[發明專利]一種基于直流和交流電磁鐵控制的摩擦擺減隔震裝置

在審

• 申請號: 202010810195.1
• 申請日: 2020-08-13
• 公開（公告）號: CN111877590A
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 李曉東;任杰;楊林;弓耀云;閆鵬亮;楊歡;閆胤積
• 申請（專利權）人: 蘭州理工大學
• 主分類號: E04B1/98
• 分類號: E04B1/98;E04H9/02;G05D19/02;G01D21/02
• 代理公司: 蘭州振華專利代理有限責任公司 62102
• 代理人: 董斌

一種基于直流和交流電磁鐵控制的摩擦擺減隔震裝置，水平隔震單元由摩擦擺支座（2）的下蓋板（2?2）與下柱（1?2）連接，下柱（1?2）與基礎（1?9）相連接，摩擦擺上蓋板（2?1）與上柱（1?1）相連接；豎向隔震單元連接摩擦擺上蓋板（2?1）和下蓋板（2?2）的上柱（1?1）與下柱（1?2），同時將其與控制系統（3）相連；壓力傳感器（1?6）安裝在摩擦擺支座的上蓋板（2?1）上，位移傳感器（1?7）和速度傳感器（1?8）安裝在摩擦擺支座的下蓋板（2?2）上；壓力傳感器與壓力傳感器數據處理器連接，位移傳感器與位移傳感器數據處理器連接，速度傳感器與速度傳感器數據處理器連接。

技術領域

本發明屬于建筑結構領域，涉及到地震的減隔震技術。

背景技術

建筑結構中常常會用到摩擦擺隔震支座，摩擦擺隔震支座是一種性能優良的隔震支座。由于近年來地震發生的頻率逐漸增大，造成的損失也越來越大，因此多在建筑結構中使用摩擦擺隔震支座，用來控制其在地震作用下的震動，從而減少結構的損壞。

減隔震是減小或隔離因受到地震作用而對建筑結構產生的影響。常用的摩擦擺隔震支座主要由上蓋板、下蓋板以及滑動曲面、滑塊和限位塊五部分組成。上蓋板和下蓋板為滑塊提供滑動的軌道。當發生地震震動等類型的震動時，上蓋板在滑塊的作用下對下蓋板產生移動，這樣在震動過程中，上蓋板相對于下蓋板所發生的周而復始的移動和復位便達到隔震的效果。現階段應用較多的減隔震支座主要是疊層橡膠支座和摩擦擺支座。

由于近年來土木工程的不斷發展，地震的不斷增加，使得越來越多的建筑結構中加入了減隔震裝置，從而來減少地震造成的危害。摩擦擺隔震支座就是近年來用的較多的一種減隔震裝置。最早提出基礎減隔震概念的是日本學者河合浩藏，但直到20世紀60年代，人們才開始對減隔震技術進行系統的研究。其中較為典型的減隔震裝置有摩擦擺支座，因其造價低、施工簡單、承載能力高等特點，目前已在許多結構領域得到了廣泛應用。摩擦擺裝置是由Zayas等人在美國加州大學伯克利分校最早研發的，其隔震消能的主要原理是利用滑動面的設計來延長結構的振動周期，以大幅度減少結構因地震作用而引起的放大效應。此外，可以利用摩擦擺隔震支座滑動面與滑塊之間的摩擦來達到消耗地震能量、減小地震輸入的目的。摩擦擺支座除有一般平面滑動隔震系統的特點外，還具有良好的穩定性、復位功能和抗扭轉能力。

摩擦擺減隔震裝置能在地震中耗散大部分能量，塑形變形主要集中在減隔震裝置上。在罕遇地震作用下，對于采用減隔震技術的結構，允許減隔震裝置發生大的塑形變形和一定殘余位移的存在，但此時上部結構和其他構件基本為彈性。但是，當結構遭遇超烈度地震時，隔震支座位移很可能超出其水平位移極限而發生破壞，從而引起相鄰結構發生碰撞等震害。摩擦擺的減隔震支座在近年來研究已經較為普遍，但是通過不同電源電磁鐵控制的摩擦擺減隔震支座最近才慢慢開展。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于直流和交流電磁鐵控制的摩擦擺減隔震裝置。

本發明是一種基于直流和交流電磁鐵控制的摩擦擺減隔震裝置，包括水平隔震單元、豎向隔震單元，水平隔震單元由摩擦擺支座2的下蓋板2-2與下柱1-2連接，下柱1-2與基礎1-9相連接，摩擦擺上蓋板2-1與上柱1-1相連接；豎向隔震單元連接摩擦擺上蓋板2-1和下蓋板2-2的上柱1-1與下柱1-2，同時將其與控制系統3相連；壓力傳感器1-6安裝在摩擦擺支座的上蓋板2-1上，位移傳感器1-7和速度傳感器1-8安裝在摩擦擺支座的下蓋板2-2上；壓力傳感器1-6與壓力傳感器數據處理器3-1連接，位移傳感器1-7與位移傳感器數據處理器3-2連接，速度傳感器1-8與速度傳感器數據處理器3-3連接。

與現有技術相比，本發明具有以下顯著優點：本發明基于電磁鐵耗能隔震原理，利用電磁感應原理以及電流效應，將結構的動能轉化為外勢能得以耗散，其耗能能力強于傳統的摩擦，同時加入電磁鐵的目的是為了優化摩擦擺，使摩擦擺的自振周期變長，增大阻尼比，進而使減隔振功能增強。