[发明专利]一种自感知电涡流型可更换耗能连梁

说明书

技术领域

本发明涉及土木工程结构抗震与监测领域，尤其是涉及一种自感知电涡流型可更换耗能连梁。

背景技术

联肢剪力墙结构是目前高层建筑广泛采用的抗侧力体系之一。在联肢剪力墙的设计中，连梁作为其抗震体系的第一道防线，在遭遇超越设防烈度的地震作用下，往往遭到严重的剪切型破坏，给震后修复造成很大困难。在土木工程领域，用于结构控制和监测的较准确的传感器比如的LVDT只在低频反应条件下使用，价格昂贵。而一些成本低但准确性较差的传感器比如加速度计只有通过Kalman滤波处理才能取得准确的位移和速度数据。目前已研发的可更换耗能连梁大多是在中震和大震下才开始耗能，而在小震和风振时保持弹性，无法满足高层和超高层建筑结构舒适度要求。且已有的可更换连梁的响应监测需要借助布置额外的传感装置进行观测。大多数可更换连梁通过可更换段金属屈服耗能或者铅芯橡胶阻尼器耗能，铅芯橡胶阻尼器容易受温度等环境因素的影响而且存在摩擦造成的磨损。

电涡流阻尼器的原理是导体质量块处于变化着的磁场或者在磁场中运动时，根据法拉第电磁感应定律，在导体质量块内产生感应电动势，从而在质量块内形成电涡流，产生电阻热效应消耗振动能量。电涡流又会形成的与原磁场方向相反的新磁场，从而产生与导体运动方向相反的阻尼力，起到减振耗能的作用。

本发明提出一种自感知电涡流型可更换耗能连梁，通过合理的构造方式将传统金属耗能阻尼机制与电涡流阻尼机制结合起来，使两者优点互补，同时设计监测电路，实现可更换耗能连梁的自我监测，满足土木工程结构抗震与结构健康监测领域的需求。一方面提高了结构的抗震性能，全阶段保护主体的安全和舒适，有利于连梁的震后更换，另一方面在不使用外部传感器的情况下，能够监测连梁平面间的运动状态，且降低了监测成本。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种自感知、适应不同振动强度、无摩擦耐久性好、可更换的自感知电涡流型可更换耗能连梁。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种自感知电涡流型可更换耗能连梁，用以感知剪力墙的振动状态并耗散振动能量，包括可更换段以及设置在剪力墙墙肢处的非消能段，可更换段两端分别与非消能段固定连接，所述的可更换段包括监测电路、两块型钢板以及设置在两块型钢板内部的电涡流阻尼器，所述的监测电路与电涡流阻尼器连接。

优选地，所述的电涡流阻尼器包括相互插合的凸形组件和凹形组件。

优选地，所述的凸形组件包括与依次连接的凸形底板、两块凸形底板连接板和中间铜板，所述的中间铜板一端设置在两块凸形底板连接板之间，另一端伸出凸形底板连接板形成凸形，所述的凸形底板与预埋在非消能段内型钢的端板通过螺栓固定连接，且与型钢板的一端固定连接。

优选地，所述的凹形组件包括依次连接的凹形底板、凹形底板连接板以及分别设置在凹形底板连接板两侧的两块约束钢板，所述的约束钢板一端固定在凹形底板连接板两侧，另一端伸出凹形底板连接板形成凹形，两块约束钢板内侧设有分别作为磁场N极和S极的两块相对设置的永磁体板，外侧设有电磁屏蔽板，所述的凹形底板与预埋在非消能段内的型钢的端板通过螺栓固定连接，且与型钢板的另一端固定连接，所述的中间铜板另一端插合到上下两块永磁体板之间，且能够与永磁体板发生相对运动。

优选地，所述的中间铜板另一端与上下两块永磁体板之间设有间隙。

优选地，所述的监测电路包括依次连接的导体棒、外加电阻、信号放大器和处理器，所述的导体棒分别设置在中间铜板两侧。

优选地，所述的导体棒与中间铜板两侧之间设有间隙。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

一、自感知：本发明通过测量电路中电流、电压信号可以实现可更换耗能连梁的自我监测。

二、适应不同振动强度：实现不同振动强度下的减振耗能，提高高层建筑在风振下的舒适度，并能更好地保护联肢剪力墙主体结构降低地震破坏。

三、无摩擦耐久性好：电涡流阻尼相较于铅芯橡胶阻尼器，作用力不通过接触，不存在摩擦造成的磨损，易于维护。

四、可更换：有利于震后修复更换，本发明的电涡流阻尼器和型钢板通过螺栓与非消能段连接，易于震后拆卸更换。

本发明可用于高层建筑结构，在风振、地震中实现多荷载条件下的耗能，并实现连梁关键剪切位移响应的实时监测，有助于震后快速评估和修复更换。

附图说明

图1为本发明的主视结构示意图。

图2为本发明图的俯视结构示意图。