渦振耗能式調頻液體阻尼器的制造方法
【專利說明】渦振耗能式調頻液體阻尼器
[0001]
技術領域
[0002]本發(fā)明是一種用于工程結構的調諧減振裝置，用于地震作用或風荷載引起的動力效應控制，屬于建筑結構耗能減振控制的技術領域，具體涉及一種渦振耗能式調頻液體阻尼器。
【背景技術】
[0003]近年來，被動控制技術越來越多被應用于土木工程結構在動力荷載(風荷載、地震作用等)作用下的響應控制。在被動控制中，調頻液體阻尼器(Tuned Liquid Damper，簡稱TLD)是一種有效的結構減振控制裝置，它是利用固定水箱中的液體在晃動過程中產(chǎn)生的動側壓力來提供減振力的。TLD在地震或風荷載作用下將產(chǎn)生振動，從而引起TLD中液體的晃動，并在液體表面形成波浪?；蝿拥囊后w和波浪對TLD箱壁產(chǎn)生動壓力差，同時液體運動也將引起慣性力。由動壓力差和液體慣性力形成了 TLD的減振作用。TLD裝置具有造價低、易安裝、維護少、自動激活性能好、容易匹配調頻頻率等優(yōu)點。調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頻液體柱狀阻尼器(Tuned Liquid Columns Damper，簡稱TIXD)。
[0004]然而，不論是TLD還是TLCD中液體自身的阻尼相對較小，這將導致水箱中的液體過度晃蕩，從而影響調頻阻尼器對主體結構的減振效果。為此，眾多研究者針對調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，同時利用顆粒碰撞)；2)最新的一些方法包括在水箱中設置鈍體使液體渦街繞流耗能(CN 203603293U)、設置多孔阻尼件(CN 203499044 U、CN 103590503 A)、混合多種機制(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，效率相對較低。
[0005]因此，將調頻液體阻尼器中的液體晃動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。本專利利用細長彈性圓管在流動液體中易發(fā)生渦激共振的原理，開發(fā)一種利用渦激共振耗能的調頻液體阻尼器，提高調頻液體阻尼器中液體晃動阻尼，從而改善調頻液體阻尼器對主體結構的減振效果。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術存在的問題，提供一種利用細長圓柱形彈性體在流動液體中的渦激共振耗能的調頻液體阻尼器，該裝置中的液體晃動阻尼可根據(jù)需要增加，能夠提高調頻液體阻尼器對土木工程結構在動力荷載(風、地震等)作用下的減振效果和魯棒性。
[0007]為實現(xiàn)上述技術目的，達到上述技術效果，本發(fā)明通過以下技術方案實現(xiàn):
渦振耗能式調頻液體阻尼器，包括水箱，調頻液體，細長彈性體和連接節(jié)點，所述水箱與所述細長彈性體通過所述連接節(jié)點連接，所述水箱內注有所述調頻液體。
[0008]進一步的，所述水箱有兩種形式分別為調頻液體阻尼器TLD形式和調頻液柱阻尼器TLCD0
[0009]進一步的，所述細長彈性體是圓形截面包括兩種實施方式，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、阻尼彈簧和質量球組成。
[0010]優(yōu)選的，所述第一種細長彈性體與調頻液體在渦激共振情況下的大幅橫向振動提供所述調頻液體的阻尼，而所述細長彈性體的振動則由所述阻尼層提供阻尼而自動衰減；所述細長彈性體的剛度由所述剛度層提供，連接節(jié)點可為鉸接、剛接或半剛接，所述剛度層和所述連接節(jié)點共同影響所述細長彈性體的自振頻率，該自振頻率與所述調頻液體由結構振動引起的流速滿足渦激共振要求。
[0011]進一步的，所述第二種細長彈性體大幅橫向振動能量由所述阻尼彈簧和所述質量球組成的振子耗散。
[0012]本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明具有構造簡單、減振效果好、液體阻尼耗能方式好等優(yōu)點。首先，作為一種調頻減振裝置，本發(fā)明能夠有效控制土木工程結構在動力荷載作用下的響應，保護主體結構。同時，利用細長彈性體在液體晃動時的大幅度振動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)或高阻尼構造(振子)替代了低效率的液體自身耗能，使得調諧液體阻尼器的阻尼能夠在更大范圍內調節(jié)，增加了調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)明渦振耗能式調頻液體阻尼器的調頻液柱阻尼器(TLCD)方案的示意圖；
圖2為本發(fā)明渦振耗能式調頻液體阻尼器的調頻液柱阻尼器1-1剖面結構示意圖；
圖3(a)為本發(fā)明渦振耗能式調頻液體阻尼器的調頻液柱阻尼器2-2剖面結構示意詳圖；
圖3(b)為本發(fā)明渦振耗能式調頻液體阻尼器的調頻液柱阻尼器3-3剖面結構示意詳圖；
圖4(a)為本發(fā)明渦振耗能式調頻液體阻尼器的細長彈性體第一種構造方案；
圖4(b)為本發(fā)明渦振耗能式調頻液體阻尼器的細長彈性體第二種構造方案；
圖5是本發(fā)明渦振耗能式調頻液體阻尼器的調頻液體阻尼器(TLD)方案的示意圖；
圖6是本發(fā)明渦振耗能式調頻液體阻尼器的調頻液體阻尼器1-1剖面結構示意圖；
圖7(a)是本發(fā)明渦振耗能式調頻液體阻尼器的調頻液體阻尼器2-2剖面結構示意詳圖；
圖7(b)是本發(fā)明渦振耗能式調頻液體阻尼器的調頻液體阻尼器3-3剖面結構示意詳圖。
[0014]圖中標號說明:1、水箱，2、調頻液體，3、細長彈性體，31、防水外殼，32、剛度層，331、阻尼層，332、阻尼彈簧，34、質量球，4、連接節(jié)點。