專利名稱：建筑物“零變形”智能控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及土木工程技術(shù)領(lǐng)域中建筑物“零變形”智能控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的土木工程結(jié)構(gòu)，隨著外界環(huán)境的變化、使用年限的增加以及其它不可預(yù)測(cè)因素的影響，常常會(huì)導(dǎo)致樓板變形甚至斷裂，影響建筑的使用壽命，并在一定程度上造成不安全隱患，給使用者帶來精神恐慌。一般常用的處理手段是改造、加固或者推倒重建。而這樣的一系列過程，一方面要花費(fèi)很高的經(jīng)濟(jì)代價(jià)，另一方面加固改造周期較長(zhǎng)，居住者大都需要搬遷，由此帶來工作生活的諸多不便。怎樣才能使建筑結(jié)構(gòu)處于可控的、最佳的受力狀態(tài)，并隨時(shí)將變形調(diào)整為零，是研究者們一直在思考的問題。

發(fā)明內(nèi)容
為克服上述缺點(diǎn)，本發(fā)明公開了一種建筑物“零變形”智能控制系統(tǒng)，這種設(shè)計(jì)理念的關(guān)鍵在于將智能控制系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)物，并根據(jù)實(shí)際情況調(diào)控主體結(jié)構(gòu)的內(nèi)力狀態(tài)，控制主體結(jié)構(gòu)的變形，使其始終處于一種“零變形”狀態(tài)。采用的技術(shù)方案是在建筑結(jié)構(gòu)物上安裝監(jiān)測(cè)儀，將測(cè)得的形變、內(nèi)力狀態(tài)信息反饋給智能控制系統(tǒng)，經(jīng)智能控制系統(tǒng)對(duì)信息的分析處理后，適時(shí)發(fā)出指令，指揮驅(qū)動(dòng)裝置對(duì)驅(qū)動(dòng)力源施加驅(qū)動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)力源采用新型的功能材料形狀記憶合金。這種驅(qū)動(dòng)材料除了具有一系列的“S”行為特性，如選擇功能(Selectivity)、自我診斷功能(Self-diagnosis)、自我調(diào)節(jié)功能(Self-tuning)、自我恢復(fù)功能(Self-recovery)、自我修復(fù)功能(Self-repair)、靈敏性(Sensitivity)、耐久性(Survivability)等外，同時(shí)還具有區(qū)別于一般金屬材料的特性，如形狀記憶效應(yīng)(Shape Memory Effect，簡(jiǎn)稱SME)、相變超彈性(Super-Elasticity，簡(jiǎn)稱SE)和偽彈性性能(Pseudo-elasticity，簡(jiǎn)稱PE)、彈性模量溫度變化特性以及高阻尼特性等。通過驅(qū)動(dòng)裝置(可調(diào)直流電源、熱蒸汽等)對(duì)形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)激勵(lì)，并利用溫度測(cè)量裝置對(duì)驅(qū)動(dòng)力源的溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)達(dá)到設(shè)計(jì)溫度時(shí)，智能控制系統(tǒng)主動(dòng)關(guān)閉驅(qū)動(dòng)裝置，利用其材料特性，主要是形狀記憶效應(yīng)和相變超彈性偽彈性性能，使其在受限回復(fù)狀態(tài)下產(chǎn)生強(qiáng)大的回復(fù)力，利用該回復(fù)力改變主體結(jié)構(gòu)的受力狀況，并控制主體結(jié)構(gòu)的變形使其始終處于一種“零變形”狀態(tài)。
建筑物“零變形”智能控制系統(tǒng)，包括主體結(jié)構(gòu)，在主體結(jié)構(gòu)上連接有驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和智能控制系統(tǒng)；驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括驅(qū)動(dòng)力源、驅(qū)動(dòng)裝置、熱電阻片、溫度測(cè)量?jī)x、智能錨固裝置；驅(qū)動(dòng)力源布置在主體結(jié)構(gòu)的體外，兩端由智能錨固裝置與主體結(jié)構(gòu)錨固，驅(qū)動(dòng)裝置通過導(dǎo)線與驅(qū)動(dòng)力源形成一個(gè)閉合回路，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)驅(qū)動(dòng)力源的驅(qū)動(dòng)，熱電阻片固定在驅(qū)動(dòng)力源上，與溫度測(cè)量?jī)x連接；智能控制系統(tǒng)包括受力狀態(tài)監(jiān)測(cè)儀、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，受力狀態(tài)監(jiān)測(cè)儀安裝在主體結(jié)構(gòu)的控制截面處，經(jīng)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)連接，形成閉和的控制環(huán)，計(jì)算機(jī)通過對(duì)受力信息的分析處理和傳遞，指揮驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)與非動(dòng)。
主體結(jié)構(gòu)可以是預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，也可以是非預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)。
驅(qū)動(dòng)力源采用形狀記憶合金，其形狀可以是直線、折線或曲線。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明加以詳細(xì)說明。
附

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2是本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；1.主體結(jié)構(gòu)、2.熱電阻片、3.箍筋、4.驅(qū)動(dòng)力源、5.驅(qū)動(dòng)裝置、6.溫度測(cè)量?jī)x、7.智能錨固裝置、8.受力狀態(tài)監(jiān)測(cè)儀、9.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、10.轉(zhuǎn)向塊、11.縱筋。
具體實(shí)施例方式
本實(shí)施例的主體結(jié)構(gòu)1為非預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁，梁的主體尺寸為2000mm×100mm×200mm，將φ5的形狀記憶合金絲進(jìn)行預(yù)拉伸至初始預(yù)應(yīng)變?chǔ)?＝(5-6)％后，通過兩只轉(zhuǎn)向塊10折線布置在梁體外，兩端由智能錨固裝置7與主體結(jié)構(gòu)1錨固，驅(qū)動(dòng)裝置5采用可調(diào)式直流電源，受力狀態(tài)監(jiān)測(cè)儀8采用智能傳感器，熱電阻片2綁扎在形狀記憶合金絲上。在跨中相距400mm處進(jìn)行兩點(diǎn)加載，智能傳感器將加載信息傳遞給計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)9，由計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)9進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算分析，當(dāng)加載至梁的受拉區(qū)出現(xiàn)裂縫后，停止加載并保持荷載，然后通過計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)9，對(duì)形狀記憶合金實(shí)施通電激勵(lì)，并慢慢卸載，使荷載始終保持在加載水平處，同時(shí)通過熱電阻片2用溫度測(cè)量?jī)x6測(cè)得形狀記憶合金絲的溫度，使其達(dá)到相變結(jié)束溫度Af以上，此后持續(xù)通電一段時(shí)間。在通電過程中，連續(xù)檢測(cè)梁體的跨中變形和受拉區(qū)的裂縫。本實(shí)例的特點(diǎn)在于利用形狀記憶合金的材料特性，主要是形狀記憶效應(yīng)和相變超彈性偽彈性性能，使其在受限回復(fù)狀態(tài)下相變產(chǎn)生的強(qiáng)大回復(fù)力，利用該回復(fù)力改變主體結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，并控制主體結(jié)構(gòu)控制截面處的變形使其始終處于一種“零變形”狀態(tài)。結(jié)果表明，梁的跨中變形基本恢復(fù)為零，而受拉區(qū)的裂縫也基本閉合。
本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，對(duì)建筑物變形控制精確，可延長(zhǎng)建筑物的使用壽命，也可為處于危險(xiǎn)狀態(tài)的建筑結(jié)構(gòu)的搶修工作贏得時(shí)間。
權(quán)利要求
1.建筑物“零變形”智能控制系統(tǒng)，包括主體結(jié)構(gòu)(1)，其特征在于在主體結(jié)構(gòu)(1)上連接有驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和智能控制系統(tǒng)；A)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括驅(qū)動(dòng)力源(4)、驅(qū)動(dòng)裝置(5)、熱電阻片(2)、溫度測(cè)量?jī)x(6)、智能錨固裝置(7)，其特征在于驅(qū)動(dòng)力源(4)布置在主體結(jié)構(gòu)(1)的體外，兩端由智能錨固裝置(7)與主體結(jié)構(gòu)(1)錨固，驅(qū)動(dòng)裝置(5)通過導(dǎo)線與驅(qū)動(dòng)力源(4)形成一個(gè)閉合回路，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)驅(qū)動(dòng)力源的驅(qū)動(dòng)，熱電阻片(2)固定在驅(qū)動(dòng)力源(4)上，與溫度測(cè)量?jī)x(6)連接；B)智能控制系統(tǒng)包括受力狀態(tài)監(jiān)測(cè)儀(8)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(9)，其特征在于受力狀態(tài)監(jiān)測(cè)儀(8)安裝在主體結(jié)構(gòu)(1)的控制截面處，經(jīng)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(9)與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)連接，形成閉和的控制環(huán)，計(jì)算機(jī)通過對(duì)受力信息的分析處理和傳遞，指揮驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)與非動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的建筑物“零變形”智能控制系統(tǒng)，其特征在于所述的主體結(jié)構(gòu)(1)可以是預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，也可以是非預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的建筑物“零變形”智能控制系統(tǒng)，其特征在于驅(qū)動(dòng)力源采用合金記憶金屬，其形狀可以是直線、折線或曲線。
全文摘要
建筑物“零變形”智能控制系統(tǒng)，是在主體結(jié)構(gòu)上連接驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和智能控制系統(tǒng)；驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括驅(qū)動(dòng)力源、驅(qū)動(dòng)裝置、熱電阻片、溫度測(cè)量?jī)x、智能錨固裝置；驅(qū)動(dòng)力源采用形狀記憶合金材料，并布置在結(jié)構(gòu)構(gòu)件的體外，布置形狀可以是直線、折線或曲線，兩端由智能錨固裝置與主體結(jié)構(gòu)錨固；驅(qū)動(dòng)裝置通過導(dǎo)線與驅(qū)動(dòng)力源形成一個(gè)閉合回路，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)驅(qū)動(dòng)力源的驅(qū)動(dòng)，熱電阻片固定在驅(qū)動(dòng)力源上，與溫度測(cè)量?jī)x連接；智能控制系統(tǒng)包括受力狀態(tài)監(jiān)測(cè)儀、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，受力狀態(tài)監(jiān)測(cè)儀安裝在主體結(jié)構(gòu)的控制截面處，經(jīng)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)連接，形成閉合的控制環(huán)，計(jì)算機(jī)分析處理結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受力信息，并控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的作動(dòng)。可精確控制建筑物形變。
文檔編號(hào)G05B19/00GK101071301SQ20061002639
公開日2007年11月14日 申請(qǐng)日期2006年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月9日
發(fā)明者薛偉辰, 羅子文 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)