一种建筑工程用的抗扭抗震抗拉的建筑结构

技术领域

本发明涉及建筑工程领域，具体是涉及一种建筑工程用的抗扭抗震抗拉的建筑结构。

背景技术

抗震建筑，是指在抗震设防烈度为6度及以上地区必须进行抗震设计建筑，从全球的重大地震灾害调查中可以发现，95％以上的人命伤亡都是因为建筑物受损或倒塌所引致的，提高建筑物抗震性能，是提高城市综合防御能力的主要措施之一，同时也是防震减灾工作中一项“抗”的主要任务。

随着科学技术的不断进步，为了满足现实需求，现代建筑结构的规模越来越大，超高层建筑和大跨度桥梁越来越多。高层建筑在风荷载作用下会产生加速度，可能引起人体的不适，而建筑的两个相邻的连接件之间，在地震时易产生扭力、压力以及拉力，目前很多建筑都缺少抗震结构，在承受较大等级的地震时容易坍塌，造成人员伤亡，因此十分有必要增加建筑的抗震结构。

中国专利CN201922434328.5提供了一种自供能自适应磁流变阻尼器。该自供能自适应磁流变阻尼器包括磁流变阻尼器、电磁阻尼器、第一连接件和中间电路；磁流变阻尼器和电磁阻尼器通过两个第一连接件并联；第一连接件用于与被控制结构连接，以随被控制结构运动，从而带动磁流变阻尼器和电磁阻尼器运动；电磁阻尼器运动发电并通过中间电路提供给磁流变阻尼器。

该安装在两个连接件之间的阻尼器，连接件在对推杆产生拉力或推力时，滚珠丝杆在丝杆座内正转或反转，与其传动连接的直流电机的输出轴同样随其正转或反转，这样会导致直流电机的发电过程不稳，且移动滚珠螺母的不易使得滚珠丝杆同轴转动。

发明内容

基于此，有必要针对现有技术问题，提供一种建筑工程用的抗扭抗震抗拉的建筑结构。

为解决现有技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种建筑工程用的抗扭抗震抗拉的建筑结构，包括相邻设置的第一墙体和第二墙体，还包括用于连接第一墙体和第二墙体的磁流减震器，磁流减震器包括安置筒、发电电机、水力转轮、活塞、杆件、励磁线圈、单向管路、磁流变液和控制器，安置筒的一端与第一墙体连接，安置筒内沿轴向依次设置有第一安置腔、第二安置腔和密封腔，磁流变液填充至第二安置腔和密封腔内；发电电机设置在第一安置腔内，水力转轮同轴转动的设置在第二安置腔内，且发电电机的输入轴与水力转轮同轴固定连接，第二安置腔还设置有与外部连通的输入管和输出管，磁流变液经由输入管流入第二安置腔并通过输出管排出时，水力转轮在第二安置腔内转动；活塞同轴滑动的设置在密封腔内，活塞将密封腔分为相互独立的第一形变腔和第二形变腔，第一形变腔和第二形变腔通过单向管路与输入管和输出管连通，活塞在密封腔内滑动时，磁流变液依次流过输入管、第二安置腔和输出管；杆件同轴向设置在活塞的一端并贯穿安置筒的另一端，杆件的外端与第二墙体连接；励磁线圈套设在安置筒上，且励磁线圈位于密封腔的外部；发电电机和励磁线圈均与控制器电连接。

优选地，单向管路包括第一管路、第一单向阀、第二管路、第二单向阀、第三管路、第三单向阀、第四管路和第四管路，所述第一形变腔通过第一管路与输入管连通，第一单向阀设置在第一管路上，第一单向阀自第一形变腔向输入管导通；所述第二形变腔通过第二管路与输出管连通，第二单向阀设置在第二管路上，第二单向阀自输出管向第二形变腔导通；所述第二形变腔通过第三管路与输入管连通，第三单向阀设置在第三管路上，第三单向阀自第二形变腔向输入管导通；所述第一形变腔通过第四管路与输出管连通，第四单向阀设置在第四管路上，第四单向阀自输出管向第一形变腔导通。

优选地，磁流减震器还包括弹性连轴器，安置筒的一端和杆件的外端通过弹性连轴器与第一墙体和第二墙体的相对面连接。

优选地，磁流减震器还包括增速器，增速器设置在第二安置腔内，且增速器的输入轴与水力转轮同轴固定连接，飞轮的输出轴与发电电机的输入轴同轴固定连接。

优选地，磁流减震器还包括飞轮，飞轮同轴设置在发电电机的输入轴上。

优选地，磁流减震器还包括超越离合器，发电电机的输入轴通过超越离合器与水力转轮同步传动连接。

优选地，磁流减震器还包括密封圈，密封圈套设在活塞的圆周面上，且密封圈与密封腔的内周过盈配合。

优选地，环槽的圆周面上同轴设置有环槽，密封圈套设在环槽上。

优选地，杆件的两端分别设置有与其同轴的内螺纹槽和外螺纹柱，相邻的杆件之间通过内螺纹槽和外螺纹柱同轴拧接。

一种建筑工程用的抗扭抗震抗拉的建筑结构，包括相邻设置的第一墙体和第二墙体，还包括用于连接第一墙体和第二墙体的电流减震器，电流减震器包括安置筒、发电电机、水力转轮、活塞、杆件、单向管路、电流变液和控制器，安置筒的一端与第一墙体连接，安置筒内沿轴向依次设置有第一安置腔、第二安置腔和密封腔，电流变液填充至第二安置腔和密封腔内，密封腔具有导电特性；发电电机设置在第一安置腔内，水力转轮同轴转动的设置在第二安置腔内，且发电电机的输入轴与水力转轮同轴固定连接，第二安置腔还设置有与外部连通的输入管和输出管，电流变液经由输入管流入第二安置腔并通过输出管排出时，水力转轮在第二安置腔内转动；活塞同轴滑动的设置在密封腔内，活塞将密封腔分为相互独立的第一形变腔和第二形变腔，第一形变腔和第二形变腔通过单向管路与所述输入管和输出管连通，活塞在密封腔内滑动时，电流变液依次流过输入管、第二安置腔和输出管；杆件同轴向设置在活塞的一端并贯穿安置筒的另一端，杆件的外端与第二墙体连接；发电电机和密封腔均与控制器电连接。

本申请相比较于现有技术的有益效果是：

1.本申请通过在第一墙体和第二墙体之间设置电磁减震器，使得电磁减震器能够在地震时自行产生阻尼减震作用，且无需外接电流，稳定性较强；

2.本申请通过第一管路、第一单向阀、第二管路、第二单向阀、第三管路、第三单向阀、第四管路和第四管路，使得活塞在第二安置腔内滑动时，磁流变液始终依次通过输入管、第二安置腔和输出管，从而便于引导水力转轮产生扭矩；

3.本申请通过使得安置筒的一端和杆件的外端通过弹性连轴器与第一墙体和第二墙体的相对面连接，以便于弹性连轴器消除第一墙体和第二墙体在地震时产生的扭矩；

4.本申请通过使得增速器的输入轴与水力转轮同轴固定连接，飞轮的输出轴与发电电机的输入轴同轴固定连接，能够使其改变水力转轮的输出转动速度，以适应不同的能量需求；

5.本申请通过在发电电机的输入轴上设置飞轮，使其能够消耗结构振动的能量，进而可以作为阻尼器进行耗能减震，又可以减小传导至发电电机的振动，以确保发电电机能够正常稳定工作；

6.本申请通过超越离合器将发电电机的输入轴和水力转轮同步传动连接，使得水力转轮和发电电机的输出轴即使产生差速也能够进行接合，以此减小水力转轮停止转动时产生的冲击；

7.本申请通过在活塞的圆周面上套设密封圈，能够防止第一形变腔和第二形变腔的磁流变液导通，以使得磁流变液流动更加稳定；

8.本申请通过在活塞的圆周面上设置环槽，使得密封圈套设在密封圈上而不易发生滑动，进而提高第一形变腔和第二形变腔的密封性；

9.本申请使得相邻的杆件之间通过内螺纹槽和外螺纹柱同轴拧接，从而便于根据第一墙体和第二墙体的间距调节电磁减震器的长度，以便安装；

10.本申请通过在第一墙体和第二墙体之间设置电流减震器，使得电流减震器能够在地震时自行产生阻尼减震作用，且无需外接电流，稳定性较强。

附图说明

图1是实施例的建筑结构的立体图；

图2是实施例的建筑结构沿电磁减震器的轴向立体剖视图；

图3是实施例的建筑结构沿电磁减震器的轴向剖视图；

图4是图3的B处局部放大图；

图5是图3的C处局部放大图；

图6是实施例的电磁减震器的局部立体图；

图7是图3的D处局部放大图；

图8是实施例的杆件的立体分解图；

图9是实施例的水力转轮的立体图；

图10是实施例的建筑结构的俯视图

图11是实施例的电磁减震器的局部侧视图；

图12是图11的E-E方向的剖视图；

图13是实施例的发电电机、增速器、飞轮和超越离合器的立体分解图；

图14是实施例的电流减震器的局部侧视图；

图15是图14的F-F方向的剖视图。

图中标号为：

1-安置筒；1a-第一安置腔；1b-第二安置腔；1b1-输入管；1b2-输出管；1c-密封腔；2-发电电机；3-水力转轮；4-活塞；4a-密封圈；4b-环槽；5-杆件；5a-内螺纹槽；5b-外螺纹柱；6-励磁线圈；7-单向管路；7a-第一管路；7b-第一单向阀；7c-第二管路；7d-第二单向阀；7e-第三管路；7f-第三单向阀；7g-第四管路；7h-第四单向阀；8-弹性连轴器；9a-增速器；9b-飞轮；9c-超越离合器。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

如图1和图2所示：

一种建筑工程用的抗扭抗震抗拉的建筑结构，包括相邻设置的第一墙体和第二墙体，还包括用于连接第一墙体和第二墙体的磁流减震器，磁流减震器包括安置筒1、发电电机2、水力转轮3、活塞4、杆件5、励磁线圈6、单向管路7、磁流变液和控制器，

安置筒1的一端与第一墙体连接，安置筒1内沿轴向依次设置有第一安置腔1a、第二安置腔1b和密封腔1c，磁流变液填充至第二安置腔1b和密封腔1c内；

发电电机2设置在第一安置腔1a内，水力转轮3同轴转动的设置在第二安置腔1b内，且发电电机2的输入轴与水力转轮3同轴固定连接，第二安置腔1b还设置有与外部连通的输入管1b1和输出管1b2，磁流变液经由输入管1b1流入第二安置腔1b并通过输出管1b2排出时，水力转轮3在第二安置腔1b内转动；

活塞4同轴滑动的设置在密封腔1c内，活塞4将密封腔1c分为相互独立的第一形变腔和第二形变腔，第一形变腔和第二形变腔通过单向管路7与输入管1b1和输出管1b2连通，活塞4在密封腔1c内滑动时，磁流变液依次流过输入管1b1、第二安置腔1b和输出管1b2；

杆件5同轴向设置在活塞4的一端并贯穿安置筒1的另一端，杆件5的外端与第二墙体连接；

励磁线圈6套设在安置筒1上，且励磁线圈6位于密封腔1c的外部；

发电电机2和励磁线圈6均与控制器电连接。

基于上述实施例，水力转轮3为水轮机中的转轮，当水流沿径向进入转轮并从其端部排出时，转轮同轴转动；

发生地震时，第一墙体和第二墙体之间发生相对位移，即其之间的间歇发生改变，而磁流减震器连接第一墙体和第二墙体，因活塞4滑动设置在密封腔1c内，且因与活塞4同轴向连接的杆件5与第二墙体连接，使得发生相对位移的第一墙体和第二墙体通过杆件5带动活塞4在密封腔1c内滑动；

使得第一形变腔和第二形变腔中的容积发生变化，且因第一形变腔和第二形变腔通过单向管路7与所述输入管1b1和输出管1b2连通，使得活塞4在密封腔1c中沿轴向往复移动时，磁流变液通过单向管路7始终能够依次通过输入管1b1、第二安置腔1b和输出管1b2，进而使得水力转轮3能够在第二安置腔1b内发生转动，而发电电机2设置在第一安置腔1a内，且其输入轴与水力转轮3同轴固定连接，使得转动的水力转轮3能够向发电电机2输入扭矩；

因发电电机2和励磁线圈6均与控制器电连接，使得发电电机2产生的电流能够通过励磁线圈6，继而使得励磁线圈6产生磁力线，而励磁线圈6套设在安置筒1上，且励磁线圈6位于密封腔1c的外部，使得磁流变液在励磁线圈6外加磁场时呈现高粘度，低流动性的宾汉流体状态，继而使得活塞4相对密封腔1c运动而剪切磁流变液，进而产生阻尼力，从而减小第一墙体和第二墙体之间的相对震动力；

且当活塞4不再相对密封腔1c发生位移时，即此磁流变液不发生流动现象，使得水力转轮3无法转动，而发电电机2不再产生电流并通过励磁线圈6，进而使得励磁线圈6对磁流变液不产生磁场作用时，磁力变液呈现低粘度的牛顿流体特性，以使得在未发生地震时，第一墙体和第二墙体之间相对稳定。

进一步的，为了解决活塞4在密封腔1c内滑动时，单向管路7始终能够引导磁流变液经过输入管1b1、第二安置腔1b和输出管1b2的这一问题，如图5、图6和图12所示：

单向管路7包括第一管路7a、第一单向阀7b、第二管路7c、第二单向阀7d、第三管路7e、第三单向阀7f、第四管路7g和第四管路7g，

所述第一形变腔通过第一管路7a与输入管1b1连通，第一单向阀7b设置在第一管路7a上，第一单向阀7b自第一形变腔向输入管1b1导通；所述第二形变腔通过第二管路7c与输出管1b2连通，第二单向阀7d设置在第二管路7c上，第二单向阀7d自输出管1b2向第二形变腔导通；

所述第二形变腔通过第三管路7e与输入管1b1连通，第三单向阀7f设置在第三管路7e上，第三单向阀7f自第二形变腔向输入管1b1导通；所述第一形变腔通过第四管路7g与输出管1b2连通，第四单向阀7h设置在第四管路7g上，第四单向阀7h自输出管1b2向第一形变腔导通。

基于上述实施例，当第一墙体和第二墙体之间因地震而间距减小时，即活塞4在密封腔内朝向水力转轮3方向滑动，使得第一形变腔的容积减小，第二形变腔容积增大，因第一形变腔通过第一管路7a与输入管1b1连通，使得第一形变腔中的磁流变液经由输入管1b1流入第二安置腔内后通过输出管1b2向外排出，在此过程中，因第三单向阀7f自第二形变腔向输入管1b1导通，使得第一形变腔中的磁流变液不因压力增大而通过第三管路7e向第二形变腔中排入；第二形变腔通过第二管路7c与输出管1b2连通，使得第一形变腔中被挤压出的磁流变液流入至第二形变腔中，磁流变液在流动的过程中，其带动水力转轮3在第二安置腔1b中转动，进而使其对发电电机2的输入轴产生扭矩；在此过程中，因第四单向阀7h自输出管1b2向第一形变腔导通，使得通过输出管1b2的磁流变液无法重新排入到第一形变腔中；

当第一墙体和第二墙体因地震而间距增大时，即活塞4在密封腔内向远离水力转轮3的方向滑动，使得第二形变腔的容积减小，第一形变腔容积增大，因第二形变腔通过第三管路7e与输入管1b1连通，使得第二形变腔中的磁流变液通过第三管路7e经过输入管1b1流入到第二安置腔1b中，在此过程中，因第一单向阀7b自第一形变腔向输入管1b1导通，使得第二形变腔挤压出的磁流变液无法直接排入到第二安置腔1b中，而第一形变腔通过第四管路7g和第四单向阀7h单向导通，使得磁流变液在流动的过程中，带动水力转轮3在第二安置腔1b中转动，进而使其对发电电机2的输入轴产生扭矩，在此过程中，因第二单向阀7d自输出管1b2向第二形变腔导通，使得输出管1b2排出的磁流变液无法通过第二管路7c流入带第二形变腔中。

进一步的，本申请提供的安置筒1和单向管路7与第一墙体和第二墙体连接时依然具有无法抵抗扭矩的缺陷，为了解决这一问题，如图3所示：

磁流减震器还包括弹性连轴器8，安置筒1的一端和杆件5的外端通过弹性连轴器8与第一墙体和第二墙体的相对面连接。

基于上述实施例，通过使得安置筒1的一端和杆件5的外端通过弹性连轴器8与第一墙体和第二墙体的相对面连接，以便于弹性连轴器8消除第一墙体和第二墙体在地震时产生的扭矩，使得电磁减震器结构更加稳定。

进一步的，本申请提供的发电电机2的输入轴与水力转轮3直接同轴连接依然具有水力转轮3输出扭矩较小会导致发电电机2产生的电流较小的缺陷，为了解决这一问题，如图4和图13所示：

磁流减震器还包括增速器9a，增速器9a设置在第二安置腔内，且增速器9a的输入轴与水力转轮3同轴固定连接，飞轮9b的输出轴与发电电机2的输入轴同轴固定连接。

基于上述实施例，通过使得增速器9a的输入轴与水力转轮3同轴固定连接，飞轮9b的输出轴与发电电机2的输入轴同轴固定连接，能够使其改变水力转轮3的输出转动速度，以适应不同的能量需求。

进一步的，本申请提供的水力转轮3带动发电电机2的输入轴转动依然具有地震时振动易传导给水力转轮3而无法稳定发电的缺陷，为了解决这一问题，如图4和图13所示：

磁流减震器还包括飞轮9b，飞轮9b同轴设置在发电电机2的输入轴上。

基于上述实施例，通过在发电电机2的输入轴上设置飞轮9b，使其能够消耗结构振动的能量，进而可以作为阻尼器进行耗能减震，又可以减小传导至发电电机2的振动，以确保发电电机2能够正常稳定工作。

进一步的，本申请提供的水力转轮3带动发电电机2的输入轴转动依然具有水力转轮3停止转动时易产生差速影响发电电机2输出过载的缺陷，为了解决这一问题，如图4和图13所示：

磁流减震器还包括超越离合器9c，发电电机2的输入轴通过超越离合器9c与水力转轮3同步传动连接。

基于上述实施例，通过超越离合器9c将发电电机2的输入轴和水力转轮3同步传动连接，使得水力转轮3和发电电机2的输出轴即使产生差速也能够进行接合，以此减小水力转轮3停止转动时产生的冲击。

进一步的，本申请提供的活塞4在密封腔内滑动依然具有磁流变液易通过密封腔与活塞4圆周面的间隙而在第一形变腔和第二形变腔中流动的缺陷，为了解决这一问题，如图7所示：

磁流减震器还包括密封圈4a，密封圈4a套设在活塞4的圆周面上，且密封圈4a与密封腔的内周过盈配合。

基于上述实施例，通过在活塞4的圆周面上套设密封圈4a，能够防止第一形变腔和第二形变腔的磁流变液导通，以使得磁流变液流动更加稳定。

进一步的，本申请提供的密封圈4a与密封腔过盈配合依然具有活塞4滑动时，密封圈4a容易脱离活塞4的缺陷，为了解决这一问题，如图7所示：

环槽4b的圆周面上同轴设置有环槽4b，密封圈4a套设在环槽4b上。

基于上述实施例，通过在活塞4的圆周面上设置环槽4b，使得密封圈4a套设在密封圈4a上而不易发生滑动，进而提高第一形变腔和第二形变腔的密封性。

进一步的，本申请提供的磁流减震器依然具有无法根据第一墙体和第二墙体间距调节其长度的缺陷，为了解决这一问题，如图8所示：

杆件5的两端分别设置有与其同轴的内螺纹槽5a和外螺纹柱5b，相邻的杆件5之间通过内螺纹槽5a和外螺纹柱5b同轴拧接。

基于上述实施例，相邻的杆件5之间通过内螺纹槽5a和外螺纹柱5b同轴拧接，从而便于根据第一墙体和第二墙体的间距调节电磁减震器的长度，以便安装。

如图14和图15所示：

一种建筑工程用的抗扭抗震抗拉的建筑结构，包括相邻设置的第一墙体和第二墙体，还包括用于连接第一墙体和第二墙体的电流减震器，电流减震器包括安置筒1、发电电机2、水力转轮3、活塞4、杆件5、单向管路7、电流变液和控制器，

安置筒1的一端与第一墙体连接，安置筒1内沿轴向依次设置有第一安置腔1a、第二安置腔1b和密封腔1c，电流变液填充至第二安置腔1b和密封腔1c内，密封腔1c具有导电特性；

发电电机2设置在第一安置腔1a内，水力转轮3同轴转动的设置在第二安置腔1b内，且发电电机2的输入轴与水力转轮3同轴固定连接，第二安置腔1b还设置有与外部连通的输入管1b1和输出管1b2，电流变液经由输入管1b1流入第二安置腔1b并通过输出管1b2排出时，水力转轮3在第二安置腔1b内转动；

活塞4同轴滑动的设置在密封腔1c内，活塞4将密封腔1c分为相互独立的第一形变腔和第二形变腔，第一形变腔和第二形变腔通过单向管路7与所述输入管1b1和输出管1b2连通，活塞4在密封腔1c内滑动时，电流变液依次流过输入管1b1、第二安置腔1b和输出管1b2；

杆件5同轴向设置在活塞4的一端并贯穿安置筒1的另一端，杆件5的外端与第二墙体连接；

发电电机2和密封腔均与控制器电连接。

基于上述实施例，发生地震时，第一墙体和第二墙体之间发生相对位移，即其之间的间歇发生改变，而电流减震器连接第一墙体和第二墙体，因活塞4滑动设置在密封腔1c内，且因与活塞4同轴向连接的杆件5与第二墙体连接，使得发生相对位移的第一墙体和第二墙体通过杆件5带动活塞4在密封腔1c内滑动；

使得第一形变腔和第二形变腔中的容积发生变化，且因第一形变腔和第二形变腔通过单向管路7与所述输入管1b1和输出管1b2连通，使得活塞4在密封腔1c中沿轴向往复移动时，电流变液通过单向管路7始终能够依次通过输入管1b1、第二安置腔1b和输出管1b2，进而使得水力转轮3能够在第二安置腔1b内发生转动，而发电电机2设置在第一安置腔1a内，且其输入轴与水力转轮3同轴固定连接，使得转动的水力转轮3能够向发电电机2输入扭矩；

因发电电机2和密封腔均与控制器电连接，使得发电电机2产生的电流能够通过具有导电特性的密封腔，使得电流变液在外加电场时粘滞性增大，继而使得活塞4相对密封腔1c运动而剪切电流变液，进而产生阻尼力，从而减小第一墙体和第二墙体之间的相对震动力；

且当活塞4不再相对密封腔1c发生位移时，即此电流变液不发生流动现象，使得水力转轮3无法转动，而发电电机2不再产生电流并通过密封腔，使得密封腔对电流变液不产生电场作用时，电力变液呈现低粘度特性，以使得在未发生地震时，第一墙体和第二墙体之间相对稳定。

以上实施例仅表达了本发明的一种或几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。