一种磁悬浮房屋地震抵御系统的制作方法

1.本发明属于房屋抗震减震的邻域，具体涉及一种磁悬浮房屋地震抵御系统。


背景技术：

2.地震是一种常发的危害非常严重的自然灾害之一，通常地震持续的时间较短，往往发生在几十秒甚至十几秒内，人们难以逃生，而地震造成的财产损失和人员伤亡主要来源于建筑物的倒塌。目前，建筑工程防震方法主要有：一、针对建筑物结构进行有效减震隔震，如：悬挂基础隔震、滚珠隔震和橡胶垫块隔震等；二、通过房屋建筑结构进行有效抗震，如：频谱法、随机振动法和底部剪力法等。
3.磁悬浮技术利用磁力克服重力使物体悬浮的一种技术，它的主要原理是利用高频电磁场在金属材料表面产生的涡流来实现金属样品的悬浮。将一个金属样品放置在通有高频电流的线圈上时，高频电磁场会在金属材料表面产生一高频涡流，这一高频涡流与外磁场相互作用，使金属样品受到一个洛沦兹力的作用。在合适的空间配制下，可使洛沦兹力的方向与重力方向相反，通过改变高频源的功率使磁力与重力相等，即可实现磁悬浮。
4.中国专利cn110439017a公开了超导磁悬浮型振动与光伏双发电的自供电防震房屋，通过超导磁悬浮技术实现房屋的悬浮，并通过连接机构形成整体联动结构，可以分解地震产生的巨大作用力，进而实现防震减震的效果。但该结构较为复杂，并且需要一定时间进行制冷以达到超导磁悬浮线圈所需的工作温度，若信号检测不及时或发生突发性地震可能会导致系统失去作用。
5.中国专利cn201981827u公开了一种磁悬浮式防震房屋，通过电磁铁同性相斥的原理实现房屋的悬浮，并在房屋周围设置导向轨，固定房屋进行上下移动。在房屋底部还设置了弹簧，可以在斥力消失时减缓下降速度。但该结构需手动开启悬浮系统，并且由于设置导向轨进行限位，对水平向的地震横波抗震减震效果较差。
6.中国专利cn112814423a公开了抗震房建结构，通过电磁铁实现房屋的悬浮，并设有限位块，限制房屋悬浮后的位置。此外，设置了多根水平和竖直的缓冲弹簧和滑动机构，可以有效进行抗震减震。但该专利以质量轻、体积小的临时住房为对象，对于普通住房可能存在不适用的情况。


技术实现要素：

7.本发明提供一种磁悬浮房屋地震抵御系统，实现了对地震的自动检测并通过磁悬浮的方式进行有效避震。
8.本发明的目的通过以下技术方案实现：
9.一种磁悬浮房屋地震抵御系统，包括房屋、地基和地震抵御装置：
10.所述的房屋设置于地基之上；
11.所述的地震抵御装置包括中心控制设备、供电设备、地震感应设备和电磁设备，所述的地震感应设备埋于地下，与中心控制设备电连接，所述的电磁设备与控制中心设备电
连接，包括设置于房屋与地基之间且相对布置的第一电磁体和第二电磁体，所述的供电设备与中心控制设备、地震感应设备和电磁设备电连接；
12.当地震感应设备未感应到地震时，中心控制设备控制第一电磁体和第二电磁体呈不同极性，二者相吸用以固定房屋于地基上；
13.当地震感应设备感应到地震时，中心控制设备控制第一电磁体和第二电磁体呈相同极性，二者相斥用以将房屋与地基分离，使房屋悬浮。
14.优选地，所述的第一电磁体设置于房屋底部的房屋底板内；所述的第二电磁体设置于地基的内部。
15.优选地，所述的第一电磁体和第二电磁体均为电磁铁。
16.优选地，所述的房屋底板和地基的接触面呈相互咬合的梳齿状，且梳齿的高度小于第一电磁体和第二电磁体相斥时房屋的悬浮高度。
17.优选地，所述的地震抵御装置还包括约束设备和无线设备。
18.优选地，所述的约束设备设有多个，分别设置于房屋外围，用于连接房屋底板与地基。
19.优选地，所述的约束设备包括绞缆机和缆绳，所述的绞缆机固定于房屋底板上，缆绳缠绕于绞缆机上，末端与地基相连。
20.优选地，所述的无线设备设于房屋顶部，分别与中心控制设备以及供电设备电连接。
21.优选地，所述的供电设备包括储电单元和发电单元。储电单元可以在发生市政供电断电时作为备用电源使用。
22.优选地，所述的发电单元是任意一种能源转换单元。
23.优选地，所述的房屋是任意一种结构、材料或外形的房屋。
24.本发明的工作原理为：
25.在地震未发生时，中心控制设备控制电磁装置内的电流方向，使埋设于房屋地板内的第一电磁体和埋设于地基内的第二电磁体呈不同极性，两者相吸以固定房屋于地面。
26.在地震发生时，即无线设备收到地震预警或埋于地下深处的地震感应设备检测到地震信号时，通过电信号传送至中心控制设备，中心控制设备随即发出警报并反转埋设与房屋底板内第一电磁体内通过的电流方向，使两个电磁设备极性相同。基于同性相斥的原理，房屋底板与地基分离，房屋悬浮在空中，并通过房屋外围的约束设备保持悬浮时的稳定，防止房屋倾覆。同时，中心控制设备控制发电单元和储电单元形成双通道供电，防止地震可能引起的停电导致系统突然断电，失去作用。此外，地震感应设备与中心控制设备可以不断检测并记录地震相关数据，并传送数据至相关机构进行分析。
27.在地震结束后，中心控制设备逐渐减弱通于房屋底板内第一电磁体的电流，使悬于空中的房屋逐渐下降至地面，并解除警报。
28.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
29.1、通过电磁设备的异性相吸、同性相斥的原理，平时可以将房屋稳固地固定在地基上，提升平时生活、工作时的稳定性和使用感受；在发生地震时可以将房屋整体悬浮，防止地震造成房屋的损坏；
30.2、同时设置无线设备和地震感应设备，可以及时有效的进行减震避震措施，并且
只需转换电流方向即可实现悬浮，无需前置准备步骤，响应更快；进一步地，无线设备还可以通过无线发射通知安全。
31.3、同时设置发电单元和储电单元，并在地震抵御系统启动时形成双通道供电，可以有效防止地震引起的停电导致系统失效；
32.4、房屋悬浮于空中时通过连接于房屋(四角处)与地基之间的柔性的缆绳进行约束，有效防止房屋倾覆，并且在水平方向有一定的平移空间，可以有效应对地震横波的影响；未发生地震时，可通过绞缆机收紧缆绳，将房屋稳稳固定在地基上并对其进行约束，能够大大降低电磁设备的负载，降低能耗。
33.5、地震结束后，中心控制设备逐渐减小电流，使房屋缓慢下降，防止房屋、设备损坏；
34.6、本系统可以用于任何样式的房屋，对房屋的外形、结构、材料等无限制。
35.总之，本系统利用异性相吸、同性相斥原理，使未发生地震时房屋稳定固定于地面，并使地震时悬房屋于空中，降低地震损伤；设置无线设备和地震感应设备，可及时开展避震措施，无需准备步骤，响应快；设置发电和储电单元形成双通道供电，可有效防止停电导致失效；房屋悬于空中时有限位，可防止房屋倾覆，并留有平移余量，可有效应对地震横波；震后，逐渐减小电流缓慢降低高度，防止受损。
附图说明
36.图1为未发生地震时磁悬浮房屋的示意图；
37.图2为发生地震时磁悬浮房屋的示意图；
38.图中：1
‑
房屋；2
‑
地基；3
‑
地震感应设备；4
‑
电磁设备；401
‑
第一电磁体；402
‑
第二电磁体；5
‑
房屋底板；6
‑
绞缆机；7
‑
无线设备；8
‑
缆绳。
具体实施方式
39.下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
40.实施例1
41.一种磁悬浮房屋地震抵御系统，包括房屋1、地基2和地震抵御装置：房屋1设置于地基2之上；地震抵御装置包括中心控制设备(图中未示出)、供电设备(图中未示出)、地震感应设备3和电磁设备4，地震感应设备3埋于地下，与中心控制设备电连接，电磁设备4与控制中心设备电连接，包括设置于房屋1与地基2之间且相对布置的第一电磁体401和第二电磁体402，供电设备与中心控制设备、地震感应设备3和电磁设备4电连接；如图1所示，当地震感应设备3未感应到地震时，中心控制设备控制第一电磁体401和第二电磁体402呈不同极性，二者相吸用以固定房屋1于地基2上；如图2所示，当地震感应设备3感应到地震时，中心控制设备控制第一电磁体401和第二电磁体402呈相同极性，二者相斥用以将房屋1与地基2分离，使房屋1悬浮。
42.更具体地，本实施例中：
43.优选第一电磁体401设置于房屋1底部的房屋底板5内；第二电磁体402设置于地基2的内部。并进一步优选第一电磁体401和第二电磁体402均为为电磁铁。地震感应设备3采用市售的地震传感器，埋入地下一定深度。房屋1是任意一种结构、材料或外形的房屋1。
44.本实施例中，地震抵御装置还可以包括约束设备和无线设备7。约束设备设有多个，分别设置于房屋1外围，用于连接房屋底板5与地基2。优选约束设备设有四个，分别位于房屋1的四角处。进一步优选约束设备包括绞缆机6和缆绳8，绞缆机6固定于房屋底板5上，缆绳8缠绕于绞缆机6上，末端与地基2相连。房屋1悬浮于空中时通过连接于房屋1(四角处)与地基2之间的柔性的缆绳8进行约束，有效防止房屋1倾覆，并且在水平方向有一定的平移空间，可以有效应对地震横波的影响；未发生地震时，可通过绞缆机6收紧缆绳，将房屋稳稳固定在地基上并对其进行约束，能够大大降低电磁设备的负载，降低能耗。更进一步地，还可以将房屋底板5和地基2的接触面呈相互咬合的梳齿状，且梳齿的高度小于第一电磁体401和第二电磁体402相斥时房屋1的悬浮高度，一般来说，设置相互咬合的凸起即可，凸起的高度可以足够小，以避免房屋1悬浮时对房屋1和地基2之间平移的干涉。能够在未发生地震时，更有效地约束房屋1，避免移位，而且避免了发生地震时对房屋1和地基2之间平移的干涉。优选无线设备7设于房屋1顶部，分别与中心控制设备以及供电设备电连接，可以用于无线通讯或收发数据，一来可以接受地震信息，二来可以通过无线发射通知安全。
45.本实施例中，优选供电设备包括储电单元和发电单元。发电单元可以是任意一种能源转换单元。如：风力发电、光伏发电或电机等；储电单元可以充、放电，防止突发断电影响系统的使用。
46.在未发生地震时，中心控制设备分别控制电磁设备4内通过的电流方向，保证第一电磁体401和第二电磁体402极性相反，使两者相吸，固定房屋1于地基2上。
47.在发生地震时，无线设备7收到地震预警，会传送电信号给中心控制设备，并向屋内人员发出警报；当地震感应器3感应到地震信号，同样也会发送一个电信号给中心控制设备。在中心控制设备接收到地震的信号后，立即改变通过第一电磁体401的电流方向，使其与第二电磁体402所带有的极性相反，根据同性相斥的原则，房屋1会受到一个向上的力，使其悬浮于空中。房屋1四周设有的约束设备6和可伸缩连接件8对悬浮的位置进行限位，防止房屋1在浮起后发生倾覆。
48.在地震结束后，中心控制设备逐渐减小第一电磁体401内通过的电流，使房屋1缓慢下降，防止房屋1和地震抵御系统受到损伤，并解除警报。
49.上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。