液未填充满并留有一段空间，可以更好地供活塞杆插入。另外实施时如果滑筒内壁设置凹槽时，可以依靠凹槽实现过液孔功能，无需再在活塞上开设过液孔。这样依靠凹槽实现润滑油的流动，能够加强润滑油对活塞在滑筒内滑动的润滑效果。这样基于本优化的水平减震弹簧内腔结构，本发明还公开了一种建筑抗震缝减震装置的减震耗能方法，即在减震装置安装减震弹簧的内腔中设置润滑液，依靠润滑液的流动更好地将动能转化为内能热量并耗散掉；并可以更进一步地依靠润滑液提高减震弹簧外周润滑效果，使得减震弹簧能够在外周和内腔壁接触状态下被压缩，更好地通过减震弹簧和内腔壁的摩擦将
动能转化为内能热量并耗散掉。
17.进一步地，滑筒和滑杆端部依靠球铰安装在底座上。
18.这样，可以供建筑物在上下左右方向上的振动留出浮动空间。
19.进一步地，还包括沿竖向设置的竖向减震弹簧，所述底座通过斜向设置的连杆和竖向减震弹簧传动连接。所述传动连接是指建筑上端左右摆动时，底座能够通过连杆带动竖向减震弹簧压缩或者伸长。
20.这样，增设了竖向减震弹簧后，装置两侧建筑单元左右摆动时，能够通过连杆带动竖向减震弹簧沿竖直方向压缩或伸出，将动能转化为竖向减震弹簧弹性势能并进一步转化为内能耗散掉，实现缓冲减震消能。同时因为竖向减震弹簧的反作用力是直接作用到竖直方向，不会直接产生沿水平方向带动建筑物持续左右摆动的反作用效果。能够更加有利于防止建筑物左右摆动，提高减震缓冲效果。
21.进一步地，还包括竖向设置的立杆，立杆中部设置有供滑筒穿过的滑筒穿孔，立杆的上部和下部中各自可竖向滑动地套设有一个滑块，立杆上部和下部分别位于滑块和滑筒之间的部分上均套设安装有竖向减震弹簧，两个底座上各自沿上下方向设置有连杆和滑块相连，连杆的两端分别和底座以及滑块铰接并形成平行四边形的四连杆机构。
22.这样装置使用时，当两个底座相互远离时，能够通过四连杆机构带动两个滑块沿立杆相对滑动，压缩两个竖向减震弹簧，实现缓冲减震消能。但两个竖向减震弹簧的反作用是沿竖直方向直接作用到滑块和滑筒上，并不会直接形成沿水平方向的反作用力，故能够更好地避免装置的反作用力导致建筑物持续左右摆动。虽然部分反作用力会通过滑块和连杆再传递到底座上，但中间滑块和立杆的摩擦作用会进一步将动能转化为内能，降低反作用力效果。同时，竖向减震弹簧和水平减震弹簧的联用，能够形成多维度的立体式缓冲减震效果，更好地起到减震消能作用。
23.进一步地，竖向减震弹簧和滑筒接触一端设置有摩擦片，摩擦片活动套设在立杆上，摩擦片和滑筒接触一侧呈匹配的弧形且接触面为表面粗糙的摩擦面，摩擦片背离滑筒一侧和竖向减震弹簧端部抵接。
24.这样，竖向减震弹簧被滑块带动向滑筒一端压紧时，能够将摩擦片压紧在滑筒外表面，提高滑筒和摩擦片之间相对运动的摩擦阻尼系数，使得滑筒在摩擦片内滑动时能够更好地将动能转换为内能。这样装置中构件水平运动减震和竖向运动减震能够实现相互关联，能够更好地提高装置立体式的减震消能效果。同时摩擦片能够提高对竖向减震弹簧的支撑稳定性。
25.进一步地，立杆上下两端端部各设置有一个沿立杆周向外凸的挡块，两个挡块和对应的滑块之间的立杆上分别还套设有一个竖向减震弹簧。
26.这样，两个底座无论是相互远离还是相互靠近，均能够通过连杆带动滑块并至少带动两个竖向减震弹簧压缩，实现减震消能。
27.作为优化，所述底座和建筑侧壁之间还设置有快速脱离机构。
28.这样，快速脱离机构能够在一侧建筑倒塌跌落时完成建筑侧壁和装置之间的分离。故能够极大地提高装置自身使用的安全性，避免装置的安装使用对抗震缝自身的功能作用造成影响。
29.进一步地，所述快速脱离机构包括沿底座后侧面的左右两端和下端向外延伸形成
的连接边，还包括一个固定在建筑侧壁上的基座，基座外侧面为用于和底座后侧面贴合安装的安装面，基座外侧面上还对应连接边设置有外凸构成的插槽，所述连接边向下插接固定在插槽内。
30.这样，当一侧建筑倒塌跌落时，基座随建筑倒塌跌落并在自重作用下依靠插槽实现和底座的分离。避免倒塌的建筑通过装置作用到另一侧建筑而加剧另一侧建筑倒塌趋势。同时，本快速脱离机构具有结构简单，脱离可靠，未脱离时承力稳定的优点。
31.进一步地，所述连接边两侧和对应的插槽两侧为倒八字形。
32.这样，既方便底座通过连接边插入安装到插槽内，又方便建筑物倒塌时的快速脱离。
33.进一步地，基座外侧面还设置有一层弹性材料层，弹性材料层外侧面构成所述安装面。
34.这样，弹性材料层的设置可以方便连接边插入插槽后更好地卡紧固定，同时自身能够产生一定的弹性减震消能效果。同时快速脱离时能够依靠弹性材料层的弹性形变产生更多的脱离空间，有利于装置的快速脱离。作为优化，所述弹性材料采用橡胶材料。具有成本低廉，方便制备，弹力优良且利于调节弹力大小等优点。
35.进一步地，基座下端位置设置有一排固定点，固定点通过螺钉向内连接固定到建筑侧壁上，固定点下方对应向下延伸形成有撬块，基座和撬块为硬质材料制得。
36.这样，当倒塌建筑一侧的基座和底座未实现脱离时，倒塌建筑通过装置带动另一侧的基座和底座向下翻转，通过撬块的杠杆作用效果，能够更加快速可靠地将螺钉撬起，实现脱离。这样起到双重保险作用，能够保证各种情况下当一侧建筑倒塌时，均能够快速完成装置和建筑的分离。
37.进一步地，固定点位置的基座外凸设置，使得固定点基座和建筑侧壁之间隔有一段水平距离。
38.这样一侧建筑向下倒塌时，能够更加有利于撬块发挥出杠杆作用效果，能够更好地撬起螺钉实现装置的脱离。
39.综上所述，本发明具有能够更好地防止建筑物左右摆动，提高减震缓冲效果的优点。
附图说明
40.图1为本发明实施例的结构示意图。
41.图2为图1中单独滑筒的端面示意图。
42.图3为图1中单独底座部分的结构示意图。
43.图4为图3的右视图。
具体实施方式
44.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
45.实施例：参见图1
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4，一种建筑抗震缝防碰撞装置，包括安装在两个相邻建筑相邻侧的两侧建筑侧壁1上的两个底座2，两个底座2之间具有水平设置的水平减震弹簧3，其中，还包括水平设置的滑筒4和滑杆5，滑筒4具有一个底端和一个开口端，滑杆5的一端连接在
一个底座上，滑杆5另一端可滑动地插接配合在滑筒的开口端内并插入滑筒一段距离，滑筒4底端连接在另一个底座上，水平减震弹簧3为螺旋弹簧且安装在滑筒4内部，水平减震弹簧3一端和滑筒底部固定相连，另一端和滑杆端部固定相连。
46.这样，本装置使用后，当建筑单元因地震或者飓风产生摆动过程中，两个相邻建筑单元往相互远离方向摆动时，滑杆在滑筒内滑动且拉动水平减震弹簧呈拉伸状态，依靠水平减震弹簧拉力降低摆动距离，同时水平减震弹簧伸缩变形将部分动能转化为内能释放。当相邻建筑单元往相互靠拢方向摆动时，滑杆在滑筒内滑动并压缩水平减震弹簧，依靠水平减震弹簧的压缩实现缓冲减震，降低相邻建筑物靠拢的趋势，同时水平减震弹簧压缩变形将部分动能转化为内能释放。该过程中，由于水平减震弹簧设置于滑筒内部，这样不仅仅可以保护弹簧，而且能够使得弹簧受压缩变形时和滑筒内部接触摩擦，使其更好地将动能转化为内能并传导到滑筒外部释放；提高缓冲减震效果。
47.其中，实施时两个底座2安装在两个相邻建筑的侧壁上端位置。这样可以更好地起到防止建筑上端摆动的效果。
48.其中，水平减震弹簧3和滑筒4沿相同轴心线设置且水平减震弹簧3受压缩到极限位置之前外侧和滑筒内壁接触。
49.这样，水平减震弹簧被压缩时弹簧外径会略微向外胀大，使得弹簧外侧和滑筒内壁接触产生摩擦并提高其摩擦力，更好地帮助将动能转化为内能耗散掉，避免动能和弹性势能之间反复转换降低实际减震效果。同时该结构使得相邻建筑之间相互靠拢越近，水平减震弹簧周侧和滑筒内壁接触产生的摩擦阻尼系数越大，越能够将动能转化为内能，故能够更加有利于辅助避免建筑上端发生碰撞。
50.其中，滑筒4内壁沿长度方向设置有凹槽6。
51.这样，凹槽供水平减震弹簧受挤压收缩后，弹簧外周和滑筒内壁接触时能够在滑筒内壁留出供弹簧外侧扩张变形的空间，避免弹簧被卡死，保证弹簧能够顺利回弹。进一步地，凹槽为多个且沿周向均匀布置，使其和弹簧外周接触受力受力更加均衡稳定。
52.其中，滑杆5位于滑筒内的端部设置有活塞7，滑杆整体构成活塞杆，滑筒开口端和滑杆之间设置有动密封配合结构8，滑筒内设置有润滑液（图中未显示），活塞7上开设有过液孔。
53.这样，同时润滑液还可以对弹簧起到润滑效果，避免弹簧的卡赌。同时该结构使得无论活塞带动水平减震弹簧为压缩状态或拉伸状态的过程中，均能够带动润滑油经过过液孔在活塞两侧相互流动，依靠润滑液的流动更好地将动能转化为内能，并能够依靠润滑液更好地将转化的内能热量传递到装置各处耗散，故能够更好地对建筑物实现缓冲减震。实施时滑筒内润滑液未填充满并留有一段空间，可以更好地供活塞杆插入。另外实施时如果滑筒内壁设置凹槽时，可以依靠凹槽实现过液孔功能，无需再在活塞上开设过液孔。这样依靠凹槽实现润滑油的流动，能够加强润滑油对活塞在滑筒内滑动的润滑效果。这样基于该水平减震弹簧内腔结构，本发明还公开了一种建筑抗震缝减震装置的减震耗能方法，即在减震装置安装减震弹簧的内腔中设置润滑液，依靠润滑液的流动更好地将动能转化为内能热量并耗散掉；并可以更进一步地依靠润滑液提高减震弹簧外周润滑效果，使得减震弹簧能够在外周和内腔壁接触状态下被压缩，更好地通过减震弹簧和内腔壁的摩擦将动能转化为内能热量并耗散掉。
54.其中，滑筒4和滑杆5端部依靠球铰9安装在底座2上。
55.这样，可以供建筑物在上下左右方向上的振动留出浮动空间。
56.其中，还包括沿竖向设置的竖向减震弹簧10，所述底座2通过斜向设置的连杆11和竖向减震弹簧10传动连接。所述传动连接是指建筑上端左右摆动时，底座能够通过连杆带动竖向减震弹簧压缩或者伸长。
57.这样，增设了竖向减震弹簧后，装置两侧建筑单元左右摆动时，能够通过连杆带动竖向减震弹簧沿竖直方向压缩或伸出，将动能转化为竖向减震弹簧弹性势能并进一步转化为内能耗散掉，实现缓冲减震消能。同时因为竖向减震弹簧的反作用力是直接作用到竖直方向，不会直接产生沿水平方向带动建筑物持续左右摆动的反作用效果。能够更加有利于防止建筑物左右摆动，提高减震缓冲效果。
58.其中，还包括竖向设置的立杆12，立杆12中部设置有供滑筒4穿过的滑筒穿孔，立杆12的上部和下部中各自可竖向滑动地套设有一个滑块13，立杆12上部和下部分别位于滑块13和滑筒4之间的部分上均套设安装有竖向减震弹簧10，两个底座上各自沿上下方向设置有连杆11和滑块13相连，连杆11的两端分别和底座以及滑块铰接并形成平行四边形的四连杆机构。
59.这样装置使用时，当两个底座相互远离时，能够通过四连杆机构带动两个滑块沿立杆相对滑动，压缩两个竖向减震弹簧，实现缓冲减震消能。但两个竖向减震弹簧的反作用是沿竖直方向直接作用到滑块和滑筒上，并不会直接形成沿水平方向的反作用力，故能够更好地避免装置的反作用力导致建筑物持续左右摆动。虽然部分反作用力会通过滑块和连杆再传递到底座上，但中间滑块和立杆的摩擦作用会进一步将动能转化为内能，降低反作用力效果。同时，竖向减震弹簧和水平减震弹簧的联用，能够形成多维度的立体式缓冲减震效果，更好地起到减震消能作用。
60.其中，竖向减震弹簧10和滑筒接触一端设置有摩擦片14，摩擦片14活动套设在立杆12上，摩擦片14和滑筒4接触一侧呈匹配的弧形且接触面为表面粗糙的摩擦面，摩擦片背离滑筒一侧和竖向减震弹簧端部抵接。
61.这样，竖向减震弹簧被滑块带动向滑筒一端压紧时，能够将摩擦片压紧在滑筒外表面，提高滑筒和摩擦片之间相对运动的摩擦阻尼系数，使得滑筒在摩擦片内滑动时能够更好地将动能转换为内能。这样装置中构件水平运动减震和竖向运动减震能够实现相互关联，能够更好地提高装置立体式的减震消能效果。同时摩擦片能够提高对竖向减震弹簧的支撑稳定性。
62.其中，立杆12上下两端端部各设置有一个沿立杆周向外凸的挡块15，两个挡块15和对应的滑块13之间的立杆上分别还套设有一个竖向减震弹簧。
63.这样，两个底座无论是相互远离还是相互靠近，均能够通过连杆带动滑块并至少带动两个竖向减震弹簧压缩，实现减震消能。
64.其中，所述底座2和建筑侧壁1之间还设置有快速脱离机构。
65.这样，快速脱离机构能够在一侧建筑倒塌跌落时完成建筑侧壁和装置之间的分离。故能够极大地提高装置自身使用的安全性，避免装置的安装使用对抗震缝自身的功能作用造成影响。
66.其中，所述快速脱离机构包括沿底座2后侧面的左右两端和下端向外延伸形成的
连接边16，还包括一个固定在建筑侧壁上的基座17，基座17外侧面为用于和底座后侧面贴合安装的安装面18，基座外侧面上还对应连接边设置有外凸构成的插槽19，所述连接边16向下插接固定在插槽19内。
67.这样，当一侧建筑倒塌跌落时，基座随建筑倒塌跌落并在自重作用下依靠插槽实现和底座的分离。避免倒塌的建筑通过装置作用到另一侧建筑而加剧另一侧建筑倒塌趋势。同时，本快速脱离机构具有结构简单，脱离可靠，未脱离时承力稳定的优点。
68.其中，所述连接边16两侧和对应的插槽19两侧为倒八字形。
69.这样，既方便底座通过连接边插入安装到插槽内，又方便建筑物倒塌时的快速脱离。
70.其中，基座17外侧面还设置有一层弹性材料层，弹性材料层外侧面构成所述安装面。
71.这样，弹性材料层的设置可以方便连接边插入插槽后更好地卡紧固定，同时自身能够产生一定的弹性减震消能效果。同时快速脱离时能够依靠弹性材料层的弹性形变产生更多的脱离空间，有利于装置的快速脱离。作为优化，所述弹性材料采用橡胶材料。具有成本低廉，方便制备，弹力优良且利于调节弹力大小等优点。
72.其中，基座下端位置设置有一排固定点，固定点通过螺钉20向内连接固定到建筑侧壁上，固定点下方对应向下延伸形成有撬块21，基座17和撬块21为硬质材料制得。
73.这样，当倒塌建筑一侧的基座和底座未实现脱离时，倒塌建筑通过装置带动另一侧的基座和底座向下翻转，通过撬块的杠杆作用效果，能够更加快速可靠地将螺钉撬起，实现脱离。这样起到双重保险作用，能够保证各种情况下当一侧建筑倒塌时，均能够快速完成装置和建筑的分离。
74.其中，固定点位置的基座17外凸设置，使得固定点基座和建筑侧壁之间隔有一段水平距离。
75.这样一侧建筑向下倒塌时，能够更加有利于撬块发挥出杠杆作用效果，能够更好地撬起螺钉实现装置的脱离。
76.综上所述，本发明具有能够更好地防止建筑物左右摆动，提高减震缓冲效果的优点。