[發(fā)明專利]一種土木工程減震裝置及其控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010214425.8
• 申請日: 2020-03-24
• 公開（公告）號: CN111424833B
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬佳星;張一林;張奇峰;王銀輝;王小軍;楊曉艷;陳闖;羅征;王韜
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)寧波理工學(xué)院
• 主分類號: E04B1/98
• 分類號: E04B1/98;E04H9/02;G01L1/24;G01H9/00;G01D5/26;G06F30/23
• 代理公司: 北京國坤專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11491
• 代理人: 趙紅霞

本發(fā)明屬于土木工程技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種土木工程減震裝置及其控制方法，所述土木工程減震裝置包括：信號采集模塊、通信模塊、中央控制模塊、數(shù)據(jù)分析模塊、減震控制模塊、綜合評價模塊、異常預(yù)警模塊、電源供給模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、顯示模塊。本發(fā)明提供的土木工程減震裝置結(jié)構(gòu)簡單，不需要對主體建筑結(jié)構(gòu)附加剛度，有效解決了阻尼器的初始剛度難于結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度相匹配的問題，并且減少了剪力墻、梁、柱的配筋數(shù)量和構(gòu)件的截面尺寸，可有效節(jié)約成本，并且本發(fā)明不僅適合新建土木結(jié)構(gòu)的抗震防風(fēng)，而且對震后既有建筑物的抗震加固和震后維護(hù)也有很好的效果，并且自動化程度高，降低人員工作量，可以推廣使用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于土木工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種土木工程減震裝置及其控制方法。

背景技術(shù)

目前，傳統(tǒng)土木工程中的結(jié)構(gòu)抗震主要是通過彈塑性的設(shè)計手法，運用加強結(jié)構(gòu)自身的抗震性能來達(dá)到減震的效果，這種方式屬于被動和消極性的減震對策，因為人們對未來的地震災(zāi)害的具體強度與實際的特性不能加以確定與評估，如果按照傳統(tǒng)的抗震手法來設(shè)計工程的結(jié)構(gòu)，就不具備相應(yīng)的自我調(diào)節(jié)能力，所以說傳統(tǒng)的減震結(jié)構(gòu)設(shè)計不能很好的滿足土木工程的安全性能要求，從而產(chǎn)生嚴(yán)重的倒塌或者坍塌。

通過上述分析，現(xiàn)有技術(shù)存在的問題及缺陷為：土木工程中傳統(tǒng)的抗震結(jié)構(gòu)不具備自我的調(diào)節(jié)能力，因此不能很好的滿足土木工程的安全性能要求，從而產(chǎn)生嚴(yán)重的倒塌或者坍塌。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了一種土木工程減震裝置及其控制方法。

本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種土木工程減震裝置的控制方法，所述土木工程減震裝置的控制方法包括以下步驟：

步驟一，通過布設(shè)于土木混凝土結(jié)構(gòu)中的光纖傳感器按照固定頻率實時監(jiān)測鋼筋混凝土梁中縱向拉壓鋼筋和表層混凝土的震動和應(yīng)變變化，識別和感測土木結(jié)構(gòu)的內(nèi)部信息，并將數(shù)據(jù)傳遞至通信裝置。

步驟二，通信裝置利用模數(shù)轉(zhuǎn)換器和控制電路對采集的土木結(jié)構(gòu)內(nèi)部的震動參數(shù)和應(yīng)變力的變化數(shù)據(jù)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)發(fā)送給中央處理器：(I)將待轉(zhuǎn)換的土木結(jié)構(gòu)內(nèi)部的震動參數(shù)和應(yīng)變力的變化數(shù)據(jù)的模擬輸入信號輸入到放大器中進(jìn)行放大處理；

(II)將放大后的模擬信號經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸出信號；

(III)將所述數(shù)字輸出信號經(jīng)過帶數(shù)模轉(zhuǎn)換器的負(fù)反饋回路反饋到放大器的輸入端后，通過放大器將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)發(fā)送給中央處理器。

步驟三，中央處理器控制ANSYS軟件利用分析程序?qū)邮盏哪?shù)轉(zhuǎn)換后的土木結(jié)構(gòu)內(nèi)部的震動參數(shù)和應(yīng)變力的變化數(shù)據(jù)進(jìn)行分析：(1)提取土木結(jié)構(gòu)內(nèi)部震動和應(yīng)變力的變化數(shù)據(jù)的基本參數(shù)，并將參數(shù)按照表格形式進(jìn)行編制；

(2)在ANSYS軟件中應(yīng)用ANSYS腳本語言APDL編寫可實現(xiàn)土木結(jié)構(gòu)內(nèi)部數(shù)據(jù)分析的參數(shù)化程序，生成宏文件；

(3)指定工作路徑，交互輸入文件名和標(biāo)題名，對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理；交互輸入基本參數(shù)值，自動完成數(shù)據(jù)的分析計算。

步驟四，中央處理器根據(jù)步驟三得到的分析計算結(jié)果，對土木結(jié)構(gòu)的狀態(tài)進(jìn)行模擬，初步判斷土木結(jié)構(gòu)各位置所需補充的阻尼力。

步驟五，中央處理器根據(jù)步驟四的初步判斷結(jié)果，發(fā)出控制指令對阻尼器進(jìn)行驅(qū)動，分別控制各相應(yīng)位置的阻尼器提供相應(yīng)的阻尼力：1)預(yù)先設(shè)置土木結(jié)構(gòu)各位置所需補充的阻尼力的閾值；

2)將初步判斷的土木結(jié)構(gòu)各位置所需補充的阻尼力與預(yù)定閾值進(jìn)行比較；

3)中央處理器根據(jù)比較結(jié)果發(fā)出控制指令對阻尼器進(jìn)行驅(qū)動。

步驟六，通過均勻布置于土木結(jié)構(gòu)中的阻尼器耗散地震波傳遞給土木結(jié)構(gòu)的能量，讓結(jié)構(gòu)整體上形成均勻的受力體系，減小土木結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)；通過評價程序?qū)ν聊竟こ虦p震裝置的效果進(jìn)行綜合評價。