CN103953129A - 电磁永磁混合悬浮隔震装置及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及建筑物的隔绝或其他防护(其专利分类号为E04B1/00),尤其是属于一种电磁永磁混合悬浮隔震装置及施工方法。本发明所采取的技术方案是:它包含结构基础(1),其特征在于:所述结构基础(1)的上方放置有衔铁(2),在结构基础(1)和衔铁(2)之间设置有若干对磁性相斥的永磁铁(8)和若干垫块(23);所述衔铁(2)的上方固定有结构竖向承重构件(5);所述的结构基础(1)上还固定有支架(4);所述的支架(4)上固定有缠绕线圈(7)的铁芯(3);所述的缠绕线圈(7)的铁芯(3)位于衔铁(2)的上方。本发明的有益效果在于:它消除了地震带来的财产损失、人员损失,消除了人类面对自然威胁的精神压力。
Description
技术领域
本发明涉及建筑物的隔绝或其他防护(其专利分类号为E04B1/00),尤其是属于一种电磁永磁混合悬浮隔震装置及施工方法。
背景技术
磁悬浮隔振是一种新型的主动式隔振方法,它在振源与结构体之间用主动控制的磁场来支撑,使得振源与结构体之间完全脱离机械接触,达到隔绝振动的目的。磁悬浮隔振技术已成功的运用于航天、航海、铁路运输、风能发电等领域,但在土木工程界尚未见运用。本发明是在发明专利《磁悬浮在工程结构防振领域中的技术应用》(授权专利号ZL200910111587.2)及实用新型专利《使用磁悬浮技术的建筑结构防震装置》(授权专利号ZL201120234302.7)、实用新型专利《悬挂式防振结构》(授权专利号ZL201320597682.X)基础上的具体实施装置。
发明内容
本发明提供一种电磁永磁混合悬浮隔震装置及施工方法,使得土木工程结构可以基本隔绝地震的威胁,达到防治地震的目的。
本发明所采取的技术方案是:它包含结构基础(1),其特征在于:所述结构基础(1)的上方放置有衔铁(2),在结构基础(1)和衔铁(2)之间设置有若干对磁性相斥的永磁铁(8)和若干垫块(23);所述衔铁(2)的上方固定有结构竖向承重构件(5);所述的结构基础(1)上还固定有支架(4);所述的支架(4)上固定有缠绕线圈(7)的铁芯(3);所述的缠绕线圈(7)的铁芯(3)位于衔铁(2)的上方。
上述方案的施工方法是:它包含已施工好的结构基础(1),其特征在于:后续的施工步骤为:A、将支架(4)固定于结构基础(1)上;B、利用连接件(20)和垫块(23)将带有永磁铁(8)的衔铁(2)固定于结构基础(1)上;C、将结构竖向承重构件(5)固定于衔铁(2)上;D、待结构整体施工完毕,将连接件(20)取出;E、将缠绕线圈(7)的铁芯(3)固定于支架(4)。
本发明的有益效果:1、减震隔震(振)效果好。在接收到地震信号时自动开启电源,缠绕线圈(7)的铁芯(3)和衔铁之间产生吸力,迫使衔铁带动结构上升,脱离结构基础,悬浮于空中;2、经济性好。在基本消除地震作用的情况下,结构主体的抗震设计标准可大大降低,结构建造费用降低;同时利用永磁铁产生部分斥力,有效降低电磁装置配置要求,节约造价;3、社会效益好。消除了地震带来的财产损失、人员损失,消除了人类面对自然威胁的精神压力。
附图说明
图1为本发明实施例1原理图(其中悬浮电磁铁呈U形,结构的竖向承重构件为柱)
图2为图1的俯视图
图3为本发明实施例2原理图(其中悬浮电磁铁呈E形,结构的竖向承重构件为柱)
图4为图3的俯视图
图5为本发明实施例3原理图(其中悬浮电磁铁呈E形,结构的竖向承重构件为墙)
图6为图5的俯视图
其中:1、结构基础 11、地基梁 12、工程桩 13、柱下矩形基础 14、墙下条形基础 2、衔铁 20、连接件 21、螺杆 22、螺母 23、垫块 3、铁芯 4、支架 5、结构竖向承重构件 51、承重柱 52、承重墙 6、隔磁条 7、线圈 8、永磁铁。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1-6所示,本发明包含结构基础(1),其特征在于:所述结构基础(1)的上方放置有衔铁(2),在结构基础(1)和衔铁(2)之间设置有若干对磁性相斥的永磁铁(8)和若干垫块(23);所述衔铁(2)的上方固定有结构竖向承重构件(5);所述的结构基础(1)上还固定有支架(4);所述的支架(4)上固定有缠绕线圈(7)的铁芯(3);所述的缠绕线圈(7)的铁芯(3)位于衔铁(2)的上方。
本发明所述的衔铁(2)、垫块(23)、缠绕线圈(7)的铁芯(3)和支架(4)均按照结构竖向承重构件(5)的作用力而对应设置。
本发明所述的对应设置大多情况下是指对称设置。
上述方案的施工方法是:它包含已施工好的结构基础(1),其特征在于:后续的施工步骤为:A、将支架(4)固定于结构基础(1)上;B、利用连接件(20)和垫块(23)将带有永磁铁(8)的衔铁(2)固定于结构基础(1)上;C、将结构竖向承重构件(5)固定于衔铁(2)上;D、待结构整体施工完毕,将连接件(20)取出;E、将缠绕线圈(7)的铁芯(3)固定于支架(4)。
本施工方法中所述的连接件(20)可以是螺杆(21)和螺母(22)。
如图1、图2为本发明实施例1原理图,如图所示本发明包含柱下矩形基础(13),其特征在于:所述柱下矩形基础(13)的上方放置有衔铁(2),在柱下矩形基础(13)和衔铁(2)之间设置有若干对磁性相斥的永磁铁(8)和若干垫块(23);所述衔铁(2)的上方固定有承重柱(51);所述的柱下矩形基础(13)上还固定有支架(4);所述的支架(4)上固定有缠绕线圈(7)的铁芯(3);所述的缠绕线圈(7)的铁芯(3)位于衔铁(2)的上方。并且所述的铁芯(3)的形状为U形。
其施工方法是:它包含已施工好的柱下矩形基础(13),其特征在于:后续的施工步骤为:A、将支架(4)固定于柱下矩形基础(13)上;B、利用连接件(20)和垫块(23)将带有永磁铁(8)的衔铁(2)固定于柱下矩形基础(13)上;C、将结构承重柱(51)固定于衔铁(2)上;D、待结构整体施工完毕,将连接件(20)取出;E、将缠绕线圈(7)的铁芯(3)固定于支架(4)。
如图3、图4为本发明实施例2原理图,本实施例2除了所述的铁芯(3)的形状为E形外,其余的均与实施例1相同。
如图5、图6为本发明实施例3原理图,如图所示本发明包含墙下条形基础(14)和隔磁条(6),隔磁条(6)将缠绕线圈(7)的铁芯(3)分隔开;所述墙下条形基础(14)的上方放置有衔铁(2),在墙下条形基础(14)和衔铁(2)之间设置有若干对磁性相斥的永磁铁(8)和若干垫块(23);所述衔铁(2)的上方固定有承重墙(52);所述的墙下条形基础(14)上还固定有支架(4);所述的支架(4)上固定有缠绕线圈(7)的铁芯(3);所述的缠绕线圈(7)的铁芯(3)位于衔铁(2)的上方。并且所述的铁芯(3)的形状为E形。
其施工方法是:它包含已施工好的墙下条形基础(14)和隔磁条(6),其特征在于:后续的施工步骤为:A、将支架(4)固定于墙下条形基础(14)上;B、利用连接件(20)和垫块(23)将带有永磁铁(8)的衔铁(2)固定于墙下条形基础(14)上;C、将结构承重墙(52)固定于衔铁(2)上;D、待结构整体施工完毕,将连接件(20)取出;E、将缠绕线圈(7)的铁芯(3)固定于支架(4),并用隔磁条(6)将缠绕线圈(7)的铁芯(3)分隔开。
本发明的具体实施步骤是:按工程设计规范设计结构,确定结构体系,确定结构竖向承重构件为柱或墙(或者柱、墙结合);计算柱或墙的底压力,根据压力大小,结合工程建设场地地基承载力确定结构基础形式(独立基础或桩基础);在结构基础(1)周围按设计规范要求设置地基梁(11);根据柱或墙的底压力特别是静荷载产生的压力,设计永磁铁(8)和垫块(23),使垫块(23)的高度(也就是衔铁(2)与结构基础(1)之间的间隙)满足永磁铁(8)对衔铁(2)产生的斥力小于结构静荷载产生的压力;并按电磁理论设计缠绕线圈(7)的铁芯(3)和支架(4),以保证需要时缠绕线圈(7)的铁芯(3)有足够的吸力使衔铁(2)脱离结构基础(1)(也就是结构竖向承重构件(5)的底压力扣除永磁铁(8)产生的斥力),并使缠绕线圈(7)的铁芯(3)和衔铁(2)之间保持间隙10mm或10mm以上。
施工时,应将支架(4)可靠固定于结构基础(1)上,结构竖向承重构件(5)可靠固定于衔铁(2)上,为保证衔铁(2)施工阶段稳定,利用连接件(20)(可以采用螺杆(21)、螺母(22))、垫块(23)将带有永磁铁(8)的衔铁(2)锁于结构基础(1)上,待结构整体施工完毕,结构竖向承重构件(5)的底压力将衔铁(2)稳定压在垫块(23)上,再将连接件(20)取出,并将缠绕线圈(7)的铁芯(3)固定于支架(4)。是否设置地基梁(11)和工程桩(12)由设计人员根据工程具体情况确定。
当接收到地震预警信号时,电源开启,给线圈(7)中输入直流电,铁芯(3)和衔铁(2)之间即产生吸力,将衔铁(2)吸起。震(振)动结束后,减小输入线圈(7)中的电流,被悬浮的结构缓慢回复到原位。
本发明中铁芯(3)和衔铁(2)之间应设置位移传感器,其具体控制方法详实用新型专利《悬挂式防振结构》(授权专利号ZL201320597682.X)所述。
Claims (8)
1.一种电磁永磁混合悬浮隔震装置,它包含结构基础(1),其特征在于:所述结构基础(1)的上方放置有衔铁(2),在结构基础(1)和衔铁(2)之间设置有若干对磁性相斥的永磁铁(8)和若干垫块(23);所述衔铁(2)的上方固定有结构竖向承重构件(5);所述的结构基础(1)上还固定有支架(4);所述的支架(4)上固定有缠绕线圈(7)的铁芯(3);所述的缠绕线圈(7)的铁芯(3)位于衔铁(2)的上方。
2.根据权利要求1所述的电磁永磁混合悬浮隔震装置,其特征在于:所述的衔铁(2)、垫块(23)、缠绕线圈(7)的铁芯(3)和支架(4)均按照结构竖向承重构件(5)的作用力而对应设置。
3.根据权利要求2所述的电磁永磁混合悬浮隔震装置,其特征在于:所述的对应设置是指对称设置。
4.根据权利要求1所述的电磁永磁混合悬浮隔震装置,其特征在于:当所述的结构竖向承重构件(5)为承重柱(51)时,所述的结构基础(1)为柱下矩形基础(13)。
5.根据权利要求1所述的电磁永磁混合悬浮隔震装置,其特征在于:当所述的结构竖向承重构件(5)为承重墙(52)时,所述的结构基础(1)为墙下条形基础(14)和隔磁条(6),隔磁条(6)将缠绕线圈(7)的铁芯(3)分隔开。
6.根据权利要求1所述的电磁永磁混合悬浮隔震装置,其特征在于:所述的铁芯(3)的形状为U形或E形。
7.根据权利要求1所述的电磁永磁混合悬浮隔震装置的施工方法,它包含已施工好的结构基础(1),其特征在于:施工步骤为:A、将支架(4)固定于结构基础(1)上;B、利用连接件(20)和垫块(23)将带有永磁铁(8)的衔铁(2)固定于结构基础(1)上;C、将结构竖向承重构件(5)固定于衔铁(2)上;D、待结构整体施工完毕,将连接件(20)取出;E、将缠绕线圈(7)的铁芯(3)固定于支架(4)。
8.根据权利要求7所述的电磁永磁混合悬浮隔震装置的施工方法,其特征在于:所述的连接件(20)是指螺杆(21)和螺母(22)。
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