1.本实用新型属于建筑隔震技术领域，具体涉及一种四维隔震的物联柔管装置，用于隔震建筑内途径隔震层的机电管道隔震及隔震管道对地震响应的远程感知。
背景技术：2.隔震建筑以防震减灾为目的，为降低地震响应，在结构中设置隔震层而实现隔震功能。途经隔震层的机电管道，为生产生活提供水暖气电供给以及消防保护，须在地震发生时与隔震结构的地震响应适配，实现与结构同步位移，并均衡以上下结构为两端边界的隔震管道变形，符合应力指标且使约束荷载满足支承的许用范围。
3.地震发生时，受p波竖向地震作用，隔震管道需满足隔震层下部相对上部的竖向位移；受s波双向水平地震作用，隔震管道应满足隔震层上部相对下部在水平面360
°
范围任意方向往复平动；再者，双向水平地震作用对质量和刚度分布不对称的结构具有扭转效应，隔震管道要能够适配结构层间角位移而相对水平转动。
4.为了实现机电管道与建筑结构同等的设防目标，隔震层的机电管道应是一种具有三个正交平动线位移及一个水平转动角位移共四个自由度变形及复位能力的四维隔震柔管，地震时全方位吸收隔震位移；同时还应该联网感知隔震柔管的地震响应，实时了解隔震柔管与隔震结构的匹配效果，继而通过数据挖掘不断促进机电管道隔震的系统性优化迭代而造福社会。
技术实现要素：5.为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种四维隔震的物联柔管装置，专门用于机电管道匹配结构隔震的四个自由度同步变形以及对隔震管道两端边界加速度响应的远程感知。
6.为解决上述的技术问题，本实用新型采用以下技术方案：
7.一种四维隔震的物联柔管装置，包括拉杆波纹隔震节、走向控制管、隔震柔管、2个三轴加速度感知终端，拉杆波纹隔震节水平安装，有且仅有2根拉杆一上一下对称布置在拉杆波纹隔震节中心线所在的竖直面内，每根拉杆的两端分别通过紧固套件连接到承载板上，左端2套紧固套件对称设置于承载板的内外侧，右端1套紧固套件设置于承载板的外侧；所述拉杆波纹隔震节一端经上接口连接上部管路，另一端经走向控制管连接隔震柔管上端，隔震柔管的特征是整体呈n﹥1的奇函数曲线形，由中心对称的两个直段和两个半径不小于最小动态曲率半径的弧段组成，所述隔震柔管下端经下接口连接下部管路；2个三轴加速度感知终端经连接板分别安装在拉杆波纹隔震节靠近与上部结构固接的上固定点处，以及隔震柔管靠近与下部结构固接的下固定点处。
8.优选地，所述拉杆波纹隔震节只有一段波纹管，所述波纹管的特征为波高较矮波纹对称分布在波高较高波纹两侧。
9.进一步，所述拉杆波纹隔震节只有一段波纹管，所述波纹管的特征为从一侧到另
一侧的波纹波高由矮到高。
10.进一步，所述拉杆波纹隔震节有两段相同的波纹管，所述波纹管的特征为波高较矮波纹对称分布在波高较高波纹两侧。
11.进一步，所述拉杆波纹隔震节有两段相同的波纹管，所述波纹管的特征为从一侧到另一侧的波纹波高由矮到高，两段波纹管对称。
12.进一步，所述拉杆波纹隔震节带有6套紧固套件，所述紧固套件包括锥面紧固件和球面紧固件。
13.进一步，所述走向控制管包括弯曲段和位于弯曲段两端分别用于控制两个方向安装尺寸的第一直段和第二直段。
14.进一步，所述三轴加速度感知终端是直连物联网应用平台双向通信的智能感知设备，联网方式为nb-iot，接入协议为mqtt或http或websocket。
15.进一步，所述三轴加速度感知终端是直连物联网应用平台双向通信的智能感知设备，联网方式为5g，接入协议为mqtt或http或websocket。
16.进一步，所述三轴加速度感知终端是直连物联网应用平台双向通信的智能感知设备，联网方式为4g，接入协议为mqtt或http或websocket。
17.进一步，所述三轴加速度感知终端经直角形连接板安装，采用螺纹紧固方式或磁吸方式或粘贴方式与连接板固接。
18.进一步，所述三轴加速度感知终端经平板形连接板安装，采用螺纹紧固方式或磁吸方式或粘贴方式与连接板固接。
19.进一步，所述四维隔震的物联柔管装置的上接口连接来自或去往隔震层上层的上部管路。
20.进一步，所述四维隔震的物联柔管装置的下接口连接来自或去往隔震层下层的下部管路。
21.进一步，所述四维隔震的物联柔管装置的下接口连接的下部管路为安装在隔震层内的机电设备配管。
22.进一步，所述四维隔震的物联柔管装置的上接口连接上部管路的方式为法兰连接或对焊连接。
23.进一步，所述四维隔震的物联柔管装置的下接口连接下部管路的方式为法兰连接或对焊连接。
24.进一步，所述四维隔震的物联柔管装置的上接口通过活接头或快速接头与上部管路连接。
25.进一步，所述四维隔震的物联柔管装置的下接口通过活接头或快速接头与下部管路连接。
26.与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：
27.一种四维隔震的物联柔管装置，首先既适配结构隔震的四维变形及复位能力，与结构地震位移响应全方位同步，保障经历地震时机电系统与结构一样安全，又满足管路日常冷热交变位移补偿；其次，四维隔震的物联柔管装置的两端边界对隔震层上下结构的实际加速度响应，实时通过物联网系统被远程感知，利用物联网数据挖掘及分析对机电管道隔震不断地迭代优化，为社会提供专业信息共享；第三，整个柔管装置无中间支吊架，既节
约隔震层可用空间又方便安装现场低碳施工。
附图说明
28.图1为实施例1结构示意图。
29.图2为一段波纹管时拉杆波纹隔震节结构示意图一。
30.图3为隔震柔管详图。
31.图4为走向控制管详图。
32.图5为三轴加速度感知终端在水平管顶部安装时采用直角形连接板结构示意图。
33.图6为三轴加速度感知终端在竖直管侧面安装时采用平板形连接板结构示意图。
34.图7为两段相同的波纹管时拉杆波纹隔震节结构示意图一。
35.图8为两段相同的波纹管时拉杆波纹隔震节结构示意图二。
36.图9为两段相同的波纹管时拉杆波纹隔震节结构示意图三。
37.图10为设置有一段波纹管时拉杆波纹隔震节结构示意图二。
38.图11为设置有一段波纹管时拉杆波纹隔震节结构示意图三。
39.图中，1-拉杆波纹隔震节；102-拉杆；103-承载板；104-紧固套件；2-走向控制管；201-弯曲段；202-第一直段；203-第二直段；3-隔震柔管；4-三轴加速度感知终端；5-连接板；6-上固定点；7-上接口；8-上部管路；9-下固定点；10-下接口；11-下部管路。
具体实施方式
40.如图1-11所示，为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
41.实施例1
42.如图1，一种四维隔震的物联柔管装置安装在某隔震建筑隔震层空间的yz平面内，且以固接在隔震结构上部的上固定点6和固接在隔震结构下部的下固定点9为地震响应输入源，从上接口7至下接口10形成具有端点附加位移的一个独立柔管装置：包括拉杆波纹隔震节1、走向控制管2、隔震柔管3、2个三轴加速度感知终端4，拉杆波纹隔震节1水平安装，特征是：有且仅有2根拉杆102，一上一下对称布置在拉杆波纹隔震节1中心线所在的竖直面内，每根拉杆的两端分别通过紧固套件104连接到承载板103上，左端2套紧固套件对称设置于承载板的内外侧，右端1套紧固套件设置于承载板的外侧；所述拉杆波纹隔震节1一端经上接口7连接上部管路8，另一端经走向控制管2连接隔震柔管3上端，隔震柔管3的特征是整体呈n﹥1的奇函数曲线形，由中心对称的两个直段和两个半径不小于最小动态曲率半径的弧段组成，所述隔震柔管3下端经下接口10连接下部管路11；2个三轴加速度感知终端4经连接板5分别安装在拉杆波纹隔震节1靠近与上部结构固接的上固定点6处，以及隔震柔管3靠近与下部结构固接的下固定点9处。
43.如图2，本例的拉杆波纹隔震节1只有一段波纹管101，特征为波高较矮波纹对称分布在波高较高波纹两侧，而且所有波纹一共有两种波高。此特征充分均衡了波纹管各个波纹响应大变形的速率，能整体提高柔管装置与隔震结构对地震响应的上下部结构相对位移及其往复的同步性。
44.本例的2个三轴加速度感知终端4是联网方式为nb-iot，接入协议为mqtt，能通过突发加速度和定时两种方式上报数据，直连隔震物联网云端应用平台，加速度触发告警阈值可设置的低功耗远距离无线通信智能感知设备。第1个三轴加速度感知终端4经直角形连接板51，以螺纹紧固方式安装在拉杆波纹隔震节1右端的水平直管顶部，靠近与上部结构固接的上固定点6处。第2个三轴加速度感知终端4经平板形连接板52，以螺纹紧固方式安装在隔震柔管3下端的直管侧面，靠近与下部结构固接的下固定点9处。
45.如图3所示，本例的隔震柔管3包括波纹金属软管301和位于波纹金属软管上下两端的直钢管一302和直钢管二303。波纹金属软管整体呈n﹥1的奇函数曲线形，由中心对称的两个直段和两个半径不小于最小动态曲率半径的弧段组成，此特征使得同一隔震柔管3在应对相同大小的横向位移变形时，所需的整体安装长度减少一半，应用在层高和安装空间严格受限的隔震层内，恰好发挥结构紧凑和节省可用空间的优势。
46.如图4，本例的走向控制管2包括弯曲段201和位于弯曲段两端分别调整两个方向尺寸的第一直段202和第二直段203，选用标准长半径弯头和两个不同长度直管组成，双向调整长度：一方面适应现场实际安装空间；另一方面控制柔管装置与梁的净空以及与柱的净距。这样，保证地震时四维隔震物联柔管装置既同步上部结构相对下部结构发生任意方位大变形而又能不与上下支墩干涉。
47.本例柔管装置地震时进行四维变形隔震的工作过程为：作为柔管装置两端地震响应输入源的上固定点6和下固定点9，在结构地震响应下有4个自由度的相对运动，包括沿xyz直角坐标系三个正交轴线的平动线位移dx、dy、dz和绕竖直z轴的转动角位移rz，其中dx和dy为360
°
范围内任意方向水平平动线位移在建筑结构两个主轴方向的分量。对拉杆波纹隔震节和隔震柔管的协作分工而言：dx和dy对应隔震柔管在水平面xy的四个象限内任意横向位移在两个主轴方向的分量，rz对应拉杆波纹隔震节在水平平面内的角位移，dz对应拉杆波纹隔震节在竖直面的上下横向位移，这样由两者分别随地震响应输入，与结构的位移步调一致，通过柔性变形而协作一致实现管道的隔震。
48.特别地，当地震引起的位移响应为上部结构相对下部结构向﹣y方向平动及回复时，拉杆波纹隔震节1每根拉杆右端仅有1套紧固套件设置于承载板外侧的特征，使得柔管装置能够随上部结构自右向左沿轴向压缩波纹管及回复，满足极端方位的隔震自由度。
49.本实施例的柔管装置远程感知加速度的工作过程为：通过上固定点6将柔管装置一端固接至隔震层上部结构，与上部结构刚性一体，地震时由上固定点6对柔管装置输入上部结构加速度响应，经第1个三轴加速度感知终端4感知并实时上报给隔震物联网云端应用平台；通过下固定点9将柔管装置另一端固接至隔震层下部结构，与下部结构刚性一体，地震时由下固定点9对柔管装置输入下部结构加速度响应，由第2个三轴加速度感知终端4感知而实时上报平台。隔震系统云端平台以场景联动或者数据流转方式向使用者和研究者提供专业信息共享和服务。
50.本例的柔管装置吸收日常冷热交变位移的过程为：因流通介质的温度变化，管道在以上固定点和下固定点为两端边界的独立膨胀段内发生热胀冷缩反复交变，需要自我吸收dz和dy两个自由度的线位移而符合二次应力指标。从柔管装置整体来看，拉杆波纹隔震节横向变形负责吸收dz；隔震柔管的横向变形负责吸收dy。
51.本例柔管装置经上接口和下接口连接上部管路和下部管路的方式为：法兰连接，
且配对法兰的其中一件为松套法兰，从根本上防止现场装配可能出现的紧固件连接孔错位而无法调整。
52.本例四维隔震的物联柔管装置没有中间支吊架，既能节省隔震层可用空间又有助安装现场施工高效低碳。本例针对包括了各方向最大隔震位移、流体介质温度及压力、外部荷载在内的工况组合进行应力分析计算，且以与上部结构固定的上固定点和与下部结构固定的下固定点为两端边界条件，从上接口至下接口具有端点附加位移的独立的柔性管道计算校核结果为：该装置无需额外的中间支吊即满足一次应力指标；该装置满足在跟随隔震结构地震响应的往复大位移平动作用下交变循环的二次应力指标；该装置两端的固定点约束荷载落在支承的许用合力及合力矩范围内。
53.实施例2
54.一种四维隔震的物联柔管装置安装布置在某隔震建筑的隔震层空间的yz平面内。本例与实施例1基本相同，如图7，差别在于：拉杆波纹隔震节1有两段相同的波纹管；同时，比图2所示的拉杆波纹隔震节多了连接两段波纹管101的中间管105。
55.本例的2个三轴加速度感知终端4是联网方式为5g，接入协议为http，能通过突发加速度和定时两种方式上报数据，直连隔震物联网云端应用平台，加速度触发告警阈值可设置的蜂窝移动通信智能感知设备。2个三轴加速度感知终端4均以磁钢吸附方式与连接板固接安装。
56.本例的走向控制管2的弯曲段201选用标准短半径弯头，第一直段长度为零，第二直段为一个直管。
57.本实施例的柔管装置经上接口和下接口连接上部管路和下部管路的方式为：活接头连接，现场安装速度快，省时省力，能降低能源消耗，利于环境保护。
58.实施例3
59.如图8，一种四维隔震的物联柔管装置安装在某隔震建筑隔震层空间的yz平面内。本例与实施例2基本相同，差别在于：拉杆波纹隔震节1的特征为波高较矮波纹对称分布在波高较高波纹两侧的波纹管，其所有波纹一共有三种波高。
60.本例的2个三轴加速度感知终端4是联网方式为4g，接入协议为websocket，能通过突发加速度和定时两种方式上报数据，直连隔震物联网云端应用平台，加速度触发告警阈值可设置的蜂窝移动通信智能感知设备。2个三轴加速度感知终端4均以粘贴方式与连接板固接。
61.本例的走向控制管2的弯曲段201选用标准短半径弯头，第一直段202和第二直段203是长度相同的两个直管。
62.本实施例的柔管装置经上接口和下接口连接上部管路和下部管路的方式为：快速接头连接。
63.实施例4
64.如图9，本例与实施例3基本相同，差别在于：拉杆波纹隔震节1的波纹管特征为从一侧到另一侧的波纹波高由矮到高，两段波纹管对称，每段靠近中间管105的波纹波高要高于远离中间管105的波纹，其所有波纹一共有三种波高。
65.本例的2个三轴加速度感知终端4均以磁钢吸附方式与连接板固接安装。
66.本实施例的柔管装置经上接口和下接口连接上部管路和下部管路的方式为：对焊
连接，最利于不拆卸装置的流体密封。
67.实施例5
68.如图10，本例与实施例1基本相同，差别在于：拉杆波纹隔震节1的波纹管特征为波高较矮波纹对称分布在波高较高波纹两侧，但本例的所有波纹一共有三种波高。
69.本例的2个三轴加速度感知终端4均通过粘贴方式与连接板固接安装。
70.实施例6
71.如图11，本例与实施例1基本相同，差别在于：拉杆波纹隔震节1的波纹管特征为从右侧到左侧的波纹波高由矮到高，且本例的所有波纹一共有三种波高。
72.本例2个三轴加速度感知终端4均通过磁钢吸附方式与连接板固接安装。
73.最后所应说明的是：以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应该理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
技术特征：1.一种四维隔震的物联柔管装置，包括拉杆波纹隔震节(1)、走向控制管(2)、隔震柔管(3)、2个三轴加速度感知终端(4)，其特征在于：拉杆波纹隔震节(1)水平安装，有且仅有2根拉杆(102)一上一下对称布置在拉杆波纹隔震节(1)中心线所在的竖直面内，每根拉杆的两端分别通过紧固套件(104)连接到承载板(103)上，左端2套紧固套件(104)对称设置于承载板(103)的内外侧，右端1套紧固套件(104)设置于承载板(103)的外侧；所述拉杆波纹隔震节(1)一端经上接口(7)连接上部管路(8)，另一端经走向控制管(2)连接隔震柔管(3)上端，所述隔震柔管(3)整体呈n﹥1的奇函数曲线形，由中心对称的两个直段和两个半径不小于最小动态曲率半径的弧段组成，所述隔震柔管(3)下端经下接口(10)连接下部管路(11)；2个三轴加速度感知终端(4)经连接板(5)分别安装在拉杆波纹隔震节(1)靠近与上部结构固接的上固定点(6)处，以及隔震柔管(3)靠近与下部结构固接的下固定点(9)处。2.根据权利要求1所述的一种四维隔震的物联柔管装置，其特征在于：拉杆波纹隔震节(1)只有一段波纹管时，所述波纹管的特征为波高较矮波纹对称分布在波高较高波纹两侧，或从一侧到另一侧的波纹波高由矮到高。3.根据权利要求1所述的一种四维隔震的物联柔管装置，其特征在于：拉杆波纹隔震节(1)有两段相同的波纹管时，所述波纹管的特征为波高较矮波纹对称分布在波高较高波纹两侧或从一侧到另一侧的波纹波高由矮到高，且两段波纹管对称。4.根据权利要求1所述的一种四维隔震的物联柔管装置，其特征在于：拉杆波纹隔震节(1)带有6套紧固套件(104)，所述紧固套件(104)包括锥面紧固件和球面紧固件。5.根据权利要求1所述的一种四维隔震的物联柔管装置，其特征在于：走向控制管(2)包括弯曲段(201)和位于弯曲段(201)两端分别用于控制两个方向安装尺寸的第一直段(202)和第二直段(203)。6.根据权利要求1所述的一种四维隔震的物联柔管装置，其特征在于：三轴加速度感知终端(4)经直角形连接板安装，采用螺纹紧固方式或磁吸方式或粘贴方式与连接板(5)固接。7.根据权利要求1所述的一种四维隔震的物联柔管装置，其特征在于：三轴加速度感知终端(4)经平板形连接板安装，采用螺纹紧固方式或磁吸方式或粘贴方式与连接板(5)固接。8.根据权利要求1所述的一种四维隔震的物联柔管装置，其特征在于：上接口(7)连接来自或去往隔震层上层的上部管路(8)，上接口(7)连接上部管路(8)的方式为法兰连接或对焊连接或活接头连接或快速接头连接。9.根据权利要求1所述的一种四维隔震的物联柔管装置，其特征在于：下接口(10)连接来自或去往隔震层下层的下部管路(11)，下接口(10)连接下部管路(11)的方式为法兰连接或对焊连接或活接头连接或快速接头连接。
技术总结本实用新型属于建筑隔震技术领域，具体涉及一种四维隔震的物联柔管装置，用于隔震建筑内途径隔震层的机电管道隔震及隔震管道对地震响应的远程感知；包括拉杆波纹隔震节、走向控制管、隔震柔管、2个三轴加速度感知终端，拉杆波纹隔震节水平安装；2个三轴加速度感知终端经连接板分别安装在拉杆波纹隔震节靠近与上部结构固接的上固定点处，以及隔震柔管靠近与下部结构固接的下固定点处；专门用于机电管道匹配结构隔震的四个自由度同步变形以及对隔震管道两端边界加速度响应的远程感知。隔震管道两端边界加速度响应的远程感知。隔震管道两端边界加速度响应的远程感知。
技术研发人员：赵璇 王庆 代长恩 唐均 管庆松
受保护的技术使用者：震安科技股份有限公司
技术研发日：2022.01.07
技术公布日：2022/7/5
