一种高层钢结构自适应减震装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及钢结构减震技术领域，尤其涉及一种高层钢结构自适应减震装置及其使用方法。

背景技术

钢结构因其具有重量轻、强度高、抗震性好、可工厂化生产、施工速度快、材料可循环利用等优点得到了广泛应用。钢结构建筑体系的优点较多，为了抵御强震的袭击，传统钢结构抗震设计常常强化结构的抗侧力系统，主要致力于保证结构自身具有一定的强度、刚度和延性，利用钢结构自身储存和消耗地震能量来满足抗震设防要求，在满足设计要求的情况下，结构尺寸可能需要做得很大，给建筑布置带来一定的困难，而且在地震作用下，特别是高层建筑物，由于主体结构的质量增加，会造出更大的地震作用，通过这种方式既不经济，有时也难以满足安全性的要求。

经检索，中国专利申请号为CN201811505992.8的专利，公开了一种高层钢结构减震装置及其使用方法，所述结构减震装置又名软钢阻尼器，由上连接板、下连接板、左翼缘、右翼缘、腹板、横向加劲肋和纵向加劲肋组成；上连接板和下连接板平行并列设置，上连接板和下连接板之间有左翼缘、右翼缘和腹板焊接成的工字钢，腹板两侧焊接横向加劲肋和纵向加劲肋；实际实施时，上柱和下柱为焊接形式的工字钢，焊接横向加劲肋，并在上柱的下端、下柱的上端焊接端板，在固定好上柱和下柱后，减震装置的上连接板与上柱的下端板采用高强螺栓连接，减震装置的下连接板与下柱的上端板采用高强螺栓连接，待减震装置安装完毕后，再浇筑混凝土楼板。上述专利中的高层钢结构减震装置及其使用方法存在以下不足：钢结构在地震发生时，以其连接处为支点，周边受到作用力而不断晃动，长此以往使得结构整体出现倾斜，最终导致钢结构断裂。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种高层钢结构自适应减震装置及其使用方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种高层钢结构自适应减震装置，包括活动安装于钢结构本体A周边的套装部，所述套装部的四周外壁均固定连接有连接部一，连接部一由环形筒和工字型连接件构成转动配合，连接部一的外壁固定连接有缓冲组合件，缓冲组合件包括套筒、滑动杆及长杆，套筒的内壁与滑动杆的外壁形成滑动配合，滑动杆的一端与长杆的一侧外壁固定连接；所述缓冲组合件的一侧外壁固定连接有连接部二，连接部二的一侧外壁固定连接有连接座；所述套筒的内壁设置有缓冲气筒，滑动杆的另一端与缓冲气筒的延伸端固定连接。

优选地：所述套装部由两个固定座和两个收缩板组成，两个固定座的一侧外壁均固定连接有两个通槽，两个固定座上呈相对位置的通槽设为一组，两个收缩板的两端与两组通槽的内壁形成滑动配合。

优选地：其中一个所述收缩板的两侧外壁均固定连接有连接块，两个连接块的一侧外壁和另外一个收缩板的两侧外壁均固定连接有齿牙板，两个固定座的底部内壁均设置有齿轮，齿轮的外壁与两个齿牙板的外壁相啮合，且两个固定座的顶部外壁均转动连接有调节把手，调节把手的底端通过传动轴与齿轮的顶端相连接。

优选地：所述钢结构本体A的两侧外壁均固定连接有限位板；所述钢结构本体A的一端滑动连接有基座，基座呈梯形结构，基座的顶部外壁设置有防护垫。

优选地：所述基座的相对一侧内壁均固定连接有方形槽，方形槽的一侧内壁设置有升降排列的多个橡胶柱，多个橡胶柱的一端均设置有缓冲球。

优选地：所述基座的相对一侧内壁均固定连接有滑槽，滑槽的内壁均设置有滑动板，滑动板的一侧内壁固定连接有长型槽，长型槽的底部内壁固定连接有缓冲支件，两个缓冲支件的顶端固定连接有同一个减震板。

优选地：两个所述滑动板的一侧内壁均转动连接有至少一个转动杆，转动杆的一侧外壁固定连接有防滑板；两个所述滑动板的底部外壁均通过连接部三连接有连接杆，两个连接杆的一端分别通过连接部四连接有同一个底板。

优选地：所述底板的底部外壁和基座的底部内壁固定连接有同一个缓冲器，底板的顶部外壁和减震板的顶部外壁固定连接有同一个缓冲柱。

优选地：所述减震装置还包括钢结构本体B，所述钢结构本体A的外壁和钢结构本体B的外壁固定连接有同一个C型组合件，C型组合件由两个活动板的两端设置于两个C型板的一侧内壁组成，两个活动板的一侧外壁均固定连接有长槽，两个长槽的内壁均设置有折型组件，两个折型组件的一侧外壁分别设置有同一个中间板，中间板的一侧外壁设置有缓冲支件二。

一种高层钢结构自适应减震装置的使用方法，包括如下步骤：

S1：将套装部套在钢结构本体A上的高低合适位置，调整套装部的间距使其贴合钢结构本体A的外壁；

S2：将连接座的一侧面固定在与钢结构本体A形成垂直面的墙壁上；

S3：钢结构本体A向周边晃动时，缓冲组合件受力，连接座作为定点，长杆及套筒通过滑动杆挤压缓冲气筒作为往复缓冲，对震动中的钢结构本体A作递补式减震处理；

S4：钢结构本体A上下晃动时，缓冲球对钢结构本体A作层层缓冲，并依次经防滑板、缓冲支件及缓冲器作垂直减震处理；

S5：当钢结构本体A或钢结构本体B受到震动侧方位作用力时，经C型组合件减轻一定冲击力。

本发明的有益效果为：

1.本发明地震发生时，钢结构本体A被动产生摇晃，使得缓冲组合件受力，连接座作为定点，长杆及套筒通过滑动杆挤压缓冲气筒作为往复缓冲，从而使得该缓冲组合件与之镜像位置的缓冲组合件对震动中的钢结构本体A作递补式减震作业，有效维持钢结构本体A的固定位置，避免钢结构本体A在地震发生时受到震动而导致结构倾斜松散，或连接处周边出现断裂的情况，提高高层钢结构本体A的稳定性，延长钢结构本体A的使用寿命，在四个缓冲组合件的作用下使其晃动范围缩小，避免钢结构本体A由于长期处于震动进而出现裂纹的现象。

2.本发明根据钢结构本体A的宽度尺寸调整相对位置的两个收缩板长度，使得相对位置的两个固定座一侧面贴合钢结构本体A的外壁，然后分别手动旋转两个调节把手，通过齿轮的转动调节两个齿牙板的移动，进而调整两个收缩板的间距，直至两个收缩板的一侧面贴合钢结构本体A的外壁，从而完成机体与套装部的连接固定，拆卸组装均便利，适用于不同尺寸的钢结构本体A。

3.本发明钢结构本体A受作用力在基座的内部上下活动时，两侧呈升降排列的多个缓冲球对钢结构本体A作层层缓冲，有效降低钢结构本体A的升降势能，而限位板对钢结构本体A的升降幅度作有效限制，避免受到震动导致幅度过大，防护垫对基座进行保护。

4.本发明随着钢结构本体A的下降，顶动两侧的防滑板翻转后抵接在减震板上，经缓冲支件作一定缓冲，随着震动幅度的增加，减震板向下挤压并带动两个滑动板在滑槽内升降，在两个滑动板下降时，下压其连接处的连接杆一端发生倾斜，当两个连接杆的另一端被挤压并将底板下压时，缓冲器受到压力，配合震动对其上结构进行反弹，从而使得钢结构本体A上升，避免钢结构本体A受到震动导致变形能力过大。

5.本发明当钢结构本体A或钢结构本体B受到震动侧方位作用力时，两个C型板受到挤压，压缩两个活动板在其内抽动，并且在长槽内配合压缩两个折型组件的张开角度，当两个C型板一侧接触并挤压缓冲支件二时，减轻一定冲击力，从而减小钢结构本体A与钢结构本体B之间的震动，避免结构变形。

附图说明

图1为本发明提出的一种高层钢结构自适应减震装置的实施例1整体结构示意图；

图2为本发明提出的一种高层钢结构自适应减震装置的实施例2基座剖面结构示意图；

图3为本发明提出的一种高层钢结构自适应减震装置的实施例2滑动板俯视结构示意图；

图4为本发明提出的一种高层钢结构自适应减震装置的实施例2滑动板仰视结构示意图；

图5为本发明提出的一种高层钢结构自适应减震装置的实施例2缓冲球结构示意图；

图6为本发明提出的一种高层钢结构自适应减震装置的实施例1固定座及套筒剖面结构示意图；

图7为本发明提出的一种高层钢结构自适应减震装置的实施例1固定座俯视剖面结构示意图；

图8为本发明提出的一种高层钢结构自适应减震装置的实施例3整体结构示意图；

图9为本发明提出的一种高层钢结构自适应减震装置的实施例3C型组合件结构示意图。

图中：1钢结构本体A、2基座、3限位板、4收缩板、5调节把手、6连接座、7连接部二、8缓冲组合件、9固定座、10防护垫、11缓冲球、12减震板、13缓冲柱、14缓冲器、15连接杆、16滑动板、17滑槽、18弹性柱、19防滑板、20底板、21缓冲支件一、22转动杆、23橡胶柱、24长杆、25滑动杆、26缓冲气筒、27套筒、28通槽、29齿牙板、30齿轮、31连接块、32钢结构本体B、33C型组合件、34活动板、35长槽、36折型组件、37中间板、38缓冲支件二。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

下面详细描述本专利的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利，而不能理解为对本专利的限制。

在本专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。

在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。

实施例1：

一种高层钢结构自适应减震装置，如图1、图6和图7所示，包括活动安装于钢结构本体A1周边的套装部，所述套装部的四周外壁均通过螺栓固定有连接部一，连接部一由环形筒和工字型连接件构成转动配合，连接部一的外壁通过螺栓固定有缓冲组合件8，缓冲组合件8包括套筒27、滑动杆25及长杆24，套筒27的内壁与滑动杆25的外壁形成滑动配合，滑动杆25的一端与长杆24的一侧外壁固定连接；所述缓冲组合件8的一侧外壁通过螺栓固定有连接部二7，连接部二7与连接部一的结构相同，连接部二7的一侧外壁通过螺栓固定有连接座6；所述套筒27的内壁卡接有缓冲气筒26，滑动杆25的另一端与缓冲气筒26的延伸端固定连接。首先选择钢结构本体A1的高低合适位置，将套装部的四周内壁贴合钢结构本体A1的外壁进行安装，其次根据安装位置，调整四个缓冲组合件8的展开角度后，利用螺栓将连接座6的一侧面固定在与钢结构本体A1形成垂直面的墙壁上。当地震发生时，钢结构本体A1被动产生摇晃，在四个缓冲组合件8的作用下使其晃动范围缩小，避免钢结构本体A1由于长期处于震动进而出现裂纹的现象。并且在钢结构本体A1晃动时，使得缓冲组合件8受力，连接座6作为定点，长杆24及套筒27通过滑动杆25挤压缓冲气筒26作为往复缓冲，从而使得该缓冲组合件8与之镜像位置的缓冲组合件8对震动中的钢结构本体A1作递补式减震作业，有效维持钢结构本体A1的固定位置，避免钢结构本体A1在地震发生时受到震动而导致结构倾斜松散，或连接处周边出现断裂的情况，提高高层钢结构本体A1的稳定性，延长钢结构本体A1的使用寿命。

为了便于机体1与套装部连接固定；如图7所示，所述套装部由两个固定座9和两个收缩板4组成，两个固定座9的一侧外壁均开设有两个通槽28，两个固定座9上呈相对位置的通槽28设为一组，两个收缩板4的两端与两组通槽28的内壁形成滑动配合，其中一个收缩板4的两侧外壁均通过螺栓固定有连接块31，两个连接块31的一侧外壁和另外一个收缩板4的两侧外壁均通过螺栓固定有齿牙板29，两个固定座9的底部内壁均通过转轴转动连接有齿轮30，齿轮30的外壁与两个齿牙板29的外壁相啮合，且两个固定座9的顶部外壁均转动连接有调节把手5，调节把手5的底端通过传动轴与齿轮30的顶端相连接。安装时将套装部从钢结构本体A1的一端套入，然后根据钢结构本体A1的宽度尺寸调整相对位置的两个收缩板4长度，使得相对位置的两个固定座9一侧面贴合钢结构本体A1的外壁。然后分别手动旋转两个调节把手5，通过齿轮30的转动调节两个齿牙板29的移动，进而调整两个收缩板4的间距，直至两个收缩板4的一侧面贴合钢结构本体A1的外壁，从而完成机体1与套装部的连接固定，拆卸组装均便利，适用于不同尺寸的钢结构本体A1。

本实施例在使用时，将套装部从钢结构本体A1的一端套入，首先选择钢结构本体A1的高低合适位置，然后根据钢结构本体A1的宽度尺寸调整相对位置的两个收缩板4长度，使得相对位置的两个固定座9一侧面贴合钢结构本体A1的外壁。然后分别手动旋转两个调节把手5，通过齿轮30的转动调节两个齿牙板29的移动，进而调整两个收缩板4的间距，直至两个收缩板4的一侧面贴合钢结构本体A1的外壁，从而完成机体1与套装部的连接固定。其次根据安装位置，调整四个缓冲组合件8的展开角度后，利用螺栓将连接座6的一侧面固定在与钢结构本体A1形成垂直面的墙壁上。当地震发生时，钢结构本体A1被动产生摇晃，在四个缓冲组合件8的作用下使其晃动范围缩小，并且在钢结构本体A1晃动时，使得缓冲组合件8受力，连接座6作为定点，长杆24及套筒27通过滑动杆25挤压缓冲气筒26作为往复缓冲，从而使得该缓冲组合件8与之镜像位置的缓冲组合件8对震动中的钢结构本体A1作递补式减震作业，有效维持钢结构本体A1的固定位置。

实施例2：

一种高层钢结构自适应减震装置，为了缓冲钢结构本体A1的垂直震动作用力，如图1-5所示，本实施例在实施例1的基础上作出以下改进：所述钢结构本体A1的两侧外壁均通过螺栓固定有限位板3；所述钢结构本体A1的一端滑动连接有基座2，基座2呈梯形结构，基座2的顶部外壁焊接有防护垫10；所述基座2的相对一侧内壁均开设有方形槽，方形槽的一侧内壁焊接有升降排列的多个橡胶柱23，多个橡胶柱23的一端均焊接有缓冲球11。当地震发生时，钢结构本体A1受作用力在基座2的内部上下活动时，两侧呈升降排列的多个缓冲球11对钢结构本体A1作层层缓冲，有效降低钢结构本体A1的升降势能。而限位板3对钢结构本体A1的升降幅度作有效限制，避免受到震动导致幅度过大，防护垫10对基座2进行保护。

所述基座2的相对一侧内壁均开设有滑槽17，滑槽17的内壁均通过滑块滑动连接有滑动板16，滑动板16的一侧内壁开设有长型槽，长型槽的底部内壁通过螺栓固定有缓冲支件21，两个缓冲支件21的顶端通过螺栓固定有同一个减震板12；两个所述滑动板16的一侧内壁均转动连接有至少一个转动杆22，转动杆22的一侧外壁通过螺栓固定有防滑板19；两个所述滑动板16的底部外壁均通过连接部三连接有连接杆15，两个连接杆15的一端分别通过连接部四连接有同一个底板20，连接部三、连接部四与连接部一的结构相同，底板20的底部外壁和基座2的底部内壁通过螺栓固定有同一个缓冲器14，底板20的顶部外壁和减震板12的顶部外壁通过螺栓固定有同一个缓冲柱13。钢结构本体A1受作用力在基座2的内部上下活动时，随着钢结构本体A1的下降，顶动两侧的防滑板19翻转后抵接在减震板12上，经缓冲支件21作一定缓冲。随着震动幅度的增加，减震板12向下挤压并带动两个滑动板16在滑槽17内升降，在两个滑动板16下降时，下压其连接处的连接杆15一端发生倾斜，当两个连接杆15的另一端被挤压并将底板20下压时，缓冲器14受到压力，配合震动对其上结构进行反弹，从而使得钢结构本体A1上升，避免钢结构本体A1受到震动导致变形能力过大。

本实施例在使用时，当地震发生时，钢结构本体A1受作用力在基座2的内部上下活动时，两侧呈升降排列的多个缓冲球11对钢结构本体A1作层层缓冲，有效降低钢结构本体A1的升降势能。随着钢结构本体A1的下降，顶动两侧的防滑板19翻转后抵接在减震板12上，经缓冲支件21作一定缓冲。随着震动幅度的增加，减震板12向下挤压并带动两个滑动板16在滑槽17内升降，在两个滑动板16下降时，下压其连接处的连接杆15一端发生倾斜，当两个连接杆15的另一端被挤压并将底板20下压时，缓冲器14受到压力，配合震动对其上结构进行反弹，从而使得钢结构本体A1上升。而限位板3对钢结构本体A1的升降幅度作有效限制，避免受到震动导致幅度过大，防护垫10对基座2进行保护。

实施例3：

一种高层钢结构自适应减震装置，为了减小钢结构本体A1与钢结构本体B32连接时的震动，如图8和图9所示，本实施例在实施例1的基础上作出以下改进：所述减震装置还包括钢结构本体B32，所述钢结构本体A1的外壁和钢结构本体B32的外壁通过螺栓固定有同一个C型组合件33，C型组合件33由两个活动板34的两端插接于两个C型板的一侧内壁组成，两个活动板34的一侧外壁均开设有长槽35，两个长槽35的内壁均通过滑块滑动连接有折型组件36，两个折型组件36的一侧外壁分别通过铰链连接有同一个中间板37，中间板37的一侧外壁贯穿有缓冲支件二38。根据钢结构本体A1和钢结构本体B32的实际安装范围，在两者连接处固定安装C型组合件33，减小连接面积。使用时，当钢结构本体A1或钢结构本体B32受到震动侧方位作用力时，两个C型板受到挤压，压缩两个活动板34在其内抽动，并且在长槽35内配合压缩两个折型组件36的张开角度，当两个C型板一侧接触并挤压缓冲支件二38时，减轻一定冲击力，从而减小钢结构本体A1与钢结构本体B32之间的震动，避免结构变形。

本实施例在使用时，根据钢结构本体A1和钢结构本体B32的实际安装范围，在两者连接处固定安装C型组合件33，减小连接面积。使用时，当钢结构本体A1或钢结构本体B32受到震动侧方位作用力时，两个C型板受到挤压，压缩两个活动板34在其内抽动，并且在长槽35内配合压缩两个折型组件36的张开角度，当两个C型板一侧接触并挤压缓冲支件二38时，减轻一定冲击力，从而减小钢结构本体A1与钢结构本体B32之间的震动，避免结构变形。

实施例4：

一种高层钢结构自适应减震装置的使用方法，如图1-9所示，包括如下步骤：

S1：将套装部套在钢结构本体A1上的高低合适位置，调整套装部的间距使其贴合钢结构本体A1的外壁；

S2：将连接座6的一侧面固定在与钢结构本体A1形成垂直面的墙壁上；

S3：钢结构本体A1向周边晃动时，缓冲组合件8受力，连接座6作为定点，长杆24及套筒27通过滑动杆25挤压缓冲气筒26作为往复缓冲，对震动中的钢结构本体A1作递补式减震处理；

S4：钢结构本体A1上下晃动时，缓冲球11对钢结构本体A1作层层缓冲，并依次经防滑板19、缓冲支件21及缓冲器14等作垂直减震处理；

S5：当钢结构本体A1或钢结构本体B32受到震动侧方位作用力时，经C型组合件33减轻一定冲击力。

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。