CN107419946A - 一种建筑隔震装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及工程隔震技术领域，提供了一种建筑隔震装置。该装置包括第一电磁线圈，固定设于建筑物的下部基础内部，通电后产生的磁场方向为竖直方向；第二电磁线圈，固定设于建筑物的上部结构内部，通电后产生的磁场方向与所述第一电磁线圈产生的磁场方向相反；下基板，设于所述下部基础上表面；上基板，设于所述上部结构的下表面，与所述下基板相接触；电磁复位部，包括复位主体、第一连接杆和第二连接杆。本发明提供的建筑隔震装置，能够从摩擦系数和压力两方面减小建筑物上部结构和下部基础之间的摩擦力，并且利用电磁复位调整上部结构和下部基础的相对位置，提高建筑物的抗震性能。

Description

一种建筑隔震装置
技术领域
本发明属于工程隔震技术领域，更具体地说，是涉及一种建筑隔震装置。
背景技术
随着经济发展，人们对建筑安全的要求越来越高，隔震技术作为一种提高建筑物地震灾害下安全性能的方法成为研究的热点。当前的隔震技术主要有平面磨擦隔震，滚动磨擦隔震和摩擦摆隔震。其中，平面磨擦隔震的主要方法是尽最大可能减少磨擦面的磨擦系数，但是受材料的影响，磨擦系数的减小程度受到极大的限制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种建筑隔震装置，旨在解决目前建筑物平面摩擦隔震技术中受摩擦系数限制导致的摩擦力较大的问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种建筑隔震装置，包括：
第一电磁线圈，固定设于建筑物的下部基础内部，通电后产生的磁场方向为竖直方向；
第二电磁线圈，固定设于建筑物的上部结构内部，通电后产生的磁场方向与所述第一电磁线圈产生的磁场方向相反；
下基板，设于所述下部基础上表面；
上基板，设于所述上部结构的下表面，与所述下基板相接触；
电磁复位部，包括能使所述上部结构在发生水平移位后恢复初始位置的复位主体、第一连接杆和第二连接杆，所述第一连接杆的两端分别与所述下部基础的侧壁和所述复位主体的一端相连接，所述第二连接杆的两端分别与所述上部结构的侧壁和所述复位主体的另一端相连接，所述第一连接杆、所述第二连接杆和所述复位主体的长度方向均呈水平方向。
进一步地，所述复位主体包括：
外壳，构成腔室；
第一阻尼橡胶，固定设于所述腔室的第一端，被所述第一连接杆穿过；
移动活塞，与所述第一连接杆固定连接，能在所述腔室内部沿所述腔室的长度方向往复运动；
第三电磁线圈，设于所述移动活塞的内部，通电后形成的磁场方向与所述腔室的长度方向一致；
第二阻尼橡胶，与所述外壳固定连接，与所述第二连接杆固定连接；
第四电磁线圈，设于所述腔室的第二端，被所述第二连接杆穿过，通电后能够形成与所述第三电磁线圈产生的磁场方向相同或相反的磁场方向。
进一步地，所述移动活塞包括相连接的第一活塞片和第二活塞片，所述第三电磁线圈位于所述第一活塞片和所述第二活塞片之间。
进一步地，所述第一活塞片和所述第二活塞片均设有透气孔。
进一步地，所述下基板和所述上基板的材质均为聚四氟乙烯。
进一步地，所述第一连接杆与所述下部基础相连的一端设有第一连接栓孔，所述第二连接杆与所述上部结构相连的一端设有第二连接栓孔，所述第一连接栓孔的中心轴线与所述第二连接栓孔的中心轴线相互正交。
进一步地，还包括控制器，所述控制器分别与所述第一电磁线圈、所述第二电磁线圈、所述第三电磁线圈和所述第四电磁线圈相连接。
进一步地，还包括位移传感器，所述位移传感器与所述控制器相连接。
进一步地，所述外壳为圆柱体或长方体。
进一步地，所述电磁复位部的数目为多个，对称布置于所述上部结构的四周，且位于同一水平面。
本发明实施例提供的建筑隔震装置的有益效果在于：该建筑隔震装置，通过上基板和下基板的接触代替建筑物上部结构和下部基础的直接接触，减小上部结构和下部基础之间的摩擦系数；通过第一电磁线圈和第二电磁线圈产生相互排斥的磁场，减小上部结构和下部基础之间的压力；通过电磁复位部将发生移位的上部结构恢复到原始位置，能够从摩擦系数和压力两方面减小建筑物上部结构和下部基础之间的摩擦力，并且利用电磁复位调整上部结构和下部基础的相对位置，提高建筑物的抗震性能。
附图说明
图1为本发明实施例提供的建筑隔震装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的建筑隔震装置中电磁复位部的剖面示意图。
图中：100、第一电磁线圈；200、第二电磁线圈；300、下基板；400、上基板；500、电磁复位部；501、复位主体；502、第一连接杆；503、第二连接杆；504、外壳；505、第一阻尼橡胶；506、移动活塞；507、第三电磁线圈；508、第二阻尼橡胶；509、第四电磁线圈；510、透气孔；511、第一连接栓孔；512、第二连接栓孔；600、下部基础；700、上部结构。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，现对本发明实施例提供的建筑隔震装置进行说明。一种建筑隔震装置，包括第一电磁线圈100、第二电磁线圈200、下基板300、上基板400和电磁复位部500。第一电磁线圈100固定设于建筑物的下部基础600内部，通电后产生的磁场方向为竖直方向。第二电磁线圈200固定设于建筑物的上部结构700内部，通电后产生的磁场方向与所述第一电磁线圈100产生的磁场方向相反。下基板300设于下部基础600上表面。上基板400设于上部结构700的下表面，与下基板300相接触。电磁复位部500包括能使上部结构700在产生水平移位后恢复初始位置的复位主体501、第一连接杆502和第二连接杆503。第一连接杆502的两端分别与下部基础600的侧壁和复位主体501的一端相连接，第二连接杆503的两端分别与上部结构700的侧壁和复位主体501的另一端相连接。第一连接杆502、第二连接杆503和复位主体501的长度方向均呈水平方向。
在本实施例中，第一电磁线圈100和第二电磁线圈200产生方向相反的磁场，从而使第一电磁线圈100和第二电磁线圈200之间产生斥力。第一线圈和第二电磁线圈200分别固定于建筑物的下部基础600和上部结构700，因此建筑物的下部基础600和上部机构之间存在斥力。上部结构700对下部基础600的压力等于上部结构700的重力减去二者之间的斥力。因此，通过第一电磁线圈100和第二电磁线圈200可以减小上部结构700对下部基础600的压力，从而减小上部结构700和下部基础600之间的摩擦力。优选地，当外界未发生地震时，第一电磁线圈100和第二电磁线圈200不通电，不产生斥力；当监测到外界发生地震时，第一电磁线圈100和第二电磁线圈200通电产生斥力。
上基板400和下基板300均采用摩擦系数较低的材料，通过减小下部基础600和上部结构700之间的摩擦系数，来减小摩擦力。
其中，电磁复位部500的数目可以为一个或多个。优选地，电磁复位部500对称布置于上部结构700的四周，且位于同一水平面。复位主体501在电磁作用下能够调节第一连接杆502和第二连接杆503之间的距离，从而调整上部结构700的水平位置。地震会造成上部结构700在水平方向的移位。在上部结构700产生移位后，电磁复位部500能够通过力的作用使上部结构700恢复到地震前的初始位置。优选地，电磁复位部500在上部结构700未发生移位时不通电，不产生磁力；在上部结构700发生移位时通电产生磁力。
本发明实施例提供的建筑隔震装置，通过上基板400和下基板300的接触代替建筑物上部结构700和下部基础600的直接接触，减小上部结构700和下部基础600之间的摩擦系数；通过第一电磁线圈100和第二电磁线圈200产生相互排斥的磁场，减小上部结构700和下部基础600之间的压力；通过电磁复位部500将发生移位的上部结构700恢复到原始位置，能够从摩擦系数和压力两方面减小建筑物上部结构700和下部基础600之间的摩擦力，并且利用电磁复位调整上部结构700和下部基础600的相对位置，提高建筑物的抗震性能。
进一步地，请参阅图2，作为本发明提供的建筑隔震装置的一种具体实施方式，复位主体501包括外壳504、第一阻尼橡胶505、移动活塞506、第三电磁线圈507、第二阻尼橡胶508和第四电磁线圈509。外壳504构成腔室。第一阻尼橡胶505固定设于腔室的第一端，被第一连接杆502穿过。移动活塞506与第一连接杆502固定连接，能在腔室内部沿腔室的长度方向往复运动。第三电磁线圈507设于移动活塞506的内部，通电后形成的磁场方向与腔室的长度方向一致。第二阻尼橡胶508与外壳504固定连接，与第二连接杆503固定连接。第四电磁线圈509设于腔室的第二端，被第二连接杆503穿过，通电后能够形成与第三电磁线圈507产生的磁场方向相同或相反的磁场方向。
在本实施例中，第一阻尼橡胶505和第二阻尼橡胶508均固定于腔室内，起到对移动活塞506的运动限制作用。当第三电磁线圈507和第四电磁线圈509产生方向相反的磁场时，二者之间产生斥力，此时移动活塞506向腔室的第一端移动，同时带动第一连接杆502向该方向移动。第一连接杆502和第二连接杆503的距离增大，使得第二连接杆503连接的上部结构700发生移位，移位方向为第一连接杆502所在位置的反方向。当第三电磁线圈507和第四电磁线圈509产生方向相同的磁场时，二者之间产生吸力，此时移动活塞506向腔室的第二端移动，同时带动第一连接杆502向该方向移动。第一连接杆502和第二连接杆503的距离减小，使得第二连接杆503连接的上部结构700发生移位，移位方向为第一连接杆502所在位置的方向。通过第三电磁线圈507和第四电磁线圈509产生斥力或吸力，使第二连接杆503带动上部结构700发生对应的移位，实现对上部结构700位置在水平方向上的调整。
进一步地，请参阅图2，作为本发明提供的建筑隔震装置的一种具体实施方式，移动活塞506包括相连接的第一活塞片和第二活塞片。第三电磁线圈507位于第一活塞片和第二活塞片之间。在本实施例中，第一活塞片和第二活塞片对第三电磁线圈507起到保护作用，既使第三电磁线圈507能够带动移动活塞506移动，也能避免第三电磁线圈507与第一阻尼橡胶505或第二阻尼橡胶508直接碰撞损坏。
进一步地，请参阅图2，作为本发明提供的建筑隔震装置的一种具体实施方式，第一活塞片和第二活塞片均设有透气孔510。在本实施例中，透气孔510可以设有一个或多个。优选地，透气孔510在第一活塞片上的相对位置和透气孔510在第二活塞片上的相对位置一致。腔室内的空气可以通过透气孔510在移动活塞506两侧流通，避免因空气不流通造成的腔室内部气压过大影响移动活塞506的运动。
进一步地，作为本发明提供的建筑隔震装置的一种具体实施方式，下基板300和上基板400的材质均为聚四氟乙烯。聚四氟乙烯具有摩擦系数极低的特点，用于上基板400和下基板300可以有效减小上基板400和下基板300之间的摩擦系数，从而减小摩擦力。
进一步地，请参阅图2，作为本发明提供的建筑隔震装置的一种具体实施方式，第一连接杆502与下部基础600相连的一端设有第一连接栓孔511，第二连接杆503与上部结构700相连的一端设有第二连接栓孔512。第一连接栓孔511的中心轴线与第二连接栓孔512的中心轴线相互正交。在本实施例中，第一连接杆502通过第一连接栓孔511与下部基础600相连接，第二连接杆503通过第二连接栓孔512与上部结构700相连接。第一连接栓孔511的中心轴线与第二连接栓孔512的中心轴线相互正交，可以使上部结构700和下部基础600对电磁复位部500的力分布更为均衡，使电磁复位部500不易损坏，同时使电磁复位部500对上部结构700的推力或拉力更为均衡。优选地，第一连接栓孔511的中心轴线呈水平方向，第二连接栓孔512的中心轴线呈竖直方向。
进一步地，作为本发明提供的建筑隔震装置的一种具体实施方式，该建筑隔震装置还可以包括控制器。控制器分别与第一电磁线圈100、第二电磁线圈200、第三电磁线圈507和第四电磁线圈509相连接。在本实施例中，控制器控制第一电磁线圈100和第二电磁线圈200是否产生斥力，控制第三电磁线圈507和第四电磁线圈509是否产生斥力或吸力。
进一步地，作为本发明提供的建筑隔震装置的一种具体实施方式，该建筑隔震装置还可以包括位移传感器。位移传感器与控制器相连接。在本实施例中，位移传感器可以有一个或多个，布置与上部结构700四周。位移传感器感应建筑物的上部结构700是否发生水平移位，朝什么方向移位，将感应到的信息转换为电信号传输给控制器。控制器对第一电磁线圈100、第二电磁线圈200、第三电磁线圈507、第四电磁线圈509进行控制。位移传感器包括但不限于光电式位移传感器、电感式位移传感器或电容式位移传感器。
进一步地，作为本发明提供的建筑隔震装置的一种具体实施方式，外壳504为圆柱体或长方体。若外壳504为圆柱体，圆柱体的中心轴线呈水平方向。
本发明实施例提供的建筑隔震装置，通过上基板400和下基板300的接触代替建筑物上部结构700和下部基础600的直接接触，减小上部结构700和下部基础600之间的摩擦系数；通过第一电磁线圈100和第二电磁线圈200产生相互排斥的磁场，减小上部结构700和下部基础600之间的压力；通过电磁复位部500将发生移位的上部结构700恢复到原始位置，能够从摩擦系数和压力两方面减小建筑物上部结构700和下部基础600之间的摩擦力，并且利用电磁复位调整上部结构700和下部基础600的相对位置，提高建筑物的抗震性能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种建筑隔震装置，其特征在于，包括：
第一电磁线圈，固定设于建筑物的下部基础内部，通电后产生的磁场方向为竖直方向；
第二电磁线圈，固定设于建筑物的上部结构内部，通电后产生的磁场方向与所述第一电磁线圈产生的磁场方向相反；
下基板，设于所述下部基础上表面；
上基板，设于所述上部结构的下表面，与所述下基板相接触；
电磁复位部，包括能使所述上部结构在发生水平移位后恢复初始位置的复位主体、第一连接杆和第二连接杆，所述第一连接杆的两端分别与所述下部基础的侧壁和所述复位主体的一端相连接，所述第二连接杆的两端分别与所述上部结构的侧壁和所述复位主体的另一端相连接，所述第一连接杆、所述第二连接杆和所述复位主体的长度方向均呈水平方向。
2.如权利要求1所述的建筑隔震装置，其特征在于，所述复位主体包括：
外壳，构成腔室；
第一阻尼橡胶，固定设于所述腔室的第一端，被所述第一连接杆穿过；
移动活塞，与所述第一连接杆固定连接，能在所述腔室内部沿所述腔室的长度方向往复运动；
第三电磁线圈，设于所述移动活塞的内部，通电后形成的磁场方向与所述腔室的长度方向一致；
第二阻尼橡胶，与所述外壳固定连接，与所述第二连接杆固定连接；
第四电磁线圈，设于所述腔室的第二端，被所述第二连接杆穿过，通电后能够形成与所述第三电磁线圈产生的磁场方向相同或相反的磁场方向。
3.如权利要求2所述的建筑隔震装置，其特征在于，所述移动活塞包括相连接的第一活塞片和第二活塞片，所述第三电磁线圈位于所述第一活塞片和所述第二活塞片之间。
4.如权利要求3所述的建筑隔震装置，其特征在于，所述第一活塞片和所述第二活塞片均设有透气孔。
5.如权利要求1所述的建筑隔震装置，其特征在于，所述下基板和所述上基板的材质均为聚四氟乙烯。
6.如权利要求1所述的建筑隔震装置，其特征在于，所述第一连接杆与所述下部基础相连的一端设有第一连接栓孔，所述第二连接杆与所述上部结构相连的一端设有第二连接栓孔，所述第一连接栓孔的中心轴线与所述第二连接栓孔的中心轴线相互正交。
7.如权利要求2所述的建筑隔震装置，其特征在于，还包括控制器，所述控制器分别与所述第一电磁线圈、所述第二电磁线圈、所述第三电磁线圈和所述第四电磁线圈相连接。
8.如权利要求7所述的建筑隔震装置，其特征在于，还包括位移传感器，所述位移传感器与所述控制器相连接。
9.如权利要求1所述的建筑隔震装置，其特征在于，所述外壳为圆柱体或长方体。
10.如权利要求1-9任一项所述的建筑隔震装置，其特征在于，所述电磁复位部的数目为多个，对称布置于所述上部结构的四周，且位于同一水平面。
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