电磁永磁混合悬浮隔震装置及施工方法[0001][0003]磁悬浮隔振是一种新型的主动式隔振方法，它在振源与结构体之间用主动控制的磁场来支撑，使得振源与结构体之间完全脱离机械接触，达到隔绝振动的目的。磁悬浮隔振技术已成功的运用于航天、航海、铁路运输、风能发电等领域，但在土木工程界尚未见运用。本发明是在发明专利《磁悬浮在工程结构防振领域中的技术应用》(授权专利号ZL200910111587.2)及实用新型专利《使用磁悬浮技术的建筑结构防震装置》(授权专利号ZL201120234302.7)、实用新型专利《悬挂式防振结构》(授权专利号ZL201320597682.X)基础上的具体实施装置。
[0004]本发明提供一种电磁永磁混合悬浮隔震装置及施工方法，使得土木工程结构可以基本隔绝地震的威胁，达到防治地震的目的。[0005]本发明所采取的技术方案是:它包含结构基础(1)，其特征在于:所述结构基础(I)的上方放置有衔铁(2)，在结构基础(I)和衔铁(2)之间设置有若干对磁性相斥的永磁铁(8)和若干垫块(23);所述衔铁(2)的上方固定有结构竖向承重构件(5);所述的结构基础(I)上还固定有支架(4);所述的支架(4)上固定有缠绕线圈(7)的铁芯(3);所述的缠绕线圈(7)的铁芯(3)位于衔铁(2)的上方。[0006]上述方案的施工方法是:它包含已施工好的结构基础(I )，其特征在于:后续的施工步骤为:A、将支架(4)固定于结构基础(I)上；B、利用连接件(20)和垫块(23)将带有永磁铁(8)的衔铁(2)固定于结构基础(I)上；C、将结构竖向承重构件(5)固定于衔铁(2)上；D、待结构整体施工完毕，将连接件(20)取出；E、将缠绕线圈(7)的铁芯(3)固定于支架(4)。
[0007]本发明的有益效果:1、减震隔震(振)效果好。在接收到地震信号时自动开启电源，缠绕线圈(7)的铁芯(3)和衔铁之间产生吸力，迫使衔铁带动结构上升，脱离结构基础，悬浮于空中；2、经济性好。在基本消除地震作用的情况下，结构主体的抗震设计标准可大大降低，结构建造费用降低；同时利用永磁铁产生部分斥力，有效降低电磁装置配置要求，节约造价；3、社会效益好。消除了地震带来的财产损失、人员损失，消除了人类面对自然威胁的精神压力。



[0008]图1为本发明实施例1原理图(其中悬浮电磁铁呈U形，结构的竖向承重构件为柱) 图2为图1的俯视图
图3为本发明实施例2原理图(其中悬浮电磁铁呈E形，结构的竖向承重构件为柱)
图4为图3的俯视图
图5为本发明实施例3原理图(其中悬浮电磁铁呈E形，结构的竖向承重构件为墙)
图6为图5的俯视图
其中:1、结构基础 11、地基梁 12、工程桩 13、柱下矩形基础14、墙下条形基础 2、衔铁20、连接件 21、螺杆 22、螺母 23、垫块 3、铁芯 4、支架 5、结构竖向承重构件 51、承重柱 52、承重墙 6、隔磁条 7、线圈 8、永磁铁。

[0009]下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0010]如图1 一 6所示，本发明包含结构基础(1)，其特征在于:所述结构基础(I)的上方放置有衔铁(2)，在结构基础(I)和衔铁(2)之间设置有若干对磁性相斥的永磁铁(8)和若干垫块(23);所述衔铁(2)的上方固定有结构竖向承重构件(5);所述的结构基础(I)上还固定有支架(4 );所述的支架(4 )上固定有缠绕线圈(7 )的铁芯(3 );所述的缠绕线圈(7 )的铁芯(3)位于衔铁(2)的上方。
[0011]本发明所述的衔铁(2)、垫块(23)、缠绕线圈(7)的铁芯(3)和支架(4)均按照结构竖向承重构件(5)的作用力而对应设置。
[0012]本发明所述的对应设置大多情况下是指对称设置。
[0013]上述方案的施工方法是:它包含已施工好的结构基础(1)，其特征在于:后续的施工步骤为:A、将支架(4)固定于结构基础(I)上；B、利用连接件(20)和垫块(23)将带有永磁铁(8)的衔铁(2)固定于结构基础(I)上；C、将结构竖向承重构件(5)固定于衔铁(2)上；D、待结构整体施工完毕，将连接件(20)取出；E、将缠绕线圈(7)的铁芯(3)固定于支架(4)。
[0014]本施工方法中所述的连接件(20)可以是螺杆(21)和螺母(22)。
[0015]如图1、图2为本发明实施例1原理图，如图所示本发明包含柱下矩形基础(13)，其特征在于:所述柱下矩形基础(13)的上方放置有衔铁(2)，在柱下矩形基础(13)和衔铁(2 )之间设置有若干对磁性相斥的永磁铁(8 )和若干垫块(23 );所述衔铁(2 )的上方固定有承重柱(51);所述的柱下矩形基础(13)上还固定有支架(4);所述的支架(4)上固定有缠绕线圈(7)的铁芯(3);所述的缠绕线圈(7)的铁芯(3)位于衔铁(2)的上方。并且所述的铁芯(3)的形状为U形。
[0016]其施工方法是:它包含已施工好的柱下矩形基础(13)，其特征在于:后续的施工步骤为:A、将支架(4)固定于柱下矩形基础(13)上；B、利用连接件(20)和垫块(23)将带有永磁铁(8)的衔铁(2)固定于柱下矩形基础(13)上；C、将结构承重柱(51)固定于衔铁(2)上；D、待结构整体施工完毕，将连接件(20)取出；E、将缠绕线圈(7)的铁芯(3)固定于支架(4)。
[0017]如图3、图4为本发明实施例2原理图，本实施例2除了所述的铁芯(3)的形状为E形外，其余的均与实施例1相同。
[0018]如图5、图6为本发明实施例3原理图，如图所示本发明包含墙下条形基础(14)和隔磁条(6)，隔磁条(6)将缠绕线圈(7)的铁芯(3)分隔开；所述墙下条形基础(14)的上方放置有衔铁(2)，在墙下条形基础(14)和衔铁(2)之间设置有若干对磁性相斥的永磁铁(8)和若干垫块(23);所述衔铁(2)的上方固定有承重墙(52);所述的墙下条形基础(14)上还固定有支架(4 );所述的支架(4 )上固定有缠绕线圈(7 )的铁芯(3 );所述的缠绕线圈(7 )的铁芯(3)位于衔铁(2)的上方。并且所述的铁芯(3)的形状为E形。
[0019]其施工方法是:它包含已施工好的墙下条形基础(14)和隔磁条(6)，其特征在于:后续的施工步骤为:A、将支架(4)固定于墙下条形基础(14)上；B、利用连接件(20)和垫块
(23)将带有永磁铁(8)的衔铁(2)固定于墙下条形基础(14)上；C、将结构承重墙(52)固定于衔铁(2)上；D、待结构整体施工完毕，将连接件(20)取出；E、将缠绕线圈(7)的铁芯(3)固定于支架(4)，并用隔磁条(6)将缠绕线圈(7)的铁芯(3)分隔开。
[0020]本发明的具体实施步骤是:按工程设计规范设计结构，确定结构体系，确定结构竖向承重构件为柱或墙(或者柱、墙结合)；计算柱或墙的底压力，根据压力大小，结合工程建设场地地基承载力确定结构基础形式(独立基础或桩基础)；在结构基础(I)周围按设计规范要求设置地基梁(11);根据柱或墙的底压力特别是静荷载产生的压力，设计永磁铁(8)和垫块(23 )，使垫块(23 )的高度(也就是衔铁(2 )与结构基础(I)之间的间隙)满足永磁铁(8 )对衔铁(2)产生的斥力小于结构静荷载产生的压力；并按电磁理论设计缠绕线圈(7)的铁芯(3)和支架(4)，以保证需要时缠绕线圈(7)的铁芯(3)有足够的吸力使衔铁(2)脱离结构基础(I)(也就是结构竖向承重构件(5)的底压力扣除永磁铁(8)产生的斥力)，并使缠绕线圈(7)的铁芯(3)和衔铁(2)之间保持间隙IOmm或IOmm以上。
[0021]施工时，应将支架(4)可靠固定于结构基础(I)上，结构竖向承重构件(5)可靠固定于衔铁(2)上，为保证衔铁(2)施工阶段稳定，利用连接件(20)(可以采用螺杆(21)、螺母(22))、垫块(23)将带有永磁铁(8)的衔铁(2)锁于结构基础(I)上，待结构整体施工完毕，结构竖向承重构件(5)的底压力将衔铁(2)稳定压在垫块(23)上，再将连接件(20)取出，并将缠绕线圈(7 )的铁芯(3 )固定于支架(4 )。是否设置地基梁(11)和工程桩(12 )由设计人员根据工程具体情况确定。
[0022]当接收到地震预警信号时，电源开启，给线圈(7)中输入直流电，铁芯(3)和衔铁
(2)之间即产生吸力，将衔铁(2)吸起。震(振)动结束后，减小输入线圈(7)中的电流，被悬浮的结构缓慢回复到原位。
[0023]本发明中铁芯(3)和衔铁(2)之间应设置位移传感器，其具体控制方法详实用新型专利《悬挂式防振结构》(授权专利号ZL201320597682.X)所述。