本发明涉及土木工程结构隔震与隔振技术领域，特别涉及一种智能三维隔震与隔振系统。
背景技术：
目前，基础隔震与隔振技术的提出给建筑结构抗震提出了新的解决方案，它改变了传统结构中采用承重结构体系直接抵御地震作用的思路，通过在建筑结构底层设置隔震层来有效降低地震作用，能够更有效地保护房屋结构以及室内设备的安全，可显著提升建筑结构震后功能可恢复能力，具有传统抗震技术无可比拟的优越性。
随着我国国民经济的快速增长以及城市建设规模的日益扩大，城市交通问题日益凸显，城市轨道交通运行所引发的环境振动与噪声问题已引起了人们的普遍关注。为满足建筑结构对环境振动的要求,近年来，对水平震动和竖向振动都具有隔振效果的三维隔震与隔振支座得到了发展。这一类三维隔震与隔振支座综合了水平隔震和竖向隔振基础，可以同时实现对地震和环境振动的隔离和能量消耗。然而现有的三维隔震与隔振技术都是属于结构的被动控制领域，是一种窄带的控制，它不能依据激励的频谱特性和结构自身的响应来进行调整，其控制效果受到外部条件的显著影响。
技术实现要素：
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的目的在于提出一种智能三维隔震与隔振系统，该系统能够更好的适用于宽频带的环境振动，且能够在隔离水平地震或者振动的情况下，对轨道交通等引起的环境振动起到很好的抑制效果。
为达到上述目的，本发明实施例提出了一种智能三维隔震与隔振系统，包括：摩擦摆隔震支座，所述摩擦摆隔震支座由下部滑动曲面板、中部平板和滑块组成，用于所述系统在水平地震时隔离所述水平地震；压电智能隔振层，压电智能隔振层由上部平板、所述中部平板和多个压电作动器组成，用于所述系统在竖向振动时隔离所述竖向振动；控制器，所述控制器用于根据所述上部平板的响应信号生成控制信号，并根据所述控制信号控制所述多个压电作动器振动，以抑制所述竖向振动。
本发明实施例的智能三维隔震与隔振系统，通过基于压电材料的主动隔振技术，从而有效克服了被动隔振技术不能依据激励的频谱特性和结构自身的响应来进行调整、且控制效果受到外部条件的显著影响的缺点，进而能够更好的适用于宽频带的环境振动，同时结合摩擦摆隔震支座，能够在隔离水平地震的情况下，对轨道交通等引起的环境振动起到很好的抑制效果。
另外，根据本发明上述实施例的智能三维隔震与隔振系统还可以具有以下附加的技术特征：
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述多个压电作动器通过粘结材料与所述上部平板和所述中部平板进行粘接。
进一步地，在本发明的一个实施例中，还包括：滑动层。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述滑块包括上滑块和下滑块，所述上下滑块上下相对设置，其中，所述上滑块和所述下滑块的接触面上均涂抹有所述滑动层，或所述上滑块和所述下滑块的接触面的预设部分上抹有所述滑动层。
进一步地，在本发明的一个实施例中，还包括：上部限位装置，所述限位装置设置于所述中部平板的下表面处，用于限制所述上滑块处于所述上部限位装置之内；下部限位装置，所述下部限位装置设置于所述下部滑动曲面板的上表面处，用于限制所述下滑块处于所述下部限位装置之内。
进一步地，在本发明的一个实施例中，还包括：加速度传感器，所述加速度传感器位于所述上部平板的上表面，用于检测得到所述上部平板的响应信号。
进一步地，在本发明的一个实施例中，还包括：功率放大器，用于放大所述控制信号。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本发明一个实施例的智能三维隔震与隔振系统的结构示意图；
图2为根据本发明一个实施例的智能三维隔震与隔振系统的a-a剖面图示意图；
图3为根据本发明一个实施例的智能三维隔震与隔振系统的流程原理图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参照附图描述根据本发明实施例提出的智能三维隔震与隔振系统。
图1是本发明一个实施例的智能三维隔震与隔振系统的结构示意图。
如图1所示，该智能三维隔震与隔振系统10包括：摩擦摆隔震支座100、压电智能隔振层200和控制器300(图中未具体标识)。
其中，摩擦摆隔震支座100由下部滑动曲面板110、中部平板120和滑块130组成，用于智能三维隔震与隔振系统10在水平地震时隔离水平地震。压电智能隔振层200由上部平板210、中部平板120和多个压电作动器220组成，用于智能三维隔震与隔振系统10在竖向振动时隔离竖向振动。控制器300用于根据上部平板210的响应信号加速度信号生成控制信号，并根据控制信号控制多个压电作动器220振动，以抑制竖向振动。本发明实施例的系统10通过主动控制与被动控制结合，能够在在隔离地震的同时可以隔离环境振动。
可以理解的是，由下部滑动曲面板110、中部平板120和滑块130组成的摩擦摆隔振支座100可以用于隔离地震，且结合由上部平板210、中部平板120和多个压电作动器220组成的压电智能隔振层200可以用于隔离竖向振动，比如，轨道交通的产生的竖向振动。本发明实施例利用压电主动振动控制技术与摩擦摆被动振动控制技术相结合的智能振动控制系统10，在隔离地震的同时可以同时隔离环境振动，并且也可以用于受到环境振动影响的建筑物，构筑物，也可以用于同时有抗震和防振需求的文物，家具和工作台灯等。
需要说明的是，本发明实施例的智能三维隔震与隔振系统10在具体应用时，本领域技术人员可以根据实际情况设置具体位置及方向，比如，如图1所示的，摩擦摆隔震支座100在下、压电智能隔振层在上的设置方式，或者，摩擦摆隔震支座100在上、压电智能隔振层200在下的设置方式，在此不做具体限定。
在具体应用时，本发明实施例的系统10可安装于建筑物、构筑物的基底，也可用于同时有抗震和防振需求的文物，家具和工作台灯。当地震发生时，可以通过摩擦摆隔震支座隔震；在环境振动激励下，可以利用压电智能隔振层主动控制技术，对宽频带的环境振动进行抑制。
下面将对智能三维隔震与隔振系统10进行进一步阐述。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述多个压电作动器220通过粘结材料与所述上部平板210和所述中部平板120进行粘接。其中，粘结材料可以为环氧树脂，当然，粘结材料还可以包括很多种，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，为避免冗余，在此不做赘述。
具体而言，多个压电作动器220中的每个的压电作动器一端通过环氧树脂与所述上部平板210的下表面相连，所述多个压电作动器220中的每个压电动作器的另一端通过环氧树脂与所述中部平板120的上表面相连。可以理解的是，多个压电作动器220的具体设置方式以及设置数量的多少，本领域技术人员均可以根据实际情况进行设置，在此不做具体限制。
进一步地，在本发明的一个实施例中，如图2所示，本发明实施例的系统10还包括：滑动层400。其中，滑动层400可以聚四氟乙烯层，当然，滑动层400也可以为其他的用于滑动的层，本领域技术人员可以根据实际情况进行选择，在此不做具体限定。
进一步地，在本发明的一个实施例中，滑块130包括上滑块和下滑块，上下滑块上下相对设置，其中，其中，上滑块和下滑块的接触面上均涂抹有滑动层，或上滑块和下滑块的接触面的预设部分上抹有滑动层，从而可以有效减少上下滑块之间的摩擦。
也就是说，在上滑块和下滑块的接触面上可以全部均涂抹有滑动层，当然，也可以部分涂抹有滑动层，本领域技术人员可以根据实际的使用需求进行设置，在此不做具体限定。
进一步地，在本发明的一个实施例中，本发明实施例的系统10还包括：上部限位装置500和下部限位装置600。
其中，上部限位装置500设置于中部平板120的下表面处，用于限制所述上滑块处于上部限位装置之内。下部限位装置600设置于下部滑动曲面板110的上表面处，用于限制所述下滑块处于下部限位装置之内。
可以理解的是，本发明实施例系统通过在在中部平板120和下部滑动曲面板10上有限位装置，即上部限位装置500和下部限位装置600，从而可以有效防止滑块滑出。
进一步地，在本发明的一个实施例中，如图3所示，本发明实施例的系统10还包括：传感器700和功率放大器800。
其中，传感器700位于上部平板210的上表面，用于检测得到上部平板210的响应信号。功率放大器800用于放大控制信号。
需要说明的是，传感器700可以为多种类型的传感器，比如，加速度传感器、位移传感器等，在此仅作为示例，不做具体限定。本发明实施例可以根据不同类型的传感器得到不同的相应信号，比如，传感器700可以为加速度传感器，则检测得到的响应信号为加速度信号；再比如，传感器700可以为位移传感器，则检测得到的响应信号为位移信号。
具体而言，如图3所示，本发明实施例的系统10拾取上部面板210的响应信号输入至控制器300中，控制器300通过智能控制算法运算得到输出量，输出的电压信号通过功率放大器800放大后来驱动压电作动器220，从而进行振动控制。
根据本发明实施例提出的智能三维隔震与隔振系统，具有如下优点：(1)对宽频带的环境振动抑制效果更好。传统三维隔震与隔振支座都是采用的被动隔振技术，是一种窄带的控制，它不能依据激励的频谱特性和结构自身的响应来进行调整，其控制效果受到外部条件的显著影响。该智能三维隔震与隔振系统通过压电智能隔振层来对环境振动进行主动控制，能够更好的适用于宽频带的环境振动。(2)需要的安装空间小。该智能三维隔震与隔振系统采用的压电智能隔振层与传统三维隔震与隔振支座的竖向隔振层相比，其安装需要的高度大大减少，能够有效的增加建筑的空间，并且方便施工。
在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。