建筑抗震缝缓冲装置的螺杆结构及套筒结构

本申请为专利申请号202010696005.8，申请日2020-07-20的发明专利《基于螺纹转换的建筑减震消能方法》的分案申请。

技术领域

本发明涉及建筑抗震技术领域，具体涉及一种建筑抗震缝缓冲装置的螺杆结构及套筒结构。

背景技术

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。

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。

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。

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。

发明内容

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基于螺纹转换的建筑减震消能方法；并进一步使其能够降低对抗震缝自身功能作用的影响。本发明还公开了一种结构简单，连接方便，利于转动配合实现减震，更好地保证装置工作顺畅的建筑抗震缝缓冲装置的螺杆结构及套筒结构。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种基于螺纹转换的建筑减震消能方法，其特征在于，在抗震缝左右两侧的两个相邻建筑之间依靠两个螺纹件的配合，使得任一建筑因地震而左右摆动时，能够通过两个螺纹件的螺纹配合旋转将动能转化为内能，实现消能减震。

这样，本发明直接依靠螺纹构件的螺纹配合转动摩擦，将建筑水平方向的摆动转化为内能耗散掉，实现缓冲减震消能。这样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。

本方法优选依靠以下的建筑抗震缝缓冲装置实现，所述建筑抗震缝缓冲装置，包括安装在两个相邻建筑相邻侧的两侧建筑侧壁上的两个底座，其特征在于，还包括具有内螺纹的套筒和具有外螺纹的螺杆，套筒和螺杆水平设置且各自具有一个相互配合的配合端和一个与底座相连的安装端，螺杆的配合端插入套筒的配合端一段距离并实现螺纹配合，套筒或者螺杆的安装端和底座可转动连接，所述外螺纹与内螺纹的螺纹斜面的倾角大于摩擦角。

这样，当装置两侧建筑单元左右摆动时，能够通过套筒和螺杆的螺纹配合，将水平方向的轴向运动转换为套筒或者螺杆的转动，通过内螺纹和外螺纹的摩擦将动能转化为内能耗散掉。其中外螺纹与内螺纹的螺纹斜面的倾角大于摩擦角，使得螺纹配合构件受轴向力时能够更好地发生旋转，避免螺纹自锁而无法转动。这样，本装置是依靠摩擦阻尼实现缓冲减震，不会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。

进一步地，套筒的安装端端面上具有一个轴向截面呈T形的连接槽，套筒对应的底座上连接有一个轴向截面呈T形的套筒连接块，套筒连接块和连接槽周向上呈圆形，套筒连接块可转动地卡接配合在连接槽内。

这样，具有结构简单，连接方便，利于套筒转动的优点。

进一步地，连接槽底面为鼓起的球形面，套筒连接块外端面为对应的凹陷的球形面，连接槽底面和套筒连接块外端面依靠球形面相互配合。

这样，依靠球形面的配合使得套筒和底座之间的连接能够产生周向上的浮动空间，使得装置工作时，能够吸收建筑物在上下左右方向的一定范围内的抖动，更好地保证装置工作的顺畅进行。

进一步地，套筒连接块外端具有一个弧形的硬块并用于成形出球形面，套筒连接块其余部分为弹性材料制得。

这样，该结构使得当装置为受压状态时，能够依靠套筒连接块实现轴向缓冲，进一步提高减震消能效果，设置的硬块能够更好地和连接槽底面鼓起的球形面配合并实现转动摩擦，将部分动能转化为内能耗散掉。同时该结构使得在装置受压状态时套筒连接块还能够更好地承受并吸纳部分套筒转动的扭力，以更好地将动能转化为内能。提高了装置减震消能效果。

进一步地，弹性材料为橡胶材料。这样成本低廉，易于实施，兼具良好的弹性能力和连接强度，

进一步地，螺杆的连接端具有一个沿周向外凸的凸沿，螺杆对应的底座上连接有一个螺杆连接块，螺杆连接块外端开设有一个轴向截面呈T形的安装槽，所述凸沿和安装槽周向上呈圆形，凸沿可转动地卡接配合在安装槽内。

这样，具有结构简单，连接方便，利于螺杆转动的优点。

进一步地，螺杆连接端端面为外凸的球形面，所述安装槽底面为对应的凹陷的球形面，螺杆连接端端面和安装槽底面依靠球形面相互配合。

这样，依靠球形面的配合使得螺杆和底座之间的连接能够产生周向上的浮动空间，使得装置工作时，能够吸收建筑物在上下左右方向的一定范围内的抖动，更好地保证装置工作的顺畅进行。

进一步地，螺杆的连接端的凸沿内侧和螺杆连接块的安装槽开口处内侧之间还设置有套设在螺杆上的压簧。

这样，当装置为受拉状态时，能够依靠压簧实现轴向缓冲，进一步提高对装置的减震消能效果。同时压簧使得在装置为受拉状态时，还能够承受部分螺杆转动的扭力，以更好地将动能转化为内能并耗散掉，提高装置的减震消能效果。同时，设置的压簧和套筒连接块的弹性结构设计配合，使得装置无论为受压或者受拉状态，均能够有弹性构件被压紧实现缓冲和吸能；再结合套筒和螺杆的螺纹配合旋转耗能，双重耗能效果能够更好地提高装置的减震消能效率。

进一步地，套筒内腔底面和螺杆之间还连接设置有同轴向的螺旋减震弹簧。

这样，该螺旋减震弹簧可以依靠其弹力进一步实现缓冲减震，提高装置的减震消能效果。

作为优化，螺旋减震弹簧位于套筒内腔内半段且螺旋减震弹簧受压缩到极限位置之前外侧和套筒内腔壁接触。

这样，螺旋减震弹簧被压缩时弹簧外径会略微向外胀大，使得弹簧外侧和套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，螺旋减震弹簧周侧和套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。

作为优化，套筒内半段内腔内壁沿长度方向设置有凹槽，套筒内半段内腔内壁中未设置凹槽的部分具有和套筒外半段内腔中内螺纹衔接一致的内螺纹。

这样，凹槽供螺旋减震弹簧受挤压收缩后，弹簧外周和套筒内壁接触时能够在套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。

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。

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。

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。

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。

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。

进一步地，所述连接边两侧和对应的插槽两侧为倒八字形。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

图1为本发明实施例涉及建筑抗震缝缓冲装置的结构示意图。

图2为图1中单独套筒内腔内半段的断面示意图。

图3为图1中单独底座部分的结构示意图。

图4为图3的右视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

实施例：一种基于螺纹转换的建筑减震消能方法，其特点在于，在抗震缝左右两侧的两个相邻建筑之间依靠两个螺纹件的配合，使得任一建筑因地震而左右摆动时，能够通过两个螺纹件的螺纹配合旋转将动能转化为内能，实现消能减震。

这样，本发明直接依靠螺纹构件的螺纹配合转动摩擦，将建筑水平方向的摆动转化为内能耗散掉，实现缓冲减震消能。这样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。

本实施例中，上述方法依靠图1-4所示的建筑抗震缝缓冲装置实现，所述建筑抗震缝缓冲装置，包括安装在两个相邻建筑相邻侧的两侧建筑侧壁1（即抗震缝两侧建筑侧壁）上的两个底座2，还包括具有内螺纹的套筒3和具有外螺纹的螺杆4，套筒3和螺杆4水平设置且各自具有一个相互配合的配合端和一个与底座相连的安装端，螺杆4的配合端插入套筒3的配合端一段距离并实现螺纹配合，套筒3或者螺杆4的安装端和底座可转动连接，所述外螺纹与内螺纹的螺纹斜面的倾角大于摩擦角。

这样，当装置两侧建筑单元左右摆动时，能够通过套筒和螺杆的螺纹配合，将水平方向的轴向运动转换为套筒或者螺杆的转动，通过内螺纹和外螺纹的摩擦将动能转化为内能耗散掉。其中外螺纹与内螺纹的螺纹斜面的倾角大于摩擦角，使得螺纹配合构件受轴向力时能够更好地发生旋转，避免螺纹自锁而无法转动。这样，本装置是依靠摩擦阻尼实现缓冲减震，不会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。

其中，套筒3的安装端端面上具有一个轴向截面呈T形的连接槽5，套筒对应的底座上连接有一个轴向截面呈T形的套筒连接块6，套筒连接块6和连接槽5周向上呈圆形，套筒连接块可转动地卡接配合在连接槽内。

这样，具有结构简单，连接方便，利于套筒转动的优点。

其中，连接槽5底面为鼓起的球形面，套筒连接块6外端面为对应的凹陷的球形面，连接槽底面和套筒连接块外端面依靠球形面相互配合。

这样，依靠球形面的配合使得套筒和底座之间的连接能够产生周向上的浮动空间，使得装置工作时，能够吸收建筑物在上下左右方向的一定范围内的抖动，更好地保证装置工作的顺畅进行。

其中，套筒连接块6外端具有一个弧形的硬块7并用于成形出球形面，套筒连接块6其余部分为弹性材料制得。

这样，该结构使得当装置为受压状态时，能够依靠套筒连接块实现轴向缓冲，进一步提高减震消能效果，设置的硬块能够更好地和连接槽底面鼓起的球形面配合并实现转动摩擦，将部分动能转化为内能耗散掉。同时该结构使得在装置受压状态时套筒连接块还能够更好地承受并吸纳部分套筒转动的扭力，以更好地将动能转化为内能。提高了装置减震消能效果。

其中，弹性材料为橡胶材料。这样成本低廉，易于实施，兼具良好的弹性能力和连接强度，

其中，螺杆4的连接端具有一个沿周向外凸的凸沿8，螺杆4对应的底座上连接有一个螺杆连接块9，螺杆连接块9外端开设有一个轴向截面呈T形的安装槽，所述凸沿8和安装槽周向上呈圆形，凸沿8可转动地卡接配合在安装槽内。

这样，具有结构简单，连接方便，利于螺杆转动的优点。

其中，螺杆4连接端端面为外凸的球形面，所述安装槽底面为对应的凹陷的球形面，螺杆连接端端面和安装槽底面依靠球形面相互配合。

这样，依靠球形面的配合使得螺杆和底座之间的连接能够产生周向上的浮动空间，使得装置工作时，能够吸收建筑物在上下左右方向的一定范围内的抖动，更好地保证装置工作的顺畅进行。

其中，螺杆4的连接端的凸沿8内侧和螺杆连接块9的安装槽开口处内侧之间还设置有套设在螺杆上的压簧10。

这样，当装置为受拉状态时，能够依靠压簧实现轴向缓冲，进一步提高对装置的减震消能效果。同时压簧使得在装置为受拉状态时，还能够承受部分螺杆转动的扭力，以更好地将动能转化为内能并耗散掉，提高装置的减震消能效果。同时，设置的压簧和套筒连接块的弹性结构设计配合，使得装置无论为受压或者受拉状态，均能够有弹性构件被压紧实现缓冲和吸能；再结合套筒和螺杆的螺纹配合旋转耗能，双重耗能效果能够更好地提高装置的减震消能效率。

其中，套筒3内腔底面和螺杆4之间还连接设置有同轴向的螺旋减震弹簧11。

这样，该螺旋减震弹簧可以依靠其弹力进一步实现缓冲减震，提高装置的减震消能效果。

其中，螺旋减震弹簧11位于套筒内腔内半段且螺旋减震弹簧受压缩到极限位置之前外侧和套筒3内腔壁接触。

这样，螺旋减震弹簧被压缩时弹簧外径会略微向外胀大，使得弹簧外侧和套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，螺旋减震弹簧周侧和套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。

其中，套筒3内半段内腔内壁沿长度方向设置有凹槽12，套筒3内半段内腔内壁中未设置凹槽的部分具有和套筒外半段内腔中内螺纹衔接一致的内螺纹。

这样，凹槽供螺旋减震弹簧受挤压收缩后，弹簧外周和套筒内壁接触时能够在套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。其中，凹槽12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。

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。

其中，所述底座2和建筑侧壁之间还设置有快速脱离机构。

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。

其中，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13，还包括一个固定在建筑侧壁上的基座14，基座14外侧面为用于和底座后侧面贴合安装的安装面15，基座14外侧面上还对应连接边设置有外凸构成的插槽16，所述连接边向下插接固定在插槽内。

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。

其中，所述连接边13两侧和对应的插槽两侧为倒八字形。

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。

其中，基座14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。

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。

其中，基座14下端位置设置有一排固定点，固定点通过螺钉17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18，基座和撬块18为硬质材料制得。

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。

其中，固定点位置的基座14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。

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。