CN103953129A - 电磁永磁混合悬浮隔震装置及施工方法 - Google Patents

电磁永磁混合悬浮隔震装置及施工方法 Download PDF

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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

电磁永磁混合悬浮隔震装置及施工方法
  
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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