地震模擬及救援訓(xùn)練系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種地震模擬及救援訓(xùn)練系統(tǒng)，包括鋼結(jié)構(gòu)建筑物，所述建筑物至少設(shè)置兩層，底層設(shè)置有樓梯連通上層建筑，該建筑物底層設(shè)置有液壓激振系統(tǒng)，液壓激振系統(tǒng)設(shè)置有振動缸，振動缸連接所述建筑物的鋼結(jié)構(gòu)框架振動建筑物模擬地震的發(fā)生；該建筑物的天花板、墻板、樓梯受振動可以傾斜或倒塌，在震后可以恢復(fù)原狀；該建筑物主入口處設(shè)置有兩條救援訓(xùn)練通道，通道橫斷面為拱形，由鋼筋混凝土澆筑成型并朝向建筑物內(nèi)部延伸，延伸的末端封閉，所述救援訓(xùn)練通道內(nèi)設(shè)置有可搬移鋼筋混凝土塊堵塞通道；所述系統(tǒng)設(shè)置有總自動控制裝置，控制液壓激振系統(tǒng)的開啟和關(guān)閉，并預(yù)先設(shè)定和調(diào)節(jié)振動缸的振動參數(shù)，還控制天花板、墻板、樓梯的傾斜和倒塌。
【專利說明】地震模擬及救援訓(xùn)練系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種地震模擬及救援訓(xùn)練系統(tǒng)，用于礦山、消防、石油、軍隊、學(xué)校等單 位的地震救援模擬訓(xùn)練。

【背景技術(shù)】
[0002] 我國屬地震災(zāi)害較嚴(yán)重的國家之一，所發(fā)生的地震具有頻度高、強(qiáng)度大、分布廣的 特點。據(jù)統(tǒng)計，我國的陸地地震約占全球陸地地震的1/3,因地震死亡的人數(shù)是全球地震死 亡人數(shù)的1/2以上，地震中約95%的人員傷亡和財產(chǎn)損失是建筑物倒塌、破壞所導(dǎo)致的。近 年來，我國各級人民政府依托當(dāng)?shù)靥厍谙啦筷牻M建的救援隊，配備大量的專業(yè)化地震救 援裝備，在搶險救災(zāi)中發(fā)揮了很重要的作用。但是，隨著地震及建筑倒塌救援工作的開展， 相應(yīng)的訓(xùn)練工作顯得越來越重要，目前能夠提供這方面專業(yè)訓(xùn)練的模擬設(shè)施尚處于起步階 段，許多廢墟訓(xùn)練場，結(jié)構(gòu)大多過于簡單，功能不完善，模式較為單一，無法開展有針對性的 高難度的實戰(zhàn)訓(xùn)練設(shè)施。
[0003]


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種地震模擬及救援訓(xùn)練系 統(tǒng)，結(jié)合不同結(jié)構(gòu)類型建筑物的破壞形態(tài)和倒塌模式，及救援訓(xùn)練的基本設(shè)施情況，從實戰(zhàn) 救援的角度進(jìn)行模擬訓(xùn)練，以滿足實戰(zhàn)的需求。
[0005] 本發(fā)明能夠現(xiàn)場模擬建筑物倒塌，有人員被困、埋壓的情況下，消防員進(jìn)行生命探 測、破拆救援、頂升、搬運(yùn)、起重、吊升等技術(shù)戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練和實戰(zhàn)演練，搜救犬現(xiàn)場搜救人員訓(xùn) 練等科目。
[0006] 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的： 地震模擬及救援訓(xùn)練系統(tǒng)，包括鋼結(jié)構(gòu)建筑物，所述建筑物至少設(shè)置兩層，底層設(shè)置有 樓梯連通上層建筑，所述建筑物底層設(shè)置有液壓激振系統(tǒng)，液壓激振系統(tǒng)設(shè)置有振動缸，振 動缸連接所述建筑物的鋼結(jié)構(gòu)框架振動建筑物模擬地震的發(fā)生；所述建筑物的天花板、墻 板、樓梯受振動可以傾斜或倒塌，在震后可以恢復(fù)原狀；所述建筑物主入口處設(shè)置有兩條救 援訓(xùn)練通道，通道橫斷面為拱形，由鋼筋混凝土澆筑成型并朝向建筑物內(nèi)部延伸，延伸的末 端封閉，所述救援訓(xùn)練通道內(nèi)設(shè)置有可搬移鋼筋混凝土塊堵塞通道；所述系統(tǒng)設(shè)置有總控 制裝置，控制液壓激振系統(tǒng)的開啟和關(guān)閉，并預(yù)先設(shè)定和調(diào)節(jié)所述振動缸的振動參數(shù)，還控 制天花板、墻板、樓梯的傾斜和倒塌。
[0007] 進(jìn)一步，所述液壓激振系統(tǒng)包括水平振動缸、堅直振動缸、液壓系統(tǒng)和安裝基座， 所述安裝基座設(shè)置在被振動建筑物底層中心位置，兩個振動缸的底端分別與安裝基座鉸 接、活塞桿的頂端分別與被振動建筑物的鋼結(jié)構(gòu)架鉸接，與被振動建筑物的鉸接處還設(shè)置 有加強(qiáng)連接架，加強(qiáng)連接架與被振動建筑物的鋼結(jié)構(gòu)架固定連接；所述水平振動缸和堅直 振動缸通過液壓系統(tǒng)驅(qū)動，兩個振動缸振動過程中振動負(fù)載：20-30噸。
[0008] 進(jìn)一步，所述液壓系統(tǒng)設(shè)置有電動機(jī)、油泵和方向控制閥，在液壓輸出路徑上還設(shè) 置有溢流閥，通過方向控制閥分別控制水平振動缸和堅直振動缸的振動；所述液壓系統(tǒng)還 設(shè)置有蓄能器。
[0009] 進(jìn)一步，所述方向控制閥采用三位四通電磁閥。
[0010] 進(jìn)一步，所述液壓系統(tǒng)工作壓力：P=16 Mpa，系統(tǒng)流量：q=90 L/min。 toon] 進(jìn)一步，所述安裝基座為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其底端埋入被振動建筑物底層地基中 預(yù)定深度；所述加強(qiáng)連接架采用工字架結(jié)構(gòu)，與被振動建筑物的鋼結(jié)構(gòu)架焊接、鉚接或螺栓 連接固定。
[0012] 進(jìn)一步,所述振動缸振動過程中振幅：0-5mm，頻率：0-2Hz ;所述振動缸振動過程 中振幅、頻率、振動時間可預(yù)先設(shè)定和調(diào)節(jié)。
[0013] 進(jìn)一步，所述建筑物底層設(shè)置有若干個躲避洞，躲避洞為堅直設(shè)置的圓管型結(jié)構(gòu)， 由鋼筋混凝土澆筑成型，內(nèi)部可容納人員。
[0014] 進(jìn)一步，兩條所述救援訓(xùn)練通道共用一道隔墻，隔墻上設(shè)置有連通口并設(shè)置鋼筋 混凝土門板阻隔，鋼筋混凝土門板可破除；其中一條救援訓(xùn)練通道末端設(shè)置有堅直通道連 通建筑物的第二層建筑。
[0015] 進(jìn)一步，所述救援訓(xùn)練通道的隔墻上設(shè)置有破拆位置，打破破拆位置進(jìn)入底層建 筑；堅直通道頂端與第二層建筑地板齊平，設(shè)置有鋼筋混凝土蓋板封蓋，鋼筋混凝土蓋板可 破拆或搬移。
[0016] 進(jìn)一步，所述救援訓(xùn)練通道內(nèi)設(shè)置有模擬假人，模擬假人內(nèi)置信息收發(fā)系統(tǒng)，可發(fā) 出呼救信息并進(jìn)行對話，或者設(shè)置語音播放和錄制設(shè)備。
[0017] 進(jìn)一步，所述救援訓(xùn)練通道內(nèi)設(shè)置的可搬移鋼筋混凝土塊為方槽型，取消一條邊 形成缺口，凹槽內(nèi)部設(shè)置有吊環(huán)，相對缺口的一邊設(shè)置有防倒退卡具；所述鋼筋混凝土塊放 置在底座上，底座設(shè)置有與所述卡具配合的支撐環(huán)，搬起鋼筋混凝土塊帶卡具的一端，鋼筋 混凝土塊傾斜并且通過卡具和支撐環(huán)的卡接保持傾斜狀態(tài)。
[0018] 進(jìn)一步，所述建筑物還設(shè)置有不可傾斜或倒塌的天花板和墻板，采用苯板內(nèi)插鋼 筋構(gòu)成；可傾斜或倒塌的天花板、墻板采用鋼結(jié)構(gòu)架，內(nèi)部填充苯板。
[0019] 進(jìn)一步，所述建筑物鋼結(jié)構(gòu)架上設(shè)置有可伸縮定位銷對可傾斜天花板、墻板進(jìn)行 固定，所述定位銷由液壓缸驅(qū)動，縮回定位銷天花板、墻板即發(fā)生傾斜或倒塌，所述建筑物 鋼結(jié)構(gòu)架上還設(shè)置有限位裝置限制天花板、墻板的最終傾斜位置；所述建筑物鋼結(jié)構(gòu)架上 設(shè)置有牽引裝置在震后對天花板、墻板復(fù)位，并伸出定位銷固定。
[0020] 進(jìn)一步，所述牽引裝置設(shè)置有電葫蘆，電葫蘆的牽拉繩索末端設(shè)置有電磁鐵，吸附 天花板、墻板進(jìn)行復(fù)位；驅(qū)動所述定位銷的液壓缸受液壓單元控制，液壓單元受總控制裝置 的控制。
[0021] 進(jìn)一步，所述建筑物鋼結(jié)構(gòu)架上不同高度處設(shè)置有兩套可伸縮定位銷，首次振動 時第一套定位銷縮回，第二次振動時第二套定位銷縮回，天花板、墻板進(jìn)行兩次有時間間隔 的傾斜或倒塌，從而模擬余震的發(fā)生。
[0022] 進(jìn)一步，所述建筑物的樓梯設(shè)置有可傾斜支架，支架立柱的上端和下端均設(shè)置有 鉸接座，支架內(nèi)部設(shè)置有液壓缸，通過液壓缸驅(qū)動所述支架傾斜或復(fù)位。
[0023] 進(jìn)一步，所述建筑物的主入口處設(shè)置廢墟訓(xùn)練場，廢墟訓(xùn)練場設(shè)置有圍墻和頂壁， 圍墻上設(shè)置有若干個入口，入口處設(shè)置有可搬移鋼筋混凝土門板，廢墟訓(xùn)練場頂壁上還設(shè) 置有堅直通道。
[0024] 進(jìn)一步，所述天花板或墻板上懸掛建筑粉末包，在天花板或墻板傾斜或倒塌時可 破裂從而拋灑建筑粉末，所述建筑物內(nèi)還設(shè)置有鼓風(fēng)機(jī)，吹動建筑粉末造成塵土飛揚(yáng)的環(huán) 境。
[0025] 進(jìn)一步，所述建筑物內(nèi)設(shè)置有視頻監(jiān)控裝置；所述總控制裝置采用PLC或PC機(jī)。
[0026] 采用上述結(jié)構(gòu)設(shè)置的地震模擬及救援訓(xùn)練系統(tǒng)具有以下優(yōu)點： 該系統(tǒng)所振動的建筑物具有真實的鋼結(jié)構(gòu)架，而且至少具有兩層建筑，可模擬建筑物 倒塌實景，能完成多種救援訓(xùn)練科目，在訓(xùn)練結(jié)束后倒塌裝置可方便地復(fù)位，再次投入利用 間隔時間短，在高度安全的前提下實現(xiàn)了快速展開和復(fù)原。
[0027] 該系統(tǒng)中的倒塌裝置具有二次倒塌功能，可模擬余震的發(fā)生，訓(xùn)練內(nèi)容豐富，也更 加真實。倒塌裝置例如天花板、墻板主要采用苯板，質(zhì)量較輕，不會對參加訓(xùn)練的人員構(gòu)成 傷害。
[0028] 該系統(tǒng)中設(shè)置有大量混凝土結(jié)構(gòu)件，例如救援訓(xùn)練通道、隔斷門板等，可以利用鑿 巖機(jī)、切割機(jī)、剪斷器等工具進(jìn)行破拆，也是為了模擬地震環(huán)境中的救援實況。
[0029] 該系統(tǒng)中的液壓激振系統(tǒng)的動力強(qiáng)勁，該液壓激振系統(tǒng)在水平和堅直方向的振動 負(fù)載均可達(dá)到20-30噸，動力能夠滿足實際需要；其中的振動缸采用液壓驅(qū)動，性能可靠； 該激振系統(tǒng)設(shè)置在被振動建筑物底層中心位置，分別設(shè)置一個水平振動缸和堅直振動缸， 可以模擬地震中產(chǎn)生的橫波和縱波，結(jié)構(gòu)簡單，使用壽命長，維護(hù)成本低。
[0030] 該系統(tǒng)采用PLC自動控制裝置控制系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)，振動缸的振動、倒塌裝置的倒塌 和復(fù)位均可以自動進(jìn)行，提高了系統(tǒng)的自動化程度。建筑物內(nèi)還設(shè)置有視頻監(jiān)控裝置，方便 觀察訓(xùn)練效果。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0031] 圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理框圖； 圖2是本發(fā)明的工作原理框圖； 圖3-4是本發(fā)明所采用被振動建筑物的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5是本發(fā)明所采用液壓站的液壓原理圖； 圖6-7是本發(fā)明所采用液壓站的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖8是本發(fā)明中救援通道之間隔斷板的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖9是本發(fā)明中振動缸的安裝示意圖； 圖10是本發(fā)明所采用振動缸的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖11是本發(fā)明所采用樓梯的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖12-13是本發(fā)明所采用樓梯支架的結(jié)構(gòu)視圖示意圖； 圖14-17是本發(fā)明所采用樓梯支架的連接件結(jié)構(gòu)示意圖； 圖18-20是本發(fā)明中天花板、內(nèi)外墻的倒塌不意圖； 圖21-22是本發(fā)明所采用可倒塌墻板的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖23-24是本發(fā)明所采用墻板的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖25-26是本發(fā)明所采用液壓控制單元的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖27-30是本發(fā)明所采用液壓控制單元的液壓原理圖； 圖31-35是本發(fā)明中天花板、內(nèi)外墻的倒塌與恢復(fù)過程示意圖； 圖36-38是本發(fā)明中廢墟訓(xùn)練場的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖39-41是本發(fā)明中預(yù)制板吊裝件的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖42-43是本發(fā)明中預(yù)制板吊裝件的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖44是本發(fā)明中固定倒塌模塊的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖45是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032] 圖中：1、主體框架；1-1、加強(qiáng)連接架；1-2、加強(qiáng)連接架； 2、 水平振動缸；2-1、鉸接座；2-2、鉸接座； 3、 堅直振動缸；4、液壓系統(tǒng)；4-1、電動機(jī)；4-2、油泵；4-3、溢流閥；4-4、方向控制閥； 4-5、方向控制閥；4-6、蓄能器； 5、 樓梯；5-1、立柱；5-2、液壓缸；5-3、上鉸接座；5-4、下鉸接座； 6、 躲避洞；7、安裝基座；8、救援訓(xùn)練通道；9、堅井； 10、 廢墟訓(xùn)練場；10-1、圍墻；10-2、鋼筋混凝土門板；10-3、上部通道；10-4、爬梯； 11、 鋼筋混凝土門板；12、外墻；12-1、鋼管架；12-2、苯板；12-3、液壓缸； 13、液壓單元；14、內(nèi)墻；15、天花板；16、天花板；17、天花板；18、電磁鐵； 19、 普通墻板；19-1、連接件；19-2、鋼筋； 20、 電葫蘆；20-1、繩索； 21、 液壓缸；21-1、活塞桿；21-2、滑輪； 22、 鋼筋混凝土塊；22-1、吊環(huán)；22-2、鋼筋；22-3、防倒退卡具；22-4、支撐環(huán)。

【具體實施方式】
[0033] 為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)到預(yù)定技術(shù)目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合 附圖和較佳實施例，對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)、工作流程詳細(xì)說明如下。
[0034] ( 1)主建筑物 本發(fā)明所描述的地震模擬及救援訓(xùn)練系統(tǒng)，主要部分是一座鋼結(jié)構(gòu)建筑物（以下簡稱 主建筑物)，該建筑物至少設(shè)置兩層，如圖3、圖45所示，參考尺寸：長14米，寬12米，高6. 6 米，總建筑面積約為300平方米；底層設(shè)置有樓梯5連通上層建筑，出于實際訓(xùn)練的需要，該 建筑物還可以設(shè)置兩層以上。
[0035] 如圖3、圖4所示，主建筑物底層設(shè)置有若干個躲避洞6,躲避洞6為堅直設(shè)置的圓 管型結(jié)構(gòu)，由鋼筋混凝土澆筑成型，內(nèi)部可容納人員，在模擬地震中，躲避洞中藏身的人不 容易被倒塌裝置砸到。躲避洞6參考尺寸：高1. 2米，直徑1. 4米。
[0036] (2)液壓激振系統(tǒng) 如圖3、圖4所示，主建筑物底層設(shè)置有液壓激振系統(tǒng)，液壓激振系統(tǒng)設(shè)置有振動缸，振 動缸連接該建筑物的鋼結(jié)構(gòu)框架振動建筑物模擬地震的發(fā)生；該建筑物的天花板、墻板、樓 梯受振動可以傾斜或倒塌，在震后可以恢復(fù)原狀。
[0037] 如圖5、圖9所不，液壓激振系統(tǒng)包括水平振動缸2、堅直振動缸3、液壓系統(tǒng)4和安 裝基座7,安裝基座7設(shè)置在被振動建筑物底層中心位置，兩個振動缸的底端分別與安裝基 座7鉸接、活塞桿的頂端分別與被振動建筑物的鋼結(jié)構(gòu)架鉸接，與被振動建筑物的鉸接處 還設(shè)置有加強(qiáng)連接架1-1、1-2,加強(qiáng)連接架1-1、1-2與被振動建筑物的鋼結(jié)構(gòu)架固定連接， 即主體框架1 ;水平振動缸2和堅直振動缸3通過液壓系統(tǒng)4驅(qū)動，兩個振動缸振動過程中 振動負(fù)載：20-30噸。
[0038] 如圖5、圖6、圖7所示，液壓系統(tǒng)4設(shè)置有電動機(jī)4-1、油泵4-2和方向控制閥4-4、 4-5,在液壓輸出路徑上還設(shè)置有溢流閥4-3,通過方向控制閥4-4、4-5分別控制堅直振動 缸3和水平振動缸2的振動。
[0039] 具體地，方向控制閥4-4、4-5采用三位四通電磁閥。
[0040] 液壓系統(tǒng)4的液壓回路上還設(shè)置有蓄能器4-6,用來調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)4的工作壓力。
[0041] 在本實施例中，液壓系統(tǒng)工作壓力：P=16 Mpa，系統(tǒng)流量：q=90 L/min。
[0042] 如圖3所示，安裝基座7為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其底端埋入被振動建筑物底層地基中 預(yù)定深度，該深度必須滿足液壓激振系統(tǒng)能夠長期、有效的工作。
[0043] 在本實施例中，兩個振動缸振動過程中振幅：0-5mm，頻率：0-2Hz，振動過程中振 幅、頻率、振動時間可預(yù)先設(shè)定和調(diào)節(jié)。
[0044] 液壓系統(tǒng)4的主要元件型號及技術(shù)參數(shù)如下： 1、 主油泵，型號63SCY14-1B，技術(shù)參數(shù)63ml/n，數(shù)量1 ; 2、 主電機(jī)，型號Y225S-4,技術(shù)參數(shù)37KW，數(shù)量1 ; 3、 比例方向閥，型號DKZ0R-1-71-L5,數(shù)量2,備注AT0S ; 4、 伺服振動缸，技術(shù)參數(shù)160/110/30,數(shù)量1，國外密封件； 5、 伺服振動缸，技術(shù)參數(shù)125/70/30,數(shù)量1，國外密封件。
[0045] 加強(qiáng)連接架1-1、1_2采用工字架結(jié)構(gòu)，與被振動建筑物的鋼結(jié)構(gòu)架焊接、鉚接或 螺栓連接固定。
[0046] 該液壓激振系統(tǒng)具有動力強(qiáng)勁、結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠的特點，使用壽命長，維護(hù)成 本低。
[0047] (3)救援訓(xùn)練通道 如圖3、圖4所示，主建筑物主入口處設(shè)置有兩條救援訓(xùn)練通道8,通道橫斷面為拱形， 由鋼筋混凝土澆筑成型并朝向建筑物內(nèi)部延伸，延伸的末端封閉，該救援訓(xùn)練通道內(nèi)設(shè)置 有可搬移鋼筋混凝土塊堵塞通道，在訓(xùn)練中可以讓訓(xùn)練人員通過搬運(yùn)、破拆等方法打通該 通道。
[0048] 兩條通道的參考尺寸：其中一條長9米，另一條長6米，高度為1. 2米，寬度為1. 4 米。
[0049] 兩條救援訓(xùn)練通道8共用一道隔墻，隔墻上設(shè)置有連通口并設(shè)置鋼筋混凝土門板 11阻隔，鋼筋混凝土門板11可破除，鋼筋混凝土門板11參考尺寸：高〇. 95米，寬0. 8米， 厚0. 1米；其中一條救援訓(xùn)練通道末端設(shè)置有堅直通道連通建筑物的第二層建筑，即圖3中 的堅井9。
[0050] 救援訓(xùn)練通道的隔墻上設(shè)置有破拆位置，打破破拆位置可以進(jìn)入底層建筑；堅直 通道頂端與第二層建筑地板齊平，設(shè)置有鋼筋混凝土蓋板封蓋，鋼筋混凝土蓋板可破拆或 搬移，蓋板參考尺寸：直徑1. 2米，厚0. 1米，自重0. 28噸。鋼筋混凝土蓋板封蓋上面還可 以再加壓混凝土塊。
[0051] 救援訓(xùn)練通道內(nèi)設(shè)置有模擬假人，模擬假人內(nèi)置信息收發(fā)系統(tǒng)，可發(fā)出呼救信息 并進(jìn)行對話。
[0052] 模擬人高1. 7?1. 2m，重60?20 kg，模擬人按真人比例分別設(shè)計制作成形。模擬 人外層材料采用防火帆布，內(nèi)部設(shè)置骨架并填充等同人體重量的填充物，可以任意采取站 立、平臥、俯臥、坐立等姿態(tài)擺放。頭部內(nèi)置收音機(jī)可以播放預(yù)設(shè)求救呼叫語音及記錄現(xiàn)場 人員對話和環(huán)境噪音。在救援通道內(nèi)任意安放模擬人，可通過模擬災(zāi)害現(xiàn)場遇難人員呼救 引導(dǎo)施救人員實施利用生命探測儀和搜救犬對被救人員探索和搬運(yùn)的訓(xùn)練。
[0053] 救援訓(xùn)練通道8內(nèi)設(shè)置的可搬移鋼筋混凝土塊22為方槽型，如圖39、圖40所示， 取消一條邊形成缺口，這樣有利于清除上面的雜物又不會傷及周圍的訓(xùn)練人員，凹槽內(nèi)部 設(shè)置有吊環(huán)22-1，吊環(huán)22-1方便起重吊裝，相對缺口的一邊設(shè)置有防倒退卡具22-3 ;鋼筋 混凝土塊22放置在底座上，底座設(shè)置有與防倒退卡具22-3配合的支撐環(huán)22-4,防倒退卡具 22-3 -條邊上帶有多個同向溝槽，當(dāng)防倒退卡具22-3下落時可以和支撐環(huán)22-4卡接。搬 起鋼筋混凝土塊22帶卡具的一端，鋼筋混凝土塊22傾斜并且通過卡具和支撐環(huán)的卡接保 持傾斜狀態(tài)。設(shè)置防倒退卡具方便對鋼筋混凝土塊下方的模擬人進(jìn)行救援，也防止在混亂 環(huán)境下鋼筋混凝土塊意外回落砸傷訓(xùn)練人員。
[0054] 鋼筋混凝土塊22主要利用起重機(jī)械搬運(yùn)，參考尺寸：臺長5m，寬3m，主板厚0. 3m， 圍臺高0. lm，單件重量為3. 2噸。救援訓(xùn)練通道內(nèi)還可以設(shè)置體積重量較小的鋼筋混凝土 塊，由人工搬運(yùn)，參考尺寸：長0. 4米，寬0. 3米，厚0. 1米。
[0055] (4)傾斜和倒塌裝置 在本發(fā)明中，主建筑物的天花板、墻板有可傾斜或倒塌的，也有位置固定不變的，如圖 18、圖19、圖20所示，其中的外墻12、內(nèi)墻14可傾斜，天花板15可整體下墜，天花板16可 傾斜，天花板17可傾斜。在除設(shè)置倒塌裝置的其他單元內(nèi)可以設(shè)置固定倒塌模塊，按照傾 斜角度分別為60°、45°、30°擺放，如圖44所示，或?qū)⒌顾K固定到一起，做為救援訓(xùn) 練入口的障礙。固定倒塌模塊下可以放置模擬人或家具物品等。
[0056] 不可傾斜或倒塌的天花板和墻板，采用苯板內(nèi)插鋼筋構(gòu)成，如圖23、圖24所示， 插入的鋼筋是為了連接多塊苯板，苯板外層還需要用樹脂膠粘貼三層貼布，圖23中的鋼筋 19-2是為了支撐窗口框架；可傾斜或倒塌的天花板、墻板采用鋼結(jié)構(gòu)架，內(nèi)部填充苯板，如 圖21、圖22所示。
[0057] 主建筑物鋼結(jié)構(gòu)架上設(shè)置有可伸縮定位銷對可傾斜天花板、墻板進(jìn)行固定，如圖 21、圖22所示，定位銷由液壓缸12-3驅(qū)動，縮回定位銷天花板、墻板即發(fā)生傾斜或倒塌，主 建筑物鋼結(jié)構(gòu)架上還設(shè)置有限位裝置限制天花板、墻板的最終傾斜位置，該裝置可以由固 定擋鐵構(gòu)成；主建筑物鋼結(jié)構(gòu)架上設(shè)置有牽引裝置在震后對天花板、墻板復(fù)位，并伸出定位 銷固定。
[0058] 牽引裝置設(shè)置有電葫蘆20,如圖31、圖32、圖33、圖34所示，電葫蘆的牽拉繩索末 端設(shè)置有電磁鐵18,吸附天花板、墻板進(jìn)行復(fù)位，配合電葫蘆20設(shè)置必要的導(dǎo)軌、滑輪等部 件；驅(qū)動定位銷的液壓缸受液壓單元控制，液壓單元受總控制裝置的控制。
[0059] 主建筑物鋼結(jié)構(gòu)架上設(shè)置有多個液壓單元13,液壓單元的結(jié)構(gòu)如圖25、26所示， 設(shè)置有電動機(jī)、油泵、多個方向閥等液壓元件，液壓原理圖如圖27、圖28、圖29、圖30所示， 每一個液壓單元均可以控制多個液壓缸。圖27為樓梯傾斜的液壓控制原理圖，圖28為天 花板及內(nèi)墻傾斜的液壓控制原理圖，圖29為天花板完全墜落的液壓控制原理圖，圖30為外 墻傾斜的液壓控制原理圖。
[0060] 主建筑物鋼結(jié)構(gòu)架上不同高度處設(shè)置有兩套可伸縮定位銷，首次振動時第一套定 位銷縮回，第二次振動時第二套定位銷縮回，天花板、墻板進(jìn)行兩次有時間間隔的傾斜或倒 塌，從而模擬余震的發(fā)生，在余震發(fā)生時，訓(xùn)練人員要及時撤離建筑物。
[0061] 如圖11所示，主建筑物的樓梯5設(shè)置有可傾斜支架，支架立柱5-1的上端和下端 均設(shè)置有鉸接座，如圖12、圖13所示，支架內(nèi)部設(shè)置有液壓缸5-2,通過液壓缸5-2驅(qū)動所 述支架傾斜或復(fù)位。樓梯5與地面接觸的最低端設(shè)置有腳輪，也就是說樓梯5并非固定不 動的，當(dāng)樓梯5發(fā)生震動和傾斜時，腳輪起到方便移動的效果。
[0062] t吳擬初始地震時，總控制裝直發(fā)出指令，啟動液壓系統(tǒng)4內(nèi)的電機(jī)帶油栗機(jī)組工 作，壓力上升，經(jīng)過比例換向閥，同時位移傳感器的信號發(fā)出，使橫向縱向振動缸帶動建筑 物整體結(jié)構(gòu)發(fā)生震動，完成模擬初始地震。模擬天花板墜落、內(nèi)外墻倒塌及復(fù)原時，常態(tài)處 于穩(wěn)態(tài)固定的樓頂板、內(nèi)墻板及外墻板一端通過鉸鏈與樓體框架連接、兩側(cè)通過定位銷固 定。啟動液壓單元13,液壓鎖開啟，液壓缸動作，定位銷縮回，樓頂板在自身重力作用下墜 落，按設(shè)計動作停止在另一套定位銷上完成第一次墜落，繼續(xù)將定位銷液壓鎖開啟，液壓缸 動作，定位銷縮回，天花板繼續(xù)墜落并被固定擋鐵抑制限定下滑位置完成模擬余震；電動牽 引裝置順序吊裝墜落的樓頂板、傾斜的內(nèi)墻和倒塌的外墻、復(fù)位時，啟動定位銷液壓鎖開啟 和液壓缸動作，定位銷伸出插入定位孔，然后使液壓鎖鎖緊重新恢復(fù)穩(wěn)態(tài)固定狀態(tài)。
[0063] 在本發(fā)明中，主建筑物的天花板或墻板上懸掛有建筑粉末包，如石灰粉、水泥等， 在天花板或墻板傾斜或倒塌時可破裂從而拋灑建筑粉末，可通過撕裂或者摔裂等形式實現(xiàn) 破裂，建筑物內(nèi)還設(shè)置有鼓風(fēng)機(jī)，吹動建筑粉末造成塵土飛揚(yáng)的環(huán)境，這也是為了使訓(xùn)練過 程更加逼真。
[0064] (5)廢墟訓(xùn)練場 主建筑物的主入口處設(shè)置廢墟訓(xùn)練場10,如圖36、37、38所示，廢墟訓(xùn)練場設(shè)置有圍墻 10-1和頂壁，圍墻10-1上設(shè)置有若干個入口，入口處設(shè)置有可搬移鋼筋混凝土門板10-2， 自重可達(dá)1噸，廢墟訓(xùn)練場10頂壁上還設(shè)置有堅直通道（敞口），鋼筋混凝土門板10-2通過 起重機(jī)械搬運(yùn)。
[0065] 在磚混結(jié)構(gòu)圍墻10-1周圍不規(guī)則堆放個體體積不大于0. 125m3的廢棄混凝土塊， 可以模擬災(zāi)害現(xiàn)場，在廢墟訓(xùn)練場10內(nèi)部也可以設(shè)置一些混凝土塊，當(dāng)訓(xùn)練人員從廢墟訓(xùn) 練場10進(jìn)行入主建筑物時，這些混凝土塊可以構(gòu)成阻礙。
[0066] 圍墻10-1的一側(cè)設(shè)置有爬梯10-4,訓(xùn)練人員可以通過爬梯10-4爬上房頂，從上部 通道10-3進(jìn)入廢墟訓(xùn)練場10內(nèi)部。
[0067] (6)總控制裝置 該系統(tǒng)設(shè)置有總控制裝置，總控制裝置采用PLC或PC機(jī)，設(shè)置有觸摸式控制面板，控制 液壓激振系統(tǒng)的開啟和關(guān)閉，并預(yù)先設(shè)定和調(diào)節(jié)振動缸的振動參數(shù)，還控制天花板、墻板、 樓梯的傾斜和倒塌，總控制裝置可以控制所有倒塌裝置一起倒塌，也可以控制天花板、墻 板、樓梯分別進(jìn)行單獨倒塌。
[0068] 本發(fā)明的工作流程可以參考圖1、圖2所示。
[0069] 在本發(fā)明中，主建筑物內(nèi)還設(shè)置有視頻監(jiān)控裝置，主要安裝在堅井9及救援訓(xùn)練 通道8內(nèi)，對破拆、搬運(yùn)及頂升等訓(xùn)練過程進(jìn)行監(jiān)視，也可以在建筑物的其他位置增加設(shè)置 視頻監(jiān)控裝置，為了方便觀察，視頻監(jiān)控裝置可以采用球形攝像機(jī)。
[0070] (7)訓(xùn)練過程 破拆。救援人員從敞開的通道入口進(jìn)入，利用鑿巖機(jī)、混凝土切割機(jī)、液壓剪斷器破拆 救援通道內(nèi)預(yù)設(shè)的鋼筋混凝土隔斷板障礙，打通水平救援通道。
[0071] 清除障礙。打通水平救援通道后，救援人員進(jìn)入另一條救援通道搬運(yùn)堵塞救援通 道內(nèi)混凝土構(gòu)件。救援人員將堵塞的混凝土構(gòu)件搬開，移送到原來敞開的救援通道內(nèi)將其 堵塞，利于下一班次訓(xùn)練時從另一通道入口進(jìn)入進(jìn)行相反操作，如此混凝土構(gòu)件只在救援 通道內(nèi)搬運(yùn)，可反復(fù)訓(xùn)練。
[0072] 吊運(yùn)及頂升。救援人員利用起重吊車將壓在堅井蓋板上的鋼筋混凝土預(yù)制板從2 層裸露的空間吊起移除。然后進(jìn)入堅井利用液壓支桿將鋼筋混凝土預(yù)制堅井蓋板頂起移 除，打開救援通道，通過堅井口和堅井平臺可以上升進(jìn)入2層房間。頂升訓(xùn)練可通過堅井蓋 板和水泥預(yù)制板復(fù)位后反復(fù)進(jìn)行。
[0073] 搬運(yùn)被救人員。救援通道全部打通，救援人員在通道內(nèi)對被困人員施救，將訓(xùn)練用 模擬人從救援通道內(nèi)搬運(yùn)出來。
[0074] 幸存人員搜救。在與1層右側(cè)店鋪房間毗鄰的兩個店鋪房間內(nèi)設(shè)置4個圓柱形躲 避洞，用鋼筋混凝土澆注成型。在未明示的情況下預(yù)先在躲避洞內(nèi)安排人員，消防員用生命 探測儀及搜救犬搜尋幸存人員。
[0075] 組合營救。在水平通道的外墻下另開一出口，與另外增加的一種建筑物倒塌廢墟 下含有隱蔽救人、起重打開通道、尋找、逃生功能的建筑聯(lián)通，增加訓(xùn)練難度。
[0076] 上面所述只是為了說明本發(fā)明，應(yīng)該理解為本發(fā)明并不局限于以上實施例，符合 本發(fā)明思想的各種變通形式均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 地震模擬及救援訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于，包括鋼結(jié)構(gòu)建筑物，所述建筑物至少設(shè)置兩 層，底層設(shè)置有樓梯連通上層建筑，所述建筑物底層設(shè)置有液壓激振系統(tǒng)，液壓激振系統(tǒng)設(shè) 置有振動缸，振動缸連接所述建筑物的鋼結(jié)構(gòu)框架振動建筑物模擬地震的發(fā)生；所述建筑 物的天花板、墻板、樓梯受振動可以傾斜或倒塌，在震后可以恢復(fù)原狀；所述建筑物主入口 處設(shè)置有兩條救援訓(xùn)練通道，通道橫斷面為拱形，由鋼筋混凝土澆筑成型并朝向建筑物內(nèi) 部延伸，延伸的末端封閉，所述救援訓(xùn)練通道內(nèi)設(shè)置有可搬移鋼筋混凝土塊堵塞通道；所述 系統(tǒng)設(shè)置有總控制裝置，控制液壓激振系統(tǒng)的開啟和關(guān)閉，并預(yù)先設(shè)定和調(diào)節(jié)所述振動缸 的振動參數(shù)，還控制天花板、墻板、樓梯的傾斜和倒塌。
2. 如權(quán)利要求1所述的地震模擬及救援訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于，所述液壓激振系統(tǒng)包 括水平振動缸、堅直振動缸、液壓系統(tǒng)和安裝基座，所述安裝基座設(shè)置在被振動建筑物底層 中心位置，兩個振動缸的底端分別與安裝基座鉸接、活塞桿的頂端分別與被振動建筑物的 鋼結(jié)構(gòu)架鉸接，與被振動建筑物的鉸接處還設(shè)置有加強(qiáng)連接架，加強(qiáng)連接架與被振動建筑 物的鋼結(jié)構(gòu)架固定連接；所述水平振動缸和堅直振動缸通過液壓系統(tǒng)驅(qū)動，兩個振動缸振 動過程中振動負(fù)載：20-30噸。
3. 如權(quán)利要求2所述的地震模擬及救援訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于，所述振動缸振動過程 中振幅：〇_5_，頻率：0-2Hz ;所述振動缸振動過程中振幅、頻率、振動時間可預(yù)先設(shè)定和調(diào) 節(jié)。
4. 如權(quán)利要求1所述的地震模擬及救援訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于，兩條所述救援訓(xùn)練通 道共用一道隔墻，隔墻上設(shè)置有連通口并設(shè)置鋼筋混凝土門板阻隔，鋼筋混凝土門板可破 除；其中一條救援訓(xùn)練通道末端設(shè)置有堅直通道連通建筑物的第二層建筑。
5. 如權(quán)利要求4所述的地震模擬及救援訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于，所述救援訓(xùn)練通道內(nèi) 設(shè)置有模擬假人，模擬假人內(nèi)置信息收發(fā)系統(tǒng)，可發(fā)出呼救信息并進(jìn)行對話，或者設(shè)置語音 播放和錄制設(shè)備。
6. 如權(quán)利要求1所述的地震模擬及救援訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于，所述救援訓(xùn)練通道內(nèi) 設(shè)置的可搬移鋼筋混凝土塊為方槽型，取消一條邊形成缺口，凹槽內(nèi)部設(shè)置有吊環(huán)，相對缺 口的一邊設(shè)置有防倒退卡具；所述鋼筋混凝土塊放置在底座上，底座設(shè)置有與所述卡具配 合的支撐環(huán)，搬起鋼筋混凝土塊帶卡具的一端，鋼筋混凝土塊傾斜并且通過卡具和支撐環(huán) 的卡接保持傾斜狀態(tài)。
7. 如權(quán)利要求1所述的地震模擬及救援訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于，所述建筑物還設(shè)置有 不可傾斜或倒塌的天花板和墻板，采用苯板內(nèi)插鋼筋構(gòu)成；可傾斜或倒塌的天花板、墻板采 用鋼結(jié)構(gòu)架，內(nèi)部填充苯板。
8. 如權(quán)利要求7所述的地震模擬及救援訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于，所述建筑物鋼結(jié)構(gòu)架 上設(shè)置有可伸縮定位銷對可傾斜天花板、墻板進(jìn)行固定，所述定位銷由液壓缸驅(qū)動，縮回定 位銷天花板、墻板即發(fā)生傾斜或倒塌，所述建筑物鋼結(jié)構(gòu)架上還設(shè)置有限位裝置限制天花 板、墻板的最終傾斜位置；所述建筑物鋼結(jié)構(gòu)架上設(shè)置有牽引裝置在震后對天花板、墻板復(fù) 位，并伸出定位銷固定。
9. 如權(quán)利要求8所述的地震模擬及救援訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于，所述建筑物鋼結(jié)構(gòu)架 上不同高度處設(shè)置有兩套可伸縮定位銷，首次振動時第一套定位銷縮回，第二次振動時第 二套定位銷縮回，天花板、墻板進(jìn)行兩次有時間間隔的傾斜或倒塌，從而模擬余震的發(fā)生。
10.如權(quán)利要求1所述的地震模擬及救援訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于，所述建筑物內(nèi)設(shè)置有 視頻監(jiān)控裝置；所述總控制裝置采用PLC或PC機(jī)。
【文檔編號】G09B25/04GK104143287SQ201410378887
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2014年8月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月4日
【發(fā)明者】王丹丹, 楊東星, 計偉, 周群, 吳鏑, 朱海龍, 程永宏, 楊紅有 申請人:撫順撫運(yùn)安儀救生裝備有限公司