一种建筑物防震系统及其感应控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种建筑物防震系统及其感应控制方法，其中建筑物防震系统包括用于支撑建筑物的柔性支撑体，以及控制柔性支撑体柔性度的智能控制装置，柔性支撑体包括柱体，柱体与建筑物之间通过两个以上的柔性连接体连接，柱体中心位置设置柱形永磁体，与永磁体的上方设有圆形磁铁，圆形磁铁固定于建筑物的底面，永磁体与圆形磁铁之间通过磁场相互作用；在永磁体的周围设有磁性弹簧，磁性弹簧置于柱体内部，磁性弹簧的两端通过导线与智能控制装置连接。本发明通过柔性支撑体和磁性弹簧来实现对建筑物的作用力控制，增加了整个结构的柔度及地震时的作用强度，从而减少地震波对建筑物的破坏。
【专利说明】
一种建筑物防震系统及其感应控制方法
技术领域
[0001]本发明涉及地震传感预防技术领域，具体涉及一种建筑物防震系统及其感应控制方法。【背景技术】
[0002]古往今来，地震一直是一种破坏力很大的自然灾害之一，地震造成的建筑物的倒塌，使无数生命财产遭受灭项之灾。为了在地震中防灾减灾，国家对建筑物要求应能抵抗七级地震。而目前的建筑物的建造过程主要是在大地中打地基，然后在地基上建造各种建筑物，因此建筑物是通过地基固定在土地中的，建筑物与地基及土地之间是刚性连接。到目前为止，建筑物的抗震措施主要是在建筑物的柱和梁中加大钢筋用量或其它办法，这种抗震措施的效果并不理想，因为并没有改变建筑物与土地刚性连接这种状态，一旦发生地震，建筑物容易倒塌，地震之所以会给建筑物造成极大的破坏，关键在于地震的晃动通过地基的刚性连接直接传递给建筑物，使建筑物四壁分裂而倒塌。
[0003]目前，地震的发生频率较高，而地震带来的危害很大，特别是对于建筑，而防震减灾，主要要从建筑着手，目前，绝大部分建筑都是采用若干支撑柱为核心，支撑整个建筑构架，建筑支撑柱的强度影响着整个建筑的稳定性，一般目前采用钢筋的方式进行加固，该方法效果并不好。
[0004]另外，专利申请号为201510110604.6中公开了一种建筑物防震保护装置，通过设置缓冲装置和减波装置，使建筑物整体能够跟着震波运动，不仅能够在竖直方向释放作用在建筑物上面的纵波能量，而且能够在水平方向释放作用在建筑物上面的横波能量，保护建筑物免于扭动坍塌。还有专利号201210135317.7中公开了基于磁控形状记忆合金的建筑物防震系统及其感应控制方法，其中包含多组位于建筑物下方的地磁改变传感器，地磁改变传感器上有阻尼弹簧，所述阻尼弹簧上端连接建筑物底端。所述地磁改变传感器包含触动部分与动作部分，所述触动部分包含感应弹簧，感应弹簧连接上触头，上触头下方对应有下触头，下触头连接电源，还包含磁控记忆合金，磁控记忆合金上连接阻尼弹簧，磁控记忆合金下对应传感头。阻尼弹簧可以在地震的时候有效减少震动造成损害，尤其是多个阻尼弹簧的时候，阻止震动的功能不可小瞧。上述专利中包括利用改变结构或增加磁力来解决振动中的能量消除问题，但是未对其进行结合，另外，磁控技术中的为考虑磁铁磁性保持及改变。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是提供一种建筑物防震系统及其感应控制方法，通过在建筑支撑柱表面设计弹簧圈，一方面从起结构上就增强了支撑柱的强度，而且，在地震时， 通过检测，使其通电，增强其与内部的永磁体之间的相互作用，增强整个建筑支撑柱的强度，可以有效解决【背景技术】中的问题。
[0006]为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是:一种建筑物防震系统，其特征在于:包括用于支撑建筑物的柔性支撑体，以及控制柔性支撑体柔性度的智能控制装置，所述的柔性支撑体包括圆形的柱体，所述的柱体与建筑物之间通过两个以上的柔性连接体连接，柱体中心位置设置柱形永磁体，柱体的外侧圆周表面包覆有包装层，在柱体的下端面设置有底板，柱体的上端面设置有绝缘层，其中永磁体的上端穿透绝缘层，并且永磁体的上端与绝缘层上表面平齐，与永磁体的上方设有圆形磁铁，所述的圆形磁铁固定于建筑物的底面，永磁体与圆形磁铁之间通过磁场相互作用；在永磁体的周围设有磁性弹簧，所述的磁性弹簧置于柱体内部，磁性弹簧的上端通过绝缘层覆盖，磁性弹簧的轴线与永磁体的轴线平行，磁性弹簧的两端通过导线与智能控制装置连接。
[0007]对上述的结构作进一步限定，所述的柔性连接体设置于磁性弹簧以柱体轴线为中心、环形均匀分布，介于磁性弹簧和包装层之间。
[0008]对上述的结构作进一步限定，所述的柔性连接体包括具有螺纹的连接柱，所述的连接柱与建筑物浇筑为一体，连接柱下端与压板的上表面固定，压板的侧边向下弯折，在压板的下表面与所述的绝缘层的上表面之间设置有压缩弹簧，压板的下表面中部与钢丝的一端连接，钢丝的另一端穿过绝缘层、柱体和底板上预留的小孔，并且与设于底板下表面的固定块连接。
[0009]对上述的结构作进一步限定，所述的智能控制装置包括地震检波器、带通滤波器、 微机系统、电压转换模块和智能开关，所述的地震检波器安装于柱体的侧面，所述的智能开关和电压转换模块组成智能通电装置，其中电压转换模块接入市电，智能开关通过微机系统连接地震检波器，所述地震检波器和微机系统之间设有带通滤波器。
[0010]对上述的结构作进一步限定，所述包装层采用聚氨酯材料。
[0011]对上述的结构作进一步限定，所述绝缘层采用PVC透明塑料板。
[0012]—种建筑物防震系统的感应控制方法，其特征在于，通过地震检波器检测地震信号，通过带通滤波器进行滤波处理，并通过微机系统分析处理，控制智能开关的通断，在地震时，闭合智能开关，使得建筑支撑柱上的磁性弹簧通电，与内部柱形永磁体发生作用，加固建筑支撑柱的强度。
[0013]采用上述技术方案所产生的有益效果在于:本发明是利用智能控制装置对柱体中固定的磁性弹簧进行通电，并且利用磁性弹簧产生的磁场作用于永磁体，同时利用永磁体对圆形磁铁进行反作用，从而实现对建筑物作用力的控制，根据地震强度的检测来完成对建筑物垂直振动或左右摆动时的控制，增强整个建筑支撑柱的强度；同时，本发明还在磁性弹簧周围设置柔性连接体，通过压缩弹簧与钢丝实现对建筑物的限制，更进一步的减少地震波对建筑物的损坏;本发明中的感应控制方法，根据智能控制装置的组成，通过地震检波器控制电源的通断，增强其与内部的永磁体之间的相互作用，实现对整个建筑物防震系统的控制，这种控制方法不需要人工干预，可以实现智能动作，使本系统实现了设备与方法的通用性。【附图说明】
[0014]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0015]图1是本发明的结构示意图；
[0016]图2是本发明上表面结构示意图；
[0017]图3是本发明下表面的结构示意图；
[0018]图4是本发明中智能控制装置的结构组成示意图；
[0019]其中:1、地震检波器，2、柱体，3、永磁体，4、包装层，5、磁性弹簧，6、绝缘层，7、智能开关，8、电压转换模块，9、微机系统，10、建筑物，11、圆形磁铁，12、连接柱，13、压缩弹簧， 14、压板，15、底板，16、固定块，17、钢丝，18、智能控制装置。【具体实施方式】
[0020]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，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。
[0021]本发明具体涉及一种建筑物防震系统及其感应控制方法，主要是用于地震传感预防方面。根据附图1可知，建筑物防震系统主要包括柔性支撑体和智能控制装置，其中柔性支撑体主要用于支撑建筑物10,柔性支撑体包括圆形的柱体2,柱体2中心位置设置柱形永磁体3,永磁体3被柱体2包覆侧面和底面，这样永磁体3的两端分别为N极和S极，柱体2的外侧圆周表面包覆有包装层4,包装层4采用聚氨酯材料，可以对内部结构进行保温，在柱体2 的下端面设置有起支撑作用的底板15,柱体2的上端面设置有绝缘层6,绝缘层6采用PVC透明塑料板。本发明解决主要技术问题的结构在于:永磁体3的上端穿透绝缘层6,并且永磁体 3的上端与绝缘层6上表面平齐，与永磁体3的上方设有圆形磁铁11，圆形磁铁11固定于建筑物1 〇的底面，永磁体3与圆形磁铁11之间通过磁场相互作用，增加建筑物的振动阻尼，在永磁体3和圆形磁铁11之间的磁场力可以进行调节;磁场力调节的方式是:在永磁体3的周围设有磁性弹簧5，磁性弹簧5置于柱体2内部，磁性弹簧5的上端通过绝缘层6覆盖，磁性弹簧5 的轴线与永磁体3的轴线平行，磁性弹簧5的两端通过导线与智能控制装置18连接。
[0022]上述结构中，利用智能控制装置18，对磁性弹簧5的磁场进行调整，实现对柱体2上的磁场强度控制，当出现地震波时，智能控制装置18采集地震波并对磁性弹簧5增加电流输入，实现磁通量的增加，对圆形磁铁的吸附作用将大幅增强，从而实现对建筑物底部约束。
[0023]为了增加本发明柱体侧边的约束，因此在柱体2和建筑物10之间增加了柔性连接体，柔性连接体设置于磁性弹簧5以柱体2轴线为中心、环形均匀分布，介于磁性弹簧5和包装层4之间，柔性连接体把柱体2和建筑物10连接为一体，并且柔性连接体本身具有拉伸的弹性，柔性连接体包括具有螺纹的连接柱12,连接柱12与建筑物10浇筑为一体，连接柱12下端与压板14的上表面固定，压板14的侧边向下弯折，在压板14的下表面与绝缘层6的上表面之间设置有压缩弹簧13,压板14的下表面中部与钢丝17的一端连接，钢丝17的另一端穿过绝缘层6、柱体2和底板15上预留的小孔，并且与设于底板15下表面的固定块16连接。柔性连接体中的钢丝17本身只能承载拉力，并且有一定的伸缩量，因此在柱体2周围分布多个钢丝连接的柔性连接体，可以有效地对建筑物10进行拉拽，不论建筑物10在哪个方向上摆动，均可以实现某个方向的限制，同时压缩弹簧13利用压板14限制，实现对建筑物的推力，这样在钢丝17和压缩弹簧13—拉一推的作用下，来缓解地震波对建筑物的影响，进一步的减少地震波对建筑物的损坏。
[0024]本发明中的智能控制装置，主要是解决磁性弹簧5的磁力控制，控制柔性支撑体的柔度，智能控制装置包括地震检波器1、带通滤波器、微机系统9、电压转换模块8和智能开关7,地震检波器1安装于柱体2的侧面，智能开关7和电压转换模块8组成智能通电装置，其中电压转换模块8接入市电，智能开关7通过微机系统9连接地震检波器1，地震检波器1和微机系统9之间设有带通滤波器。
[0025]地震检波器9是用于地质勘探和工程测量的专用传感器，是一种将地面振动转变为电信号的传感器，或者说是将机械能转化为电能的能量转换装置，地震数据采集系统主要由传感器(又称检波器)和数字地震仪组成。检波器埋置于地面的装置，把地震波引起的地面震动转换成电讯号并通过电缆将电讯号送入地震仪;数字地震仪将接受到电讯号放大、经过模/数转换器转换成二进制数据、组织数据、存贮数据。常规地震检波器有磁电、涡流、压电、压阻式;新型的有:MEMS(微电子机械系统)式得数字检波器、FBG检波器。后者与常规的相比具有高频响应好、动态范围宽、抗电磁干扰，灵敏度高的特点，因此是未来检波器发展的主流。
[0026]智能开关是指利用控制板和电子元器件的组合及编程，以实现电路智能开关控制的单元;开关(0N/0FF)控制又称BANG-BANG控制，由于这种控制方式简单且易于实现，因此在许多家用电器和照明灯具的控制中被采用。但常规的开关控制难以满足进一步提高控制精度和节能的要求，常规的开关控制方式在控制周期内，其控制量只有二个状态，要么接通，为一个固定常数值、要么断开，控制量为零，这样固定不变的控制模式缺乏人工开关控制的特点，人工开关控制过程中，人要根据误差及误差变化趋势来来选择不同的开关控制策略，例如在一个控制周期T内，控制量输出的时间根据需要是可调的。这种以人的知识和经验为基础，根据实际误差变化规律及被控对象(或过程)的惯性，纯滞后及扰动等特性，按一定的模式选择不同控制策略的开关控制称为智能开关控制。
[0027]本发明中，建筑物防震系统的感应控制方法主要是通过如上地震检波器1检测地震信号，通过带通滤波器进行滤波处理，并通过微机系统9分析处理，控制智能开关7的通断，在地震时，闭合智能开关7，使得建筑支撑柱上的磁性弹簧5通电，与内部柱形永磁体3发生作用，加固建筑支撑柱的强度。
[0028]基于上述，本发明的优点在于，通过在建筑支撑柱表面设计弹簧圈，一方面利用柔性支撑体对建筑物各个方向上进行限制，增加建筑物的柔度，消除地震波产生的影响，另一方面是利用电磁力来加强建筑物与柱体的作用力，增强了支撑柱的强度，在地震时，通过检测，使其通电，增强其与内部的永磁体之间的相互作用，增强整个建筑支撑柱的强度。
[0029]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。
【主权项】
1.一种建筑物防震系统，其特征在于:包括用于支撑建筑物(10)的柔性支撑体，以及控 制柔性支撑体柔性度的智能控制装置，所述的柔性支撑体包括圆形的柱体(2)，所述的柱体(2)与建筑物(10)之间通过两个以上的柔性连接体连接，柱体(2)中心位置设置柱形永磁体(3)，柱体(2)的外侧圆周表面包覆有包装层(4)，在柱体(2)的下端面设置有底板(15)，柱体(2)的上端面设置有绝缘层(6)，其中永磁体(3)的上端穿透绝缘层(6)，并且永磁体(3)的上 端与绝缘层(6)上表面平齐，与永磁体(3)的上方设有圆形磁铁(11)，所述的圆形磁铁(11) 固定于建筑物(1 〇)的底面，永磁体(3)与圆形磁铁(11)之间通过磁场相互作用；在永磁体(3)的周围设有磁性弹簧(5)，所述的磁性弹簧(5)置于柱体(2)内部，磁性弹簧(5)的上端通 过绝缘层(6)覆盖，磁性弹簧(5)的轴线与永磁体(3)的轴线平行，磁性弹簧(5)的两端通过 导线与智能控制装置(18)连接。2.根据权利要求1所述的一种建筑物防震系统，其特征在于:所述的柔性连接体设置于 磁性弹簧(5)以柱体(2)轴线为中心、环形均匀分布，介于磁性弹簧(5)和包装层(4)之间。3.根据权利要求1或2所述的一种建筑物防震系统，其特征在于:所述的柔性连接体包 括具有螺纹的连接柱(12 )，所述的连接柱(12)与建筑物(10)浇筑为一体，连接柱(12)下端 与压板(14)的上表面固定，压板(14)的侧边向下弯折，在压板(14)的下表面与所述的绝缘 层(6)的上表面之间设置有压缩弹簧(13)，压板(14)的下表面中部与钢丝(17)的一端连接， 钢丝(17)的另一端穿过绝缘层(6)、柱体(2)和底板(15)上预留的小孔，并且与设于底板 (15)下表面的固定块(16)连接。4.根据权利要求1所述的一种建筑物防震系统，其特征在于:所述的智能控制装置包括 地震检波器(1)、带通滤波器、微机系统(9)、电压转换模块(8)和智能开关(7)，所述的地震 检波器(1)安装于柱体(2)的侧面，所述的智能开关(7)和电压转换模块(8)组成智能通电装 置，其中电压转换模块(8)接入市电，智能开关(7)通过微机系统(9)连接地震检波器(1)，所 述地震检波器(1)和微机系统(9)之间设有带通滤波器。5.根据权利要求1所述的一种建筑物防震系统，其特征在于:所述包装层(4)采用聚氨 酯材料。6.根据权利要求1所述的一种建筑物防震系统，其特征在于:所述绝缘层(6)采用PVC透 明塑料板。7.—种建筑物防震系统的感应控制方法，其特征在于:通过地震检波器(1)检测地震信 号，通过带通滤波器进行滤波处理，并通过微机系统(9)分析处理，控制智能开关(7)的通 断，在地震时，闭合智能开关(7)，使得建筑支撑柱上的磁性弹簧(5)通电，与内部柱形永磁 体(3)发生作用，加固建筑支撑柱的强度。
【文档编号】E04B1/98GK106013492SQ201610489721
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月28日
【发明人】衷菲, 程佳佳, 焦峻峰
【申请人】南京工业大学