本實(shí)用新型涉及建筑結(jié)構(gòu)隔震及防護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電磁懸浮隔震裝置。

背景技術(shù)：

地震是常見(jiàn)的自然災(zāi)害之一，強(qiáng)烈的地震會(huì)嚴(yán)重破壞建筑結(jié)構(gòu)，造成大量人員傷亡。在建筑結(jié)構(gòu)隔震方面，摩擦擺支座、疊層橡膠支座、碟形彈簧支座已經(jīng)比較成熟且應(yīng)用比較廣泛。但是摩擦擺支座、疊層橡膠支座等一般只考慮水平地震作用，對(duì)于豎向地震作用考慮甚少，因此僅能減弱水平地震作用，碟形彈簧支座通過(guò)吸收能量在一定程度上能減少豎向地震作用對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的威脅。上述被動(dòng)控制的隔震支座只能單方向減弱地震作用，且無(wú)法完全隔絕地震作用，無(wú)法達(dá)到良好的隔震效果?，F(xiàn)有的三維隔震裝置無(wú)非是將傳統(tǒng)隔震支座采用并聯(lián)、串聯(lián)的組合形式來(lái)實(shí)現(xiàn)三維隔震，此種組合方式勢(shì)必造成隔震裝置的隔震效果較差、造價(jià)較高、尺寸較大。

磁懸浮隔振是一種新型的主動(dòng)式隔振方法。電磁場(chǎng)理論表明：電磁體與銜鐵之間的磁力作用與兩者之間的距離平方成反比，與電流的平方、匝數(shù)的平方以及氣隙面積成正比。對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)隔震，采取磁懸浮技術(shù)半主動(dòng)控制簡(jiǎn)單、方便、實(shí)用。目前，磁懸浮隔振技術(shù)已經(jīng)成功運(yùn)用到航天、精密儀器、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域，但是其技術(shù)是隔振而非隔震，且在土木工程中的隔震設(shè)備尚未見(jiàn)運(yùn)用。

申請(qǐng)公布號(hào)為CN103953128A，申請(qǐng)公布日為2014.07.30的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)公開(kāi)了一種“電磁懸浮隔震裝置”，該裝置利用電磁體的吸力使迫使銜體帶動(dòng)結(jié)構(gòu)上升，脫離結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，懸浮于空中，通過(guò)控制電流，隔絕震源向建筑結(jié)構(gòu)物傳遞。但是，該裝置將電磁體安置在懸臂梁支架上，懸臂梁支架承受所有的結(jié)構(gòu)重力容易導(dǎo)致支架受力不均衡而傾覆，且其主動(dòng)防吸死方式在較大震級(jí)下存在安全隱患，不便于半主動(dòng)控制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種電磁懸浮隔震裝置，能夠有效地利用磁懸浮技術(shù)對(duì)水平地震作用和豎向地震作用進(jìn)行隔絕或者控制，能夠保證結(jié)構(gòu)的受力合理均勻且能達(dá)到三維隔震的效果。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所提供的一種電磁懸浮隔震裝置，固定連接在一基座上，包括固定在所述基座上的一工字型鋼及擱置在所述工字型鋼上、用于承載豎向承重構(gòu)件的一框架，所述框架對(duì)工字型鋼的上翼形成包圍且具有朝向工字型鋼中軸延伸的兩懸臂，在所述框架的懸臂上固定有纏繞線圈的鐵芯，所述纏繞線圈的鐵芯與工字型鋼的上翼相向設(shè)置；所述框架具有相對(duì)工字型鋼的水平方向及豎向運(yùn)動(dòng)自由度。

優(yōu)選地，所述框架為底部中間開(kāi)口的口字型結(jié)構(gòu)，所述框架套接于工字型鋼的上翼并于底部開(kāi)口處形成朝向工字型鋼中軸延伸的兩懸臂。

優(yōu)選地，在所述框架底部的轉(zhuǎn)角內(nèi)側(cè)設(shè)置加勁肋。

優(yōu)選地，所述電磁懸浮隔震裝置還包括一限制所述框架豎向運(yùn)動(dòng)行程的彈性限位構(gòu)件。

優(yōu)選地，所述彈性限位構(gòu)件包括一橡膠墊片，所述橡膠墊片粘接在工字型鋼上翼與所述纏繞線圈的鐵芯相向的一側(cè)。

優(yōu)選地，所述彈性限位構(gòu)件包括一彈簧構(gòu)件，所述彈簧構(gòu)件連接于所述框架的懸臂與工字型鋼的下翼頂面之間。

優(yōu)選地，所述彈性限位構(gòu)件包括一彈簧構(gòu)件，所述彈簧構(gòu)件連接于所述框架與工字型鋼的上翼頂面之間，所述框架與工字型鋼的上翼頂面之間還設(shè)置一豎向支撐梁。

優(yōu)選地，所述工字型鋼焊接固定于所述基座上。

優(yōu)選地，所述纏繞線圈的鐵芯焊接固定于所述框架的懸臂上。

優(yōu)選地，所述纏繞線圈的鐵芯采用U型或者E型鐵芯。

上述技術(shù)方案所提供的一種電磁懸浮隔震裝置，具有以下有益效果：1、設(shè)計(jì)了承受結(jié)構(gòu)重力的工字型鋼，工字型鋼兩端受力較為均衡，不易出現(xiàn)傾覆現(xiàn)象；2、具有良好的水平方向隔震作用，當(dāng)接收到地震信號(hào)時(shí)，線圈自動(dòng)通電，纏繞線圈的鐵芯由于對(duì)工字型鋼的吸引作用而緩慢上升，保證豎向承重構(gòu)件脫離地面接觸，利用磁懸浮技術(shù)隔絕水平地震作用影響；3、具有良好的豎向隔震作用，在豎向地震作用下，實(shí)時(shí)調(diào)整線圈的電流，改變懸浮間距，減小豎向地震作用影響；4、通過(guò)彈性限位構(gòu)件防止在豎向地震作用過(guò)大時(shí)工字型鋼的豎向位移過(guò)大，電磁鐵突然吸死工字型鋼的現(xiàn)象，便于半主動(dòng)控制，使建筑結(jié)構(gòu)更安全。通過(guò)上述有效措施實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)的三維隔震，減少地震給人類帶來(lái)的損傷。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的實(shí)施例1的電磁懸浮隔震裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1中的A-A剖面圖；

圖3是本實(shí)用新型的實(shí)施例1的電磁懸浮隔震裝置的工作狀態(tài)示意圖；

圖4是本實(shí)用新型的實(shí)施例2的電磁懸浮隔震裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是圖4中的B-B剖面圖；

圖6是本實(shí)用新型的實(shí)施例2的電磁懸浮隔震裝置的工作狀態(tài)示意圖；

圖7是本實(shí)用新型的實(shí)施例3的電磁懸浮隔震裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是圖7中的C-C剖面圖。

其中，1-基座，2-工字型鋼，3-框架，4-懸臂，5-線圈，6-鐵芯，7-豎向承重構(gòu)件，8-彈性限位構(gòu)件，9-豎向支撐梁。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說(shuō)明本實(shí)用新型，但不用來(lái)限制本實(shí)用新型的范圍。

本實(shí)用新型所提供的一種電磁懸浮隔震裝置為吸力型半主動(dòng)控制電磁懸浮三維隔震裝置，是直接利用半主動(dòng)控制的隔震方法，在豎向地震作用下，震源與設(shè)備或結(jié)構(gòu)之間半主動(dòng)地控制隔絕；在水平地震作用下，利用電磁場(chǎng)吸力來(lái)使設(shè)備或結(jié)構(gòu)脫離與地面接觸，達(dá)到隔絕水平震動(dòng)的目的。當(dāng)遭遇較大地震時(shí)，豎向地震作用會(huì)使結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)豎向位移達(dá)到10厘米甚至更大，采取彈簧等彈性限位構(gòu)件防止電磁鐵吸死，便于半主動(dòng)控制。本實(shí)用新型可適用于建筑結(jié)構(gòu)隔震，對(duì)保護(hù)建筑結(jié)構(gòu)具有重大保護(hù)作用。

實(shí)施例1

請(qǐng)參閱附圖1、2，一種電磁懸浮隔震裝置，固定連接在一基座1上，包括固定在所述基座1上的一工字型鋼2及擱置在所述工字型鋼2上、用于承載豎向承重構(gòu)件7的一框架3。在本實(shí)施例中，電磁懸浮隔震裝置應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)隔震，所述基座1為建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，所述豎向承重構(gòu)件7屬于建筑結(jié)構(gòu)的一部分。所述框架3對(duì)工字型鋼2的上翼形成包圍且具有朝向工字型鋼中軸延伸的兩懸臂4，在所述框架的懸臂4上固定有纏繞線圈5的鐵芯6，所述纏繞線圈5的鐵芯6與工字型鋼2的上翼相向設(shè)置；所述框架3具有相對(duì)工字型鋼2的水平方向及豎向運(yùn)動(dòng)自由度。

在本實(shí)施例中，所述框架3為底部中間開(kāi)口的口字型結(jié)構(gòu)，所述框架3套接于工字型鋼2的上翼并于底部開(kāi)口處形成朝向工字型鋼中軸延伸的兩懸臂4。較佳地，在所述框架3底部的轉(zhuǎn)角內(nèi)側(cè)設(shè)置加勁肋。

所述電磁懸浮隔震裝置還包括一限制所述框架3豎向運(yùn)動(dòng)行程的彈性限位構(gòu)件8。在本實(shí)施例中，所述彈性限位構(gòu)件8為一橡膠墊片，所述橡膠墊片粘接在工字型鋼2上翼的與所述纏繞線圈的鐵芯6相向的一側(cè)。所述工字型鋼2的上翼底面可設(shè)置定位槽，用于固定橡膠墊片。

在實(shí)際應(yīng)用中，本實(shí)用新型的電磁懸浮隔震裝置的設(shè)計(jì)需要根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)自重與上部構(gòu)件自重，計(jì)算使豎向承重構(gòu)件7懸浮適當(dāng)距離所需要的吸力，根據(jù)吸力大小按電磁場(chǎng)理論設(shè)計(jì)線圈5、鐵芯6，較佳地，所述纏繞線圈5的鐵芯6采用U型或者E型鐵芯，所述適當(dāng)距離需要保證懸浮距離為10厘米以上；根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)自重與上部構(gòu)件自重，計(jì)算工字型鋼2需要承受的豎向作用力，保證工字型鋼在在重力作用下不會(huì)被破壞；根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)自重與上部構(gòu)件自重以及電磁力大小，設(shè)計(jì)懸臂4的尺寸，并將懸臂4與框架3的其他部分焊接，根據(jù)需要可在焊接處設(shè)置加勁肋；根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)自重，可以采取多個(gè)電磁懸浮隔震裝置并聯(lián)的方式，共同支撐建筑結(jié)構(gòu)自重。需要指出的是，在實(shí)施例中所提及的上部構(gòu)件包括框架3以及帶線圈5的鐵芯6。

所述電磁懸浮隔震裝置在施工時(shí)，將工字型鋼2焊接在留有螺栓的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1上；在工字型鋼2上翼的底部粘接橡膠墊片作為彈性限位構(gòu)件8；將框架3擱置在工字型鋼2上，焊接固定框架3的懸臂4；將纏繞線圈5的鐵芯6焊接在懸臂4的自由端上；安裝加速度監(jiān)測(cè)器以及位移傳感器等；接通電源。

請(qǐng)參閱附圖3，為本實(shí)施例的電磁懸浮隔震裝置的工作狀態(tài)示意圖。當(dāng)加速度監(jiān)測(cè)器檢測(cè)到水平方向震動(dòng)信號(hào)時(shí)，控制開(kāi)啟電源，線圈5通電，鐵芯6與工字型鋼2上翼之間立刻產(chǎn)生較大的吸力，使框架3帶動(dòng)豎向承重構(gòu)件7整體脫離與地面接觸，隔絕水平地震作用。而對(duì)于豎向地震作用，根據(jù)地震運(yùn)動(dòng)加速度以及豎向位移適時(shí)調(diào)整電流大小，改變懸浮間距，隔絕豎向地震作用；當(dāng)由于豎向地震作用，使懸浮間距變大或者具有變大趨勢(shì)時(shí)，需要增大線圈的電流，使鐵芯6與工字型鋼2上翼之間的吸引力足夠大以使得豎向承重構(gòu)件7的豎向位移極小，反之，則需要減小線圈的電流，如此則可實(shí)現(xiàn)豎向隔震的半自動(dòng)控制。為保證鐵芯6與工字型鋼2上翼產(chǎn)生足夠的吸力，通入電流為常導(dǎo)直流電。當(dāng)遭遇較大震級(jí)時(shí)，橡膠墊片發(fā)揮防止吸死的的作用。通過(guò)半主動(dòng)控制與三維隔震，實(shí)現(xiàn)豎向承重構(gòu)件7在水平向和豎向只有極小甚至零加速度。當(dāng)?shù)卣鹜Ｖ箷r(shí)，緩慢減小線圈5中的電流，使得鐵芯6產(chǎn)生的電磁力逐漸減小，豎向承重構(gòu)件7緩慢回到初始狀態(tài)，至此隔震工作狀態(tài)結(jié)束。

實(shí)施例2

請(qǐng)參閱附圖4、5，一種電磁懸浮隔震裝置，固定連接在一基座1上，包括固定在所述基座1上的一工字型鋼2及擱置在所述工字型鋼2上、用于承載豎向承重構(gòu)件7的一框架3。在本實(shí)施例中，電磁懸浮隔震裝置應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)隔震，所述基座1為建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，所述豎向承重構(gòu)件7屬于建筑結(jié)構(gòu)的一部分。所述框架3對(duì)工字型鋼2的上翼形成包圍且具有朝向工字型鋼中軸延伸的兩懸臂4，在所述框架的懸臂4上固定有纏繞線圈5的鐵芯6，所述纏繞線圈5的鐵芯6與工字型鋼2的上翼相向設(shè)置；所述框架3具有相對(duì)工字型鋼2的水平方向及豎向運(yùn)動(dòng)自由度。

在本實(shí)施例中，所述框架3為底部中間開(kāi)口的口字型結(jié)構(gòu)，所述框架3套接于工字型鋼2的上翼并于底部開(kāi)口處形成朝向工字型鋼中軸延伸的兩懸臂4。較佳地，在所述框架3底部的轉(zhuǎn)角內(nèi)側(cè)設(shè)置加勁肋。

所述彈性限位構(gòu)件8包括一彈簧構(gòu)件，所述彈簧構(gòu)件連接于所述框架的懸臂4與工字型鋼2的下翼頂面之間，優(yōu)選地，所述彈簧構(gòu)件連接于所述框架3底部的轉(zhuǎn)角外側(cè)與工字型鋼2的下翼頂面之間。當(dāng)遭受較大震級(jí)，豎向位移過(guò)大時(shí)，彈簧構(gòu)件防止鐵芯6與工字型鋼2上翼吸死。

在實(shí)際應(yīng)用中，本實(shí)用新型的電磁懸浮隔震裝置的設(shè)計(jì)需要根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)自重與上部構(gòu)件自重，計(jì)算使豎向承重構(gòu)件7懸浮適當(dāng)距離所需要的吸力，根據(jù)吸力大小按電磁場(chǎng)理論設(shè)計(jì)線圈5、鐵芯6，較佳地，所述纏繞線圈5的鐵芯6采用U型或者E型鐵芯，所述適當(dāng)距離需要保證懸浮距離為10厘米以上；根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)自重與上部構(gòu)件自重，計(jì)算工字型鋼2需要承受的豎向作用力，保證工字型鋼2在在重力作用下不會(huì)被破壞；根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)自重與上部構(gòu)件自重以及電磁力大小，設(shè)計(jì)懸臂4的尺寸，并將懸臂4與框架3的其他部分焊接，根據(jù)需要可在焊接處，尤其是在所述框架的懸臂根部設(shè)置加勁肋；根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)自重以及最大懸浮間距或根據(jù)考慮的地震豎向位移設(shè)計(jì)彈簧構(gòu)件，彈簧構(gòu)件在地震發(fā)生之前的初始時(shí)刻處于壓縮狀態(tài)，需要保證彈性構(gòu)件的形變可恢復(fù)；根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)自重，可以采取多個(gè)電磁懸浮隔震裝置并聯(lián)的方式，共同支撐建筑結(jié)構(gòu)自重。需要指出的是，在實(shí)施例中所提及的上部構(gòu)件包括框架3以及帶線圈5的鐵芯6。

所述電磁懸浮隔震裝置在施工時(shí)，將工字型鋼2焊接在留有螺栓的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1上；將彈簧構(gòu)件的兩端分別焊接在所述框架的懸臂4及工字型鋼2的下翼頂面上，作為彈性限位構(gòu)件8；將框架3擱置在工字型鋼2上，焊接固定框架3的懸臂4；將纏繞線圈5的鐵芯6焊接在懸臂4的自由端上；安裝觸發(fā)裝置、加速度監(jiān)測(cè)器以及位移傳感器等；接通電源。

請(qǐng)參閱附圖6，為本實(shí)施例的電磁懸浮隔震裝置的工作狀態(tài)示意圖。當(dāng)加速度監(jiān)測(cè)器檢測(cè)到水平方向震動(dòng)信號(hào)時(shí)，當(dāng)加速度監(jiān)測(cè)器檢測(cè)到水平方向震動(dòng)信號(hào)時(shí)，控制開(kāi)啟電源，線圈5通電，鐵芯6與工字型鋼2上翼之間立刻產(chǎn)生較大的吸力，使框架3帶動(dòng)豎向承重構(gòu)件7整體脫離與工字型鋼2接觸(彈簧構(gòu)件接觸除外)，隔絕水平地震作用。同時(shí)根據(jù)地震運(yùn)動(dòng)加速度以及豎向位移適時(shí)調(diào)整電流大小，改變懸浮間距，隔絕豎向地震作用。為保證鐵芯6與工字型鋼2上翼產(chǎn)生足夠的吸力，通入電流為常導(dǎo)直流電。當(dāng)遭遇較大震級(jí)時(shí)，彈簧構(gòu)件從壓縮狀態(tài)發(fā)展至拉伸狀態(tài)，發(fā)揮防止鐵芯6與工字型鋼2上翼吸死的的作用。通過(guò)半主動(dòng)控制與三維隔震，實(shí)現(xiàn)豎向承重構(gòu)件7在水平向和豎向只有極小甚至零加速度。當(dāng)?shù)卣鹜Ｖ箷r(shí)，緩慢減小線圈5中的電流，使得鐵芯6產(chǎn)生的電磁力逐漸減小，豎向承重構(gòu)件7緩慢回到初始狀態(tài)，至此隔震工作狀態(tài)結(jié)束。

實(shí)施例3

請(qǐng)參閱附圖7、8，本實(shí)施例與實(shí)施例2的區(qū)別之處在于：所述彈性限位構(gòu)件8包括一彈簧構(gòu)件，所述彈簧構(gòu)件連接于所述框架3與工字型鋼2的上翼頂面之間，所述框架與工字型鋼的上翼頂面之間還設(shè)置一豎向支撐9梁。與實(shí)施例2相比，本實(shí)施例的電磁懸浮隔震裝置改變了彈簧構(gòu)件8的安裝位置，并且在框架與工字型鋼的上翼頂面之間增加了一豎向支撐梁9。

所述電磁懸浮隔震裝置在施工時(shí)，將彈簧構(gòu)件的兩端分別焊接在所述框架與工字型鋼的上翼頂面上，作為彈性限位構(gòu)件8。

在地震發(fā)生之前的初始時(shí)刻，所述豎向支撐梁9作為承重構(gòu)件，彈簧構(gòu)件處于壓縮狀態(tài)。當(dāng)加速度監(jiān)測(cè)器檢測(cè)到水平方向震動(dòng)信號(hào)時(shí)，控制開(kāi)啟電源，線圈5通電，鐵芯6與工字型鋼2上翼之間立刻產(chǎn)生較大的吸力，使框架3帶動(dòng)豎向承重構(gòu)件7整體脫離與豎向支撐梁9接觸，隔絕水平地震作用。當(dāng)遭遇較大震級(jí)時(shí)，彈簧構(gòu)件從壓縮狀態(tài)發(fā)展至拉伸狀態(tài)，發(fā)揮防止鐵芯6與工字型鋼2上翼吸死的的作用。

以上僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和替換，這些改進(jìn)和替換也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。