专利名称：建筑物“零变形”智能控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及土木工程技术领域中建筑物“零变形”智能控制系统。
背景技术：
传统的土木工程结构，随着外界环境的变化、使用年限的增加以及其它不可预测因素的影响，常常会导致楼板变形甚至断裂，影响建筑的使用寿命，并在一定程度上造成不安全隐患，给使用者带来精神恐慌。一般常用的处理手段是改造、加固或者推倒重建。而这样的一系列过程，一方面要花费很高的经济代价，另一方面加固改造周期较长，居住者大都需要搬迁，由此带来工作生活的诸多不便。怎样才能使建筑结构处于可控的、最佳的受力状态，并随时将变形调整为零，是研究者们一直在思考的问题。
发明内容
为克服上述缺点，本发明公开了一种建筑物“零变形”智能控制系统，这种设计理念的关键在于将智能控制系统和驱动系统应用于建筑结构物，并根据实际情况调控主体结构的内力状态，控制主体结构的变形，使其始终处于一种“零变形”状态。采用的技术方案是在建筑结构物上安装监测仪，将测得的形变、内力状态信息反馈给智能控制系统，经智能控制系统对信息的分析处理后，适时发出指令，指挥驱动装置对驱动力源施加驱动力，驱动力源采用新型的功能材料形状记忆合金。这种驱动材料除了具有一系列的“S”行为特性，如选择功能(Selectivity)、自我诊断功能(Self-diagnosis)、自我调节功能(Self-tuning)、自我恢复功能(Self-recovery)、自我修复功能(Self-repair)、灵敏性(Sensitivity)、耐久性(Survivability)等外，同时还具有区别于一般金属材料的特性，如形状记忆效应(Shape Memory Effect，简称SME)、相变超弹性(Super-Elasticity，简称SE)和伪弹性性能(Pseudo-elasticity，简称PE)、弹性模量温度变化特性以及高阻尼特性等。通过驱动装置(可调直流电源、热蒸汽等)对形状记忆合金驱动激励，并利用温度测量装置对驱动力源的温度进行监测，当达到设计温度时，智能控制系统主动关闭驱动装置，利用其材料特性，主要是形状记忆效应和相变超弹性伪弹性性能，使其在受限回复状态下产生强大的回复力，利用该回复力改变主体结构的受力状况，并控制主体结构的变形使其始终处于一种“零变形”状态。
建筑物“零变形”智能控制系统，包括主体结构，在主体结构上连接有驱动系统和智能控制系统；驱动系统包括驱动力源、驱动装置、热电阻片、温度测量仪、智能锚固装置；驱动力源布置在主体结构的体外，两端由智能锚固装置与主体结构锚固，驱动装置通过导线与驱动力源形成一个闭合回路，用于实现对驱动力源的驱动，热电阻片固定在驱动力源上，与温度测量仪连接；智能控制系统包括受力状态监测仪、计算机控制系统，受力状态监测仪安装在主体结构的控制截面处，经计算机控制系统与驱动系统连接，形成闭和的控制环，计算机通过对受力信息的分析处理和传递，指挥驱动系统动与非动。
主体结构可以是预应力结构，也可以是非预应力结构。
驱动力源采用形状记忆合金，其形状可以是直线、折线或曲线。
以下结合附图和实施例对本发明加以详细说明。
附
图1是本发明的结构示意图；附图2是本发明实施例的结构示意图；1.主体结构、2.热电阻片、3.箍筋、4.驱动力源、5.驱动装置、6.温度测量仪、7.智能锚固装置、8.受力状态监测仪、9.计算机控制系统、10.转向块、11.纵筋。
具体实施例方式
本实施例的主体结构1为非预应力混凝土简支梁，梁的主体尺寸为2000mm×100mm×200mm，将φ5的形状记忆合金丝进行预拉伸至初始预应变ε0＝(5-6)％后，通过两只转向块10折线布置在梁体外，两端由智能锚固装置7与主体结构1锚固，驱动装置5采用可调式直流电源，受力状态监测仪8采用智能传感器，热电阻片2绑扎在形状记忆合金丝上。在跨中相距400mm处进行两点加载，智能传感器将加载信息传递给计算机控制系统9，由计算机控制系统9进行数据计算分析，当加载至梁的受拉区出现裂缝后，停止加载并保持荷载，然后通过计算机控制系统9，对形状记忆合金实施通电激励，并慢慢卸载，使荷载始终保持在加载水平处，同时通过热电阻片2用温度测量仪6测得形状记忆合金丝的温度，使其达到相变结束温度Af以上，此后持续通电一段时间。在通电过程中，连续检测梁体的跨中变形和受拉区的裂缝。本实例的特点在于利用形状记忆合金的材料特性，主要是形状记忆效应和相变超弹性伪弹性性能，使其在受限回复状态下相变产生的强大回复力，利用该回复力改变主体结构的受力状态，并控制主体结构控制截面处的变形使其始终处于一种“零变形”状态。结果表明，梁的跨中变形基本恢复为零，而受拉区的裂缝也基本闭合。
本发明结构简单、操作方便，对建筑物变形控制精确，可延长建筑物的使用寿命，也可为处于危险状态的建筑结构的抢修工作赢得时间。
权利要求
1.建筑物“零变形”智能控制系统，包括主体结构(1)，其特征在于在主体结构(1)上连接有驱动系统和智能控制系统；A)驱动系统包括驱动力源(4)、驱动装置(5)、热电阻片(2)、温度测量仪(6)、智能锚固装置(7)，其特征在于驱动力源(4)布置在主体结构(1)的体外，两端由智能锚固装置(7)与主体结构(1)锚固，驱动装置(5)通过导线与驱动力源(4)形成一个闭合回路，用于实现对驱动力源的驱动，热电阻片(2)固定在驱动力源(4)上，与温度测量仪(6)连接；B)智能控制系统包括受力状态监测仪(8)、计算机控制系统(9)，其特征在于受力状态监测仪(8)安装在主体结构(1)的控制截面处，经计算机控制系统(9)与驱动系统连接，形成闭和的控制环，计算机通过对受力信息的分析处理和传递，指挥驱动系统动与非动。
2.根据权利要求1所述的建筑物“零变形”智能控制系统，其特征在于所述的主体结构(1)可以是预应力结构，也可以是非预应力结构。
3.根据权利要求1、2所述的建筑物“零变形”智能控制系统，其特征在于驱动力源采用合金记忆金属，其形状可以是直线、折线或曲线。
全文摘要
建筑物“零变形”智能控制系统，是在主体结构上连接驱动系统和智能控制系统；驱动系统包括驱动力源、驱动装置、热电阻片、温度测量仪、智能锚固装置；驱动力源采用形状记忆合金材料，并布置在结构构件的体外，布置形状可以是直线、折线或曲线，两端由智能锚固装置与主体结构锚固；驱动装置通过导线与驱动力源形成一个闭合回路，用于实现对驱动力源的驱动，热电阻片固定在驱动力源上，与温度测量仪连接；智能控制系统包括受力状态监测仪、计算机控制系统，受力状态监测仪安装在主体结构的控制截面处，经计算机控制系统与驱动系统连接，形成闭合的控制环，计算机分析处理结构构件的受力信息，并控制驱动系统的作动。可精确控制建筑物形变。
文档编号G05B19/00GK101071301SQ20061002639
公开日2007年11月14日 申请日期2006年5月9日 优先权日2006年5月9日
发明者薛伟辰, 罗子文 申请人:同济大学