渦振耗能式調(diào)頻液體阻尼器的制造方法
【專利說明】渦振耗能式調(diào)頻液體阻尼器
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明是一種用于工程結(jié)構(gòu)的調(diào)諧減振裝置，用于地震作用或風(fēng)荷載引起的動(dòng)力效應(yīng)控制，屬于建筑結(jié)構(gòu)耗能減振控制的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種渦振耗能式調(diào)頻液體阻尼器。
【背景技術(shù)】
[0003]近年來，被動(dòng)控制技術(shù)越來越多被應(yīng)用于土木工程結(jié)構(gòu)在動(dòng)力荷載(風(fēng)荷載、地震作用等)作用下的響應(yīng)控制。在被動(dòng)控制中，調(diào)頻液體阻尼器(Tuned Liquid Damper，簡(jiǎn)稱TLD)是一種有效的結(jié)構(gòu)減振控制裝置，它是利用固定水箱中的液體在晃動(dòng)過程中產(chǎn)生的動(dòng)側(cè)壓力來提供減振力的。TLD在地震或風(fēng)荷載作用下將產(chǎn)生振動(dòng)，從而引起TLD中液體的晃動(dòng)，并在液體表面形成波浪?；蝿?dòng)的液體和波浪對(duì)TLD箱壁產(chǎn)生動(dòng)壓力差，同時(shí)液體運(yùn)動(dòng)也將引起慣性力。由動(dòng)壓力差和液體慣性力形成了 TLD的減振作用。TLD裝置具有造價(jià)低、易安裝、維護(hù)少、自動(dòng)激活性能好、容易匹配調(diào)頻頻率等優(yōu)點(diǎn)。調(diào)頻液體阻尼器主要分為兩類。第一類是矩形、圓柱形或圓環(huán)形的水箱，第二類是U型管狀水箱。通常所說的TLD是指第一類，而把第二類稱之為調(diào)頻液體柱狀阻尼器(Tuned Liquid Columns Damper，簡(jiǎn)稱TIXD)。
[0004]然而，不論是TLD還是TLCD中液體自身的阻尼相對(duì)較小，這將導(dǎo)致水箱中的液體過度晃蕩，從而影響調(diào)頻阻尼器對(duì)主體結(jié)構(gòu)的減振效果。為此，眾多研究者針對(duì)調(diào)諧液體阻尼器增加自身阻尼的需求提出了大量的方法:I)常規(guī)的方法是專業(yè)著作中提到的設(shè)置小孔(孔隙耗能)、水箱中安裝鈍體(鈍體繞流)和添加顆粒物混合物(改變液體特性，同時(shí)利用顆粒碰撞)；2)最新的一些方法包括在水箱中設(shè)置鈍體使液體渦街繞流耗能(CN 203603293U)、設(shè)置多孔阻尼件(CN 203499044 U、CN 103590503 A)、混合多種機(jī)制(CN 103541458 A、CN 103291818)等。以上這些大部分是利用了流體自身不同流動(dòng)模式(孔隙耗能、繞流耗能等)來消耗能量，少部分利用了小顆粒的碰撞耗散部分能量，然而僅利用液體和少量顆粒碰撞來耗散能量，效率相對(duì)較低。
[0005]因此，將調(diào)頻液體阻尼器中的液體晃動(dòng)能量傳遞到其他固體上，利用高阻尼的固體來耗能具有一定的意義。本專利利用細(xì)長彈性圓管在流動(dòng)液體中易發(fā)生渦激共振的原理，開發(fā)一種利用渦激共振耗能的調(diào)頻液體阻尼器，提高調(diào)頻液體阻尼器中液體晃動(dòng)阻尼，從而改善調(diào)頻液體阻尼器對(duì)主體結(jié)構(gòu)的減振效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種利用細(xì)長圓柱形彈性體在流動(dòng)液體中的渦激共振耗能的調(diào)頻液體阻尼器，該裝置中的液體晃動(dòng)阻尼可根據(jù)需要增加，能夠提高調(diào)頻液體阻尼器對(duì)土木工程結(jié)構(gòu)在動(dòng)力荷載(風(fēng)、地震等)作用下的減振效果和魯棒性。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，達(dá)到上述技術(shù)效果，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
渦振耗能式調(diào)頻液體阻尼器，包括水箱，調(diào)頻液體，細(xì)長彈性體和連接節(jié)點(diǎn)，所述水箱與所述細(xì)長彈性體通過所述連接節(jié)點(diǎn)連接，所述水箱內(nèi)注有所述調(diào)頻液體。
[0008]進(jìn)一步的，所述水箱有兩種形式分別為調(diào)頻液體阻尼器TLD形式和調(diào)頻液柱阻尼器TLCD0
[0009]進(jìn)一步的，所述細(xì)長彈性體是圓形截面包括兩種實(shí)施方式，其中第一種由防水外殼、剛度層和阻尼層組成，第二種由防水外殼、剛度層、阻尼彈簧和質(zhì)量球組成。
[0010]優(yōu)選的，所述第一種細(xì)長彈性體與調(diào)頻液體在渦激共振情況下的大幅橫向振動(dòng)提供所述調(diào)頻液體的阻尼，而所述細(xì)長彈性體的振動(dòng)則由所述阻尼層提供阻尼而自動(dòng)衰減；所述細(xì)長彈性體的剛度由所述剛度層提供，連接節(jié)點(diǎn)可為鉸接、剛接或半剛接，所述剛度層和所述連接節(jié)點(diǎn)共同影響所述細(xì)長彈性體的自振頻率，該自振頻率與所述調(diào)頻液體由結(jié)構(gòu)振動(dòng)引起的流速滿足渦激共振要求。
[0011]進(jìn)一步的，所述第二種細(xì)長彈性體大幅橫向振動(dòng)能量由所述阻尼彈簧和所述質(zhì)量球組成的振子耗散。
[0012]本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、減振效果好、液體阻尼耗能方式好等優(yōu)點(diǎn)。首先，作為一種調(diào)頻減振裝置，本發(fā)明能夠有效控制土木工程結(jié)構(gòu)在動(dòng)力荷載作用下的響應(yīng)，保護(hù)主體結(jié)構(gòu)。同時(shí)，利用細(xì)長彈性體在液體晃動(dòng)時(shí)的大幅度振動(dòng)變形來耗散液體中的能量，使得耗能效率高的高阻尼材料(鉛等)或高阻尼構(gòu)造(振子)替代了低效率的液體自身耗能，使得調(diào)諧液體阻尼器的阻尼能夠在更大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，增加了調(diào)諧液體阻尼器控制的魯棒性和適用范圍。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明渦振耗能式調(diào)頻液體阻尼器的調(diào)頻液柱阻尼器(TLCD)方案的示意圖；
圖2為本發(fā)明渦振耗能式調(diào)頻液體阻尼器的調(diào)頻液柱阻尼器1-1剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3(a)為本發(fā)明渦振耗能式調(diào)頻液體阻尼器的調(diào)頻液柱阻尼器2-2剖面結(jié)構(gòu)示意詳圖；
圖3(b)為本發(fā)明渦振耗能式調(diào)頻液體阻尼器的調(diào)頻液柱阻尼器3-3剖面結(jié)構(gòu)示意詳圖；
圖4(a)為本發(fā)明渦振耗能式調(diào)頻液體阻尼器的細(xì)長彈性體第一種構(gòu)造方案；
圖4(b)為本發(fā)明渦振耗能式調(diào)頻液體阻尼器的細(xì)長彈性體第二種構(gòu)造方案；
圖5是本發(fā)明渦振耗能式調(diào)頻液體阻尼器的調(diào)頻液體阻尼器(TLD)方案的示意圖；
圖6是本發(fā)明渦振耗能式調(diào)頻液體阻尼器的調(diào)頻液體阻尼器1-1剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
圖7(a)是本發(fā)明渦振耗能式調(diào)頻液體阻尼器的調(diào)頻液體阻尼器2-2剖面結(jié)構(gòu)示意詳圖；
圖7(b)是本發(fā)明渦振耗能式調(diào)頻液體阻尼器的調(diào)頻液體阻尼器3-3剖面結(jié)構(gòu)示意詳圖。
[0014]圖中標(biāo)號(hào)說明:1、水箱，2、調(diào)頻液體，3、細(xì)長彈性體，31、防水外殼，32、剛度層，331、阻尼層，332、阻尼彈簧，34、質(zhì)量球，4、連接節(jié)點(diǎn)。