一种高层建筑用的防风抗振装置及其使用方法与流程

本发明涉及建筑抗震领域，具体为一种高层建筑用的防风抗振装置及其使用方法。

背景技术：

随着社会的发展，建筑高度也越来越高。实际情况中高层建筑受到自然风力，振动的影响较大，这对建筑主体的结构具有危害。

为了降低自然力对建筑主体的伤害，通常会在高层建筑的顶部设置有调谐质量阻尼器，这种装置精度要求高，需要使得调谐频率与建筑主体一致，成本较高，因此通常对于较高标志性建筑才会使用，而对于未使用调谐质量阻尼器建筑物，其长时间的受到自然力的损害，会降低使用寿命，影响建筑主体安全，鉴于此，我们提出一种高层建筑用的防风抗振装置及其使用方法。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种高层建筑用的防风抗振装置及其使用方法，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：

一方面，本身请提出一种高层建筑用的防风抗振装置，包括连接板，连接板通过螺栓固定在建筑主体外侧壁上，且连接板竖直方向设置，连接板的上端固定有滑杆，滑杆水平横置，并且滑杆上滑动连接有滑套，滑套的底部固定有质量块一，质量块一传动连接做功机构，连接板的下端固定有滑轨，滑轨竖直方向设置，并与滑杆相互垂直，滑轨上滑动连接质量块二，且质量块通过连杆与质量块一铰接，质量块二与耗能机构传动连接。

优选的，做功机构包括固定在连接板上的柱筒，柱筒水平横置，且柱筒的中轴线与滑杆平行，柱筒的内部滑动连接有活塞板，活塞板的右端面固定有活塞杆，活塞杆远离活塞板的一端穿过柱筒的端面并与质量块一固定连接，且活塞杆可在柱筒的端面上左右滑动，柱筒远离质量块一的一端侧壁上分别连接有进水管和出水管，出水管上连接有单向阀一，进水管上连接单向阀二，进水管与建筑主体底部的水箱二连接，出水管与建筑主体顶部的水箱一连接，单向阀一的导通方向指向水箱一，单向阀二的导通方向指向柱筒。

优选的，滑杆的横截面为方形，且滑套与滑杆远离连接板的一端通过弹簧一连接。

优选的，耗能机构设置有两个并分别固定在滑轨的上下两端两端，且两个耗能机构对称式设置，以滑轨上端的耗能机构为例，耗能机构包括套筒，套筒固定在滑轨的上端，套筒的内壁下部定轴转动连接转盘，转盘的中心开设有横截面为一字型的通孔，质量块二的上表面固定有竖直向上的麻花杆，且麻花杆的横截面与所述通孔相适配，麻花杆穿过所述通孔，并可在所述通孔内上下滑动，转盘的上表面固定有环状的摩擦板一。

优选的，套筒的内部滑动连接有压板，压板的下表面固定有环状的摩擦板二，且摩擦板一和摩擦板二面接触，并能够相对滑动，压板的中心开设有供麻花杆自由穿过的避让孔。

优选的，套筒的上端口设置有盖板，盖板的下表面固定有螺套，螺套螺纹连接在套筒的上端口内侧，盖板通过自进给机构与压板连接，盖板的中心开设有供麻花杆自由穿过的避让孔。

优选的，自进给机构包括导向柱，导向柱的下端固定连接压板，导向柱的上端贯穿盖板，并可在盖板上进行上下滑动，导向柱的外侧套接有弹簧二，且弹簧二的上下两端分别连接盖板和压板。

优选的，自进给机构还包括开设在盖板内部的滑槽，滑槽的走向与导向柱垂直，滑槽的一端与导向柱贴合，滑槽内滑动连接有止退杆，止退杆通过弹簧三与滑槽远离导向柱的一端连接，止退杆与弹簧三连接的一端固定有拨杆，拨杆插接在通槽内，并可在通槽内滑动，通槽开设在盖板上表面，并与滑槽连通。

优选的，止退杆指向导向杆的一端为楔形状，且楔形面向上，导向柱的侧壁上沿轴线方向从上至下依次开设有多个扣槽，扣槽与止退杆的楔形状端部相适配，且止退杆的楔形状端部可插接在扣槽内。

另外一方面，本申请还提出一种高层建筑用的防风抗振装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤一：通过做功机构转化外力对建筑主体施加的冲击能量；

步骤二：做功机构转化外力对建筑主体施加的冲击能量的同时驱动耗能机构消耗外力对建筑主体施加的冲击能量；

步骤三：通过自进给机构保持耗能机构高效的耗能效果。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明中，通过做功机构转化外力对建筑主体施加的冲击能量，并降低建筑能耗，实现对施加在建筑主体上的外力能量的吸收利用，在做功机构做功的同时驱动耗能机构不断的消耗外力对建筑主体施加的冲击能量，从而达到消耗外力对建筑主体施加的冲击能量的目的，降低外力对建筑主体伤害，提高建筑主体的使用寿命，提高建筑主体的抗风抗振能力。

附图说明

图1为本发明的总装结构示意图一；

图2为本发明的总装结构示意图二；

图3为本发明中的耗能机构结构示意图；

图4为图3中的a处放大结构示意图一；

图5为图3中的a处放大结构示意图二；

图6为本发明中的滑杆横截面结构示意图；

图7为本发明中的转盘结构俯视图。

图中：1-连接板；2-滑杆；3-滑套；4-弹簧一；5-质量块一；6-柱筒；7-活塞杆；8-活塞板；9-单向阀一；10-出水管；11-单向阀二；12-进水管；13-滑轨；14-质量块二；15-连杆；16-麻花杆；17-耗能机构；18-套筒；19-转盘；20-摩擦板一；21-盖板；22-螺套；23-压板；24-摩擦板二；25-自动进给机构；26-导向柱；27-弹簧二；28-扣槽；29-滑槽；30-止退杆；31-弹簧三；32-通槽；33-拨杆。

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，本领域普通技术工作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至图7，本发明提供一种技术方案：一种高层建筑用的防风抗振装置，包括连接板1，连接板1通过螺栓固定在建筑主体外侧壁上，且连接板1竖直方向设置，连接板1的上端固定有滑杆2，滑杆2水平横置，并且滑杆2上滑动连接有滑套3，滑套3的底部固定有质量块一5，质量块一5传动连接做功机构，连接板1的下端固定有滑轨13，滑轨13竖直方向设置，并与滑杆3相互垂直，滑轨13上滑动连接质量块二14，且质量块14通过连杆15与质量块一5铰接，质量块二14与耗能机构17传动连接。

本实施例中，连接板1设置有多个，并分布在建筑主体的外围侧壁上，状可以对来自各个方向的自然力进行抗振防风。

本实施例中，如图1和图2所示，做功机构包括固定在连接板1上的柱筒6，柱筒6水平横置，且柱筒16的中轴线与滑杆2平行，柱筒6的内部滑动连接有活塞板8，活塞板8的右端面固定有活塞杆7，活塞杆7远离活塞板8的一端穿过柱筒6的端面并与质量块一5固定连接，且活塞杆7可在柱筒6的端面上左右滑动，柱筒6远离质量块一5的一端侧壁上分别连接有进水管12和出水管10，出水管10上连接有单向阀一9，进水管12上连接单向阀二11，进水管12与建筑主体底部的水箱二连接，出水管与建筑主体顶部的水箱一连接，单向阀一9的导通方向指向水箱一，单向阀二11的导通方向指向柱筒6，水箱一和水箱二在本申请未画出。

本实施例中，如图6所示，滑杆2的横截面为方形，且滑套3与滑杆2远离连接板1的一端通过弹簧一4连接。

本实施例中，如图1和图2所示，耗能机构17设置有两个并分别固定在滑轨13的上下两端两端，且两个耗能机构17对称式设置，以滑轨13上端的耗能机构17为例，如图3所示，耗能机构17包括套筒18，套筒18上端口内侧有螺纹，套筒18固定在滑轨13的上端，套筒18的内壁下部定轴转动连接转盘19，如图7所示，转盘19的中心开设有横截面为一字型的通孔，质量块二14的上表面固定有竖直向上的麻花杆16，且麻花杆16的横截面与所述通孔相适配，麻花杆16穿过所述通孔，并可在所述通孔内上下滑动，转盘19的上表面固定有环状的摩擦板一20。

本实施例中，套筒18的内部滑动连接有压板23，压板23的下表面固定有环状的摩擦板二24，且摩擦板一20和摩擦板二24面接触，并能够相对滑动，摩擦板一20通过螺钉固定在转盘19上，摩擦板二24通过螺钉固定在压板23上，压板23的中心开设有供麻花杆16自由穿过的避让孔。

本实施例中，套筒18的上端口设置有盖板21，盖板21的下表面固定有螺套22，螺套22可以设计呈圆环状，螺套22螺纹连接在套筒18的上端口内侧，盖板21通过自进给机构25与压板23连接，盖板21的中心开设有供麻花杆16自由穿过的避让孔。

本实施例中，如图4和图5所示，自进给机构25包括导向柱26，导向柱26的下端固定连接压板23，导向柱26的上端贯穿盖板21，并可在盖板21上进行上下滑动，导向柱26的外侧套接有弹簧二27，且弹簧二27的上下两端分别连接盖板21和压板23。

本实施例中，如图4和图5所示，自进给机构25还包括开设在盖板21内部的滑槽32，滑槽32的走向与导向柱26垂直，滑槽26的一端与导向柱26贴合，滑槽32内滑动连接有止退杆30，止退杆30通过弹簧三31与滑槽32远离导向柱26的一端连接，止退杆30与弹簧三31连接的一端固定有拨杆33，拨杆33插接在通槽32内，并可在通槽32内滑动，通槽32开设在盖板21上表面，并与滑槽32连通。

本实施例中，如图4和图5所示，止退杆30指向导向杆26的一端为楔形状，且楔形面向上，导向柱26的侧壁上沿轴线方向从上至下依次开设有多个扣槽28，扣槽28与止退杆30的楔形状端部相适配，且止退杆30的楔形状端部可插接在扣槽28内。

为了体现本发明的使用方法和优点，下面给出该种高层建筑用的防风抗振装置的使用方法，在使用时，包括以下步骤：

步骤一：在建筑主体受到自然风力、振动等作用时，使得建筑主体发生横向的偏移，从而带动该装置进行横向移动，进而在惯性力作用下使得质量块一5带动滑套3在滑杆2上左右滑动，如图1和图2所示，当质量块一5沿滑杆2向左移动时，同步带动滑套3向左移动，并拉伸弹簧一4，使得弹簧一4蓄能，降低外力对建筑主体的冲击，质量块一5的左移通过活塞杆7推动活塞板8对柱筒6内部的水进行加压，由于单向阀一9的导通方向指向水箱一，单向阀二11的导通方向指向柱筒6，因此柱筒6内部的水只能够经过出水管10向建筑主体顶部的水箱一中输送，从而使得外力对建筑主体施加的冲击能量转化为提升水的势能，从而进一部转化外力对建筑主体施加的冲击能量，并降低建筑能耗，有助于提高向建筑主体顶部输送水的能力，其中滑杆2的横截面为方形，起到避免转套3在滑杆2上转动的作用，使得做功机构做功稳定；

在外力减弱后，并且弹簧一4拉伸蓄能后，对滑套3施加反向作用力，从而通过滑套3带动质量块一5右移，质量块一5的右移通过活塞杆7推动活塞板8对柱筒6内部的空间进行扩大，从而使得内部压力降低，由于单向阀一9的导通方向指向水箱一，单向阀二11的导通方向指向柱筒6，因此在压力差的作用下，柱筒6通过进水管12从建筑主体底部的水箱二中抽取水并对柱筒6进行自动补充，以便下一次向水箱一中供水，单向阀一9起到防止水箱一中水在其势能作用下回流至柱筒6内，从而提高供水效果；

当在初始状态下，质量块一5受到惯性力向右移动时，对弹簧一4压缩，使的弹簧一4蓄能，降低外力对建筑主体的冲击，质量块一5的右移通过活塞杆7推动活塞板8对柱筒6内部的空间进行扩大，从而使得内部压力降低，在压力差的作用下，柱筒6通过进水管12从建筑主体底部的水箱二中抽取水并对柱筒6进行补充，在外力减弱后，并且弹簧一4压缩蓄能后，对滑套3施加反向作用力，从而通过滑套3带动质量块一5左移，质量块一5的左移通过活塞杆7推动活塞板8对柱筒6内部的水进行加压，使得柱筒6内部的水只能够经过出水管10向建筑主体顶部的水箱一中输送，通过做功机构转化外力对建筑主体施加的冲击能量，并降低建筑能耗，实现对施加在建筑主体上的外力能量的吸收利用，并提高建筑主体的抗风抗振能力；

步骤二：如图1、图2、图3所示，在质量块一5左移的过程中，通过连杆15带动质量块二14沿滑轨13下移，并同步带动麻花杆16下移，以滑轨13上端的耗能机构17为例，麻花杆16的下移通过其侧壁扭转的曲面对转盘19的通孔侧壁施加扭矩，从而带动转盘19转动，转盘19的转动同步带动摩擦板一20转动，进而使得摩擦板一20和摩擦板二24产生相对运动，并克服摩擦板一20和摩擦板二24之间的摩擦力做功，进而达到消耗外力对建筑主体施加的冲击能量的目的，从而降低外力对建筑主体伤害；

在质量块一5右移的过程中，通过连杆15带动质量块二14沿滑轨13上移，并同步带动麻花杆16上移，麻花杆16的下移通过其侧壁扭转的曲面对转盘19的通孔侧壁施加反向扭矩，从而带动转盘19反向转动，转盘19的反向转动同步带动摩擦板一20反向转动，进而使得摩擦板一20和摩擦板二24产生与前述方向相反的相对运动，并克服摩擦板一20和摩擦板二24之间的摩擦力做功，使得在外力对建筑体作用的整个过程中，耗能机构17都在不断的消耗其能量，从而达到消耗外力对建筑主体施加的冲击能量的目的，降低外力对建筑主体伤害，提高建筑主体的使用寿命，提高建筑主体的抗风抗振能力；

质量块二14的上下移动通过其底面的麻花杆16驱动滑轨13下端的耗能机构17中的转盘19转动，其工作原理如前所述；

步骤三：如图3、图4和图5所示，随着摩擦板一20和摩擦板二24的相互摩擦作用，使得摩擦板一20和摩擦板二24不断损耗，并且厚度减小，即，摩擦板一20和摩擦板二24之间的间隙增大，在弹簧二27向下的弹性作用下推动压板23带动摩擦板二24自动向摩擦板一20靠近贴合，从而始终确保摩擦板一20和摩擦板二24紧密贴合，保持稳定的耗能作用，随着弹簧二27推动压板23的移动，从而同步带动导向杆26下移，并使得止退杆30的楔形端依次从下至上与导向杆26上的扣槽28相连，其中止退杆30和扣槽28的作用是在摩擦板一20和摩擦板二24摩擦耗能过程中，阻碍导向杆26因摩擦板一20和摩擦板二24摩擦生热导致摩擦面热膨胀使得摩擦板二24通过压板23带动导向杆26上移，进而确保了摩擦板一20和摩擦板二24之间具有足够的摩擦力，保持高效的耗能效果；

在摩擦板一20和摩擦板二24磨损至需要更换的厚度时，通过旋转盖板21，使得螺套22从套筒18内旋出，进而通过盖板21将压板23取出，然后分别将摩擦板一20和摩擦板二24从转盘19和压板23上取下，并更换新的摩擦板一20和摩擦板二24；

更换新的摩擦板一20和摩擦板二24后，由于厚度变大，因此需要对导向杆26的长度进行调节，调节时通过手部扣动拨杆33，使得拨杆33带动止退杆30远离导向杆26并压缩弹簧三31，使得止退杆30与扣槽28脱离，此时即可顺利调节导向杆26的长度，调节完成后松开拨杆33，在弹簧三31的恢复力作用下使得止退杆30与导向杆26上对应的扣槽28扣接，然后将盖板21通过螺套22连接在套筒18上即完成摩擦板一20和摩擦板二24的更换，操作简单便捷。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术工作人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。