本發(fā)明涉及一種智能可變剛度屈曲約束支撐，屬于工程結(jié)構(gòu)抗震與消能減震技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

屈曲約束支撐的工作原理是通過外套筒對芯板的約束，防止芯板的受壓屈曲，使芯板拉壓都能達(dá)到屈服。在消能減震領(lǐng)域，屈曲約束支撐運用廣泛。低屈服點鋼做成的芯板在地震作用下反復(fù)拉壓，消耗地震傳給建筑物的能量，從而達(dá)到保護(hù)建筑物的作用。傳統(tǒng)屈曲約束支撐只有芯板提供軸向剛度，并沒有利用外套筒的軸向剛度。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種智能可變剛度屈曲約束支撐。在正常使用狀態(tài)和多遇地震情況下，磁性體將芯板與外套筒連接成一個整體，外套筒的剛度也作為屈曲約束支撐的剛度的一部分；中震和罕遇地震情況下，傳感器感應(yīng)，芯板與外套筒自動斷開，外套筒只起防止芯板屈曲作用，由芯板的反復(fù)拉壓變形進(jìn)行耗散地震能量。

為了達(dá)到以上的目的，本發(fā)明所采用的方案是：

一種智能可變剛度屈曲約束支撐，包括：壓力傳感器、磁性體、轉(zhuǎn)軸、熔斷保險絲、彈簧、永磁體、橫向鋼板、帶凹槽的鋼板、外套筒內(nèi)部吸附板、芯板、電路保護(hù)盒、電路電線、加勁肋、外套筒；所述芯板兩端設(shè)置加勁肋，兩個磁性體固定在兩側(cè)加勁肋上，磁性體表面的吸附面為軟磁材料，所述永磁體置于磁性體的內(nèi)部，永磁體的一端與轉(zhuǎn)軸的一端固定，轉(zhuǎn)軸的另一端與處于拉伸狀態(tài)的彈簧連接，彈簧的另一端連接在芯板上；所述熔斷保險絲的一端連接在轉(zhuǎn)軸上，另一端連接在磁性體上；熔斷保險絲的兩端通過電路電線與智能感應(yīng)控制電路中的熔斷電路連接；所述芯板外設(shè)置外套筒作為約束構(gòu)件，所述外套筒內(nèi)部吸附板固定在外套筒上，外套筒內(nèi)部吸附板與加勁肋等長；芯板兩端還各設(shè)置一塊帶凹槽的鋼板，外套筒上設(shè)置的橫向鋼板通過帶凹槽的鋼板的凹槽，在橫向鋼板之上與帶凹槽的鋼板之間設(shè)置有壓力傳感器。

所述智能感應(yīng)控制電路包括壓力傳感器，a/d轉(zhuǎn)換器、單片機、繼電器和熔斷電路，所述a/d轉(zhuǎn)換器、單片機、繼電器、熔斷電路均放在電路保護(hù)盒中，所述電路保護(hù)盒固定在加勁肋端部，所述壓力傳感器通過a/d轉(zhuǎn)換器與單片機相連，所述單片機通過繼電器連接熔斷電路。

所述熔斷電路為：控制開關(guān)與一個大電阻并聯(lián)后，一端與一個小電阻串聯(lián)后連接電源的一極，另一端連接熔斷保險絲的一端，熔斷保險絲的另一端與電源的另一極連接。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的優(yōu)點：

本發(fā)明在正常使用狀態(tài)和多遇地震情況下，由磁性體對外套筒內(nèi)部吸附板的吸附從而實現(xiàn)外套筒與芯板的結(jié)合。中震和罕遇地震情況下，磁性體吸附面的磁性消失，外套筒與芯板斷開。由于很好的利用了外套筒的軸向剛度，在正常使用狀態(tài)和多遇地震情況下，較傳統(tǒng)屈曲約束支撐具有更大的軸向剛度。本發(fā)明抗震概念設(shè)計清晰、結(jié)構(gòu)構(gòu)造簡單、所用材料成本低廉，施工方便，便于更換。

附圖說明

圖1為壓力傳感器示意圖。

圖2為智能感應(yīng)控制電路示意圖。

圖3為熔斷電路示意圖。

圖4為智能可變剛度屈曲約束支撐外套筒圖。

圖5為智能可變剛度屈曲約束支撐芯板示意圖。

圖6為磁性體與芯板連接詳圖。

圖7為磁性體中連接轉(zhuǎn)軸的永磁體示意圖。

圖8為磁性體中軟磁材料吸附外殼示意圖。

圖9為磁性體中轉(zhuǎn)軸與鉛絲和彈簧連接詳圖。

圖10為磁性體整體構(gòu)造示意圖。

圖11為智能可變剛度屈曲約束支撐端部截面圖。

圖12為智能可變剛度屈曲約束支撐效果圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的具體實施例做進(jìn)一步的說明。

如圖1至圖12所示，一種智能可變剛度屈曲約束支撐，包括：壓力傳感器1、磁性體2、轉(zhuǎn)軸3、熔斷保險絲4、彈簧5、永磁體7、橫向鋼板8、帶凹槽的鋼板9、外套筒內(nèi)部吸附板10、芯板11、電路保護(hù)盒12、電路電線13、加勁肋14、外套筒15；所述芯板11兩端設(shè)置加勁肋14，兩個磁性體2固定在兩側(cè)加勁肋14上，磁性體2表面的吸附面6為軟磁材料，所述永磁體7置于磁性體2的內(nèi)部，永磁體7的一端與轉(zhuǎn)軸3的一端固定，轉(zhuǎn)軸3的另一端與處于拉伸狀態(tài)的彈簧5連接，彈簧5的另一端連接在芯板11上；所述熔斷保險絲4的一端連接在轉(zhuǎn)軸3上，另一端連接在磁性體2上；熔斷保險絲4的兩端通過電路電線13與智能感應(yīng)控制電路中的熔斷電路連接；所述芯板11外設(shè)置外套筒15作為約束構(gòu)件，所述外套筒內(nèi)部吸附板10固定在外套筒15上，外套筒內(nèi)部吸附板10與加勁肋14等長；芯板11兩端還各設(shè)置一塊帶凹槽的鋼板9，外套筒15上設(shè)置的橫向鋼板8通過帶凹槽的鋼板9的凹槽，在橫向鋼板8之上與帶凹槽的鋼板9之間設(shè)置有壓力傳感器1。

所述智能感應(yīng)控制電路包括壓力傳感器1，a/d轉(zhuǎn)換器、單片機、繼電器和熔斷電路，所述a/d轉(zhuǎn)換器、單片機、繼電器、熔斷電路均放在電路保護(hù)盒12中，所述電路保護(hù)盒12固定在加勁肋14端部，所述壓力傳感器1通過a/d轉(zhuǎn)換器與單片機相連，所述單片機通過繼電器連接熔斷電路。

所述熔斷電路為：控制開關(guān)與一個大電阻并聯(lián)后，一端與一個小電阻串聯(lián)后連接電源的一極，另一端連接熔斷保險絲4的一端，熔斷保險絲4的另一端與電源的另一極連接。

本發(fā)明的工作原理如下：

正常使用狀態(tài)和多遇地震情況下：永磁體7兩極正對磁性體表面的吸附面6，產(chǎn)生強磁，吸附外套筒內(nèi)部吸附板10，實現(xiàn)外套筒15與芯板11結(jié)合，從而可以合理利用屈曲約束支撐外套筒15的軸向剛度，提高結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度。在正常使用狀態(tài)和多遇地震情況下，彈簧5處于拉伸狀態(tài)，由熔斷保險絲4平衡彈簧拉力。

中震和罕遇地震的情況下：加勁肋14發(fā)生拉壓變形，從而使帶凹槽的鋼板9擠壓壓力傳感器1。壓力傳感器1受到擠壓感應(yīng)，發(fā)出模擬信號，通過a/d轉(zhuǎn)換器為數(shù)字信號傳給單片機，單片機接收到數(shù)據(jù)后，與設(shè)定的上限值比較，如果大于上限值，此時地震作用力也就達(dá)到中震、罕遇地震水平，單片機就會輸出一個高電平信號驅(qū)動繼電器吸合開關(guān)，使熔斷電路工作。熔斷電路工作后，熔斷保險絲4熔斷，彈簧5拉力拉動轉(zhuǎn)軸3轉(zhuǎn)動永磁體7，磁性體表面的吸附面6磁性消失，屈曲約束支撐外套筒15與芯板11斷開，從而使屈曲約束支撐剛度發(fā)生改變，提升結(jié)構(gòu)的減震效果。

熔斷電路如圖3所示，繼電器吸合開關(guān)，大電阻不工作，電路電流變大，熔斷保險絲4產(chǎn)生高溫熔斷，其中小電阻起保護(hù)電源作用。

本發(fā)明中，單片機里的壓力設(shè)定值可根據(jù)屈曲約束支撐在具體工程運用進(jìn)行編程設(shè)定。

本發(fā)明中，熔斷保險絲4與磁性體2和轉(zhuǎn)軸3的連接處進(jìn)行絕緣處理，防止電路漏電。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開一種智能可變剛度屈曲約束支撐，包括：壓力傳感器、磁性體、轉(zhuǎn)軸、熔斷保險絲、彈簧、永磁體、橫向鋼板、帶凹槽的鋼板、外套筒內(nèi)部吸附板、芯板、電路保護(hù)盒、電路電線、加勁肋、外套筒。本發(fā)明通過壓力傳感器感應(yīng)，由單片機控制繼電器實現(xiàn)電路控制開關(guān)斷開與閉合，使熔斷保險絲熔斷，彈簧收縮，帶動永磁體旋轉(zhuǎn)，磁性體磁力消失，屈曲約束支撐外套筒與芯板分離，從而實現(xiàn)剛度可變。本發(fā)明合理利用屈曲約束支撐外套筒的軸向剛度，在正常使用狀態(tài)和多遇地震情況下，提高結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度；中震和罕震情況下，屈曲約束支撐剛度發(fā)生改變，可提升結(jié)構(gòu)的減震效果；抗震概念設(shè)計清晰、結(jié)構(gòu)構(gòu)造簡單、所用材料成本低廉，施工方便，便于更換。

技術(shù)研發(fā)人員：胡寶琳;滿海;艾璐;石文龍
受保護(hù)的技術(shù)使用者：上海大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.03.29
技術(shù)公布日：2017.07.14