CN101709595A - 减振耗能水箱 - Google Patents

Abstract

一种振动控制技术领域的减振耗能水箱，包括：钢水箱、可调整角度钢隔板、钢销轴和花篮螺栓，其中：可调整钢隔板的一端通过钢销轴与钢水箱的内部转动连接，花篮螺栓的两端分别与钢水箱的内部与可调整钢隔板相连接，花篮螺栓位于钢水箱的内部与钢销轴的同侧上方。本发明可调整角度的钢隔板的设置，增大了钢水箱的阻尼，可以获得更高的液体振荡阻尼来耗散结构振动能量。通过调整钢隔板的角度及钢水箱内的水深，可以根据需要方便地调整钢水箱的自振周期，来满足不同建筑物的减振要求。

Description

减振耗能水箱

技术领域

本发明涉及的是一种振动控制技术领域的装置，具体是一种减振耗能水箱。

背景技术

随着高耸结构和高层建筑等建筑物高度及高宽比的增加以及轻质材料的应用，导致了建筑物结构刚度和阻尼不断下降，使得这类结构对于风、地震等强激励非常敏感，可能会使人感到不适，甚至导致建筑物倒塌。而按照传统的抗风抗震设计方法，即采用提高结构强度和刚度的方法来设计，工程造价会增加很多，而且建筑物也可能不安全，这样结构振动控制应运而生。结构振动控制是利用设置在结构上的一些控制装置或机构，在结构振动时主动或被动地给结构施加一组控制力，以减小结构振动反应，按是否需要外部能源可分为主动控制和被动控制。

调谐液体阻尼器是一种被动控制的一种，它是利用结构上固定容器中液体的惯性和粘性耗能来减小结构振动。通常可与建筑顶部的储水水箱结合使用。但是现有的建筑顶部的储水水箱在建筑物的减振方面，存在以下缺点：一部分水箱的功能仅仅用来储水，没有考虑减振功能，减振作用较差。一部分水箱虽然起到了减振作用，但内部构造复杂，其应用受到了一定的限制，并且不能获得更高的液体振荡阻尼来耗散结构振动能量。

经对现有技术的文献检索发现，丁世文等在《第四届全国地震工程会议论文集》(1994年8月)第23页发表的“多层双向水箱减振结构的地震模拟试验”一文中，提出了一种耗能水箱，该水箱做法为：在水箱里面沿高度方向设置多层隔板，将水箱分成多个区格。这种水箱的不足之处在于：由于设置了区格，水箱的阻尼虽然增大了，但水箱的自振周期也相对被固定了。并且水箱周期的调整只能靠水深来控制，然而水箱的容积是一定的，所以根据实际情况来调整水箱的周期受到了限制；另外增加了水箱的造价。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种减振耗能水箱，通过调整钢隔板角度能使水箱内水体的自振周期在一定的范围内变化，同时又能有效提高水箱的阻尼。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：钢水箱、可调整角度钢隔板、钢销轴和花篮螺栓，其中：可调整钢隔板的一端通过钢销轴与钢水箱的内部转动连接，花篮螺栓的两端分别与钢水箱的内部与可调整钢隔板相连接，花篮螺栓位于钢水箱的内部与钢销轴的同侧上方。

所述的钢水箱为一矩形水箱，水箱的宽度B和水深H0满足以下关系式：

$T={\left(\frac{1}{2\mathrm{\π}}\sqrt{\frac{\mathrm{\πg}}{B}\tanh \left(\frac{{\mathrm{\πH}}_0}{B}\right)}\right)}^{-1},$

式中：B为水箱宽，H0为水深。

本发明和常规的水箱相比可调整角度的钢隔板的设置，增大了钢水箱的阻尼，可以获得更高的液体振荡阻尼来耗散结构振动能量。通过调整钢隔板的角度及钢水箱内的水深，可以根据需要方便地调整钢水箱的自振周期，来满足不同建筑物的减振要求。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为肋板角度与水体自振周期示意图。

图3为肋板角度与水体耗能示意图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，包括：钢水箱1、可调整钢隔板2、花篮螺栓3和钢销轴4，其中：可调整钢隔板2的一端通过钢销轴4与钢水箱1的内部转动连接，花篮螺栓3的两端分别与钢水箱1的内部与可调整钢隔板2相连接，花篮螺栓3位于钢水箱1的内部与钢销轴4的同侧上方。

所述的钢水箱的长度L为3.0m，宽度B为2.0m，水深H0为1.0m，钢隔板宽度B1为0.4m，隔板与水箱壁连接点距水箱底部的距离h为0.6m。

经计算，可得到不同肋板角度时水体的自振周期及耗能情况，见图2及图3。从图中可以看出：(1)当肋板角度为90°时(即无肋板)，水体的自振周期为1.69s，当肋板角度为45°时，自振周期达到最大，为2.03s，增加了20.12％；当肋板角度为67.5°时，自振周期达到最小值，为1.52s，降低了10.06％。(2)肋板角度从-90°到+45°之间，随着肋板角度的增加，自振周期也逐渐增加；然后开始下降，在+60°到+67.5°之间有一个突然下降，在67.5°时达到最小值后又逐渐增加。

Claims (4)

1.一种减振耗能水箱，其特征在于，包括：钢水箱、可调整角度钢隔板、钢销轴和花篮螺栓，其中：可调整钢隔板的一端通过钢销轴与钢水箱的内部转动连接，花篮螺栓的两端分别与钢水箱的内部与可调整钢隔板相连接，花篮螺栓位于钢水箱的内部与钢销轴的同侧上方。

2.根据权利要求1所述的减振耗能水箱，其特征是，所述的钢水箱为一矩形水箱，水箱的宽度和水深满足以下关系式：

$T={\left(\frac{1}{2\mathrm{\π}}\sqrt{\frac{\mathrm{\πg}}{B}\tanh \left(\frac{{\mathrm{\πH}}_0}{B}\right)}\right)}^{-1},$

式中：B为水箱宽，HO为水深。

3.根据权利要求1或2所述的减振耗能水箱，其特征是，所述的钢水箱的长度为3.0m，宽度为2.0m，水深为1.0m。

4.根据权利要求1或2所述的减振耗能水箱，其特征是，钢隔板宽度为0.4m，隔板与水箱壁连接点距水箱底部的距离为0.6m。

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