一种压电套筒式拉压双向受力主动抗震控制装置

摘要

本发明提供的压电套筒式拉压双向受力主动抗震控制装置，包括外层套筒，设置于外层套筒上部的紧固换力螺母，穿过紧固换力螺母的第一连接杆；设置于外层套筒下部的第二连接杆；外层套筒内设置有中空结构的内层套筒，内层套筒内放置有压电堆；内层套筒的上端与紧固换力螺母通过螺栓固连；内层套筒上端部与压电堆上端部之间设置有第一传递端板；内层套筒下端部与压电堆下端部之间设置有带铰的第二传递端板；外套筒下端内侧设置有在运动过程中与第二传递端板铰相接触的凸块。其解决抗震控制装置工作效率低的技术问题，具有对环境的适应能力强等优点。

说明书

技术领域

本发明涉及土木工程抗震控制领域，具体涉及一种压电套筒式拉压双向受力主动抗震控制装置。

背景技术

随着建筑物跨度增大、高度增加以及结构形式日益复杂化，对结构的安全性和舒适度也提出了更高的要求。通过控制技术消除或减弱不利因素产生的影响得到了越来越多设计者的重视，其中，被动、半主动控制技术在土木工程中的应用得到了很好的研究及应用，而严重依赖于驱动装置的主动控制技术，则由于传统振动控制驱动装置响应慢、出力小、冲程小等因素影响，其应用受到了很大限制。传统的主动抗震控制驱动装置通常只能够实现单向受压抗震控制，且不能满足较大位移变形的需求，另外对环境的适应能力也较差，工作效率也比较低下。

发明内容

为了解决现有主动抗震控制装置对环境的适应能较差，工作效率低的技术问题，本发明提供一种压电套筒式拉压双向受力主动抗震控制装置。

本发明的技术方案如下：

本发明提供的压电套筒式拉压双向受力主动抗震控制装置包括外层套筒，设置于外层套筒上端部的紧固换力螺母，穿过紧固换力螺母的第一连接杆；设置于外层套筒下端部的第二连接杆；所述外层套筒内设置有中空结构的内层套筒，所述内层套筒内放置有压电堆；所述内层套筒的上端与紧固换力螺母通过螺栓固连；所述内层套筒上端部与压电堆上端部之间设置有第一传递端板；所述内层套筒下端部与压电堆下端部之间设置有带铰的第二传递端板；所述外套筒下端内侧设置有在运动过程中与第二传递端板铰相接触的凸块。

根据本发明的一优选技术方案，所述的外层套筒与内层套筒上、下两端之间设有空隙。

根据本发明的一优选技术方案，所述的外层套筒与内层套筒上、下两端之间设置有螺栓。

根据本发明的一优选技术方案，所述凸块为椭圆形。

根据本发明的一优选技术方案，所述铰为半圆球形。

根据本发明的一优选技术方案，所述压电堆为长方体或圆柱体。

本发明的优点如下：

1.运用压电堆这一新型智能材料应用于土木工程的主动控制系统，实现了结构抗震的新途径，在控制主动过程中具有较好的灵活性、智能性、高效性和对环境的适应能力强等优点。

2.构造简单实用，性能可靠，将拉力转化为压力充分发挥压电堆受压性能好的性能，比较符合土木结构抗震受力性能特点。

附图说明：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的A-A方向的剖面视图；

图3为本发明的B-B方向的剖面视图；

图4为本发明的C-C方向的剖面视图。

附图标记说明：

外层套筒1，紧固换力螺母2，第一连接杆3；第二连接杆4，第一凸块401；螺栓5；内层套筒6，第二凸块601；压电堆7，第一传递端板8；第二传递端板9；铰10；调节螺栓11。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明做进一步说明：

参见图1-图4所示，本发明提供的压电套筒式双向主动抗震控制装置，包括外层套筒1，设置于外层套筒1上端部的紧固换力螺母2，穿过紧固换力螺母2的第一连接杆3；设置于外层套筒1下端部的第二连接杆4；外层套筒1内设置有中空结构的内层套筒6，内层套筒6内放置有为长方体或圆柱体形的压电堆7；内层套筒的上端与固换力螺母2通过螺栓5固定连接；内层套筒6上端部与压电堆7上端部之间设置有第一传递端板8；内层套筒6下端部与压电堆7下端部之间设置有带半球形铰10的第二传递端板9；内套筒6上端面内壁上设置有在运动过程中与第一传递端板8相接触的第一凸块601；外层套筒1下端内侧设置有在运动过程中与第二传递端板9的铰10相接触的椭圆形凸块401。外层套筒与内层套筒上下两端之间设置有调节螺栓11。由于压电材料具有正逆压电效应，因此既可以做传感器又可以做驱动器，但是一般压电材料的压电应变系数很小，即使施加很大的电压，输出位移也较小。本申请中的压电堆为多组压电片在力学上串联、电学上并联的结构，它使各压电片产生的位移可以叠加输出，增加了位移输出量。

本发明的工作原理如下：

本发明适用于结构抗震主动控制中，嵌固于结构普通杆件中间，由第一连接杆和第二连接杆分别与普通杆件连接，传递拉力或者压力，紧固换力螺母2与内层套筒6的上端通过通过螺栓5；当杆件受到压力作用时，外层套筒下端与内层套筒的上端相对运动，压电堆受压；当第一连接杆和第二连接杆受拉时，外层套筒上端与内层套筒下端相对运动，同样使压电堆受压。从而使压电堆受压性能良好的特性得到了充分发挥。内、外套筒端板与压电堆之间通过第一传递端板和第二传递端板传力，第一传递端板与压电堆之间以及第二传递端板与内层套筒之间通过半圆形球铰传力，可以实现铰接，从而避免弯矩传递。当将调节螺栓拧紧时，外层套筒和内层套筒相互之间共同工作，此时为普通构件。

本发明根据压电堆受压性能强的特点，将拉力转化为压力且不承受弯矩的压电抗震装置，克服了以往相近的主动抗震控制装置只能够实现单向抗震控制，并且不能满足较大位移变形的需求的问题，本发明提供的技术方案更加符合土木工程结构的受力特征，能够更好的提高结构在地震荷载下的抗震性能。

以上内容是结合具体的优选技术方案对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。