CN103866876B - 建筑物用水阻尼减震装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及抗震技术领域，公开了一种建筑物用水阻尼减震装置，包括：两个水箱、两个重物篮和两条缆索，两个水箱分别设置在建筑物的一面外墙的下方两侧；两条缆索的一端分别固定在建筑物的外墙的顶部两侧，另一端固定悬挂重物篮，且两条缆索交叉设置；两个重物篮可移动地设置在水箱内；重物篮内装有配重块。本发明使用水作为阻尼物质，水廉价易得，降低成本；水体质量设置于建筑物底部，构造简单，安装方便，不需要经常维护也能够长期使用；地震后，减震器不易损坏，能够重复使用；既适用于新建建筑物，也可以在老建筑物上增设本水阻尼减震装置。

Description

建筑物用水阻尼减震装置

技术领域

本发明涉及抗震技术领域，特别是涉及一种建筑物用水阻尼减震装置。

背景技术

地震灾害往往对建筑结构产生致命的影响，各类抗震装置则起到了保护结构的作用。当前，现有的水阻尼减震装置的减震原理都是利用水箱将水介质设置于建筑物上部或顶部，通过水体质量在地震作用下的反向运动来平衡结构的正向运动，以减小结构的振动。既有的水阻尼装置可分为支座式和悬挂式两种。支座式水箱阻尼系统是在水箱底部安装铅芯橡胶支座等类型的隔振支座。如CN101709595A公开了一种减振耗能水箱，CN103104051A公开了一种减振消能嵌套水箱，以及CN102995785A公开了一种摆式支座水箱阻尼器，均属于支座式水箱阻尼系统。悬挂式水箱阻尼系统通过在结构顶端设置桁架等结构形式，用球铰将水箱悬挂起来，并安装阻尼器和弹簧系统进行减振。

以上两种水箱阻尼器由于需要将巨大的水体质量设置于建筑上部或顶部，因此，构造复杂，安装不便，需要经常维护，且一旦失效，将造成巨大的安全隐患。

因此，需要一种结构简单、成本低廉、耐久性强、安全隐患小的建筑物用水阻尼减震装置。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明提供了一种结构简单、成本低廉、耐久性强，且使用风险低的建筑物用水阻尼减震装置。

（二）技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种建筑物用水阻尼减震装置，包括：两个水箱、两个重物篮和两条缆索，两个所述水箱分别设置在所述建筑物的一面外墙的下方两侧；两条所述缆索的一端分别固定在所述建筑物的外墙的顶部两侧，另一端固定悬挂所述重物篮，且两条所述缆索交叉设置；两个所述重物篮可移动地设置在所述水箱内；所述重物篮内装有配重块。

其中，该水阻尼减震装置还包括两个缆索支撑，两个所述缆索支撑分别固定在所述水箱的上面，所述缆索分别搭绕在所述缆索支撑上。

其中，所述缆索支撑为滑轮或者滚轴。

其中，所述配重块为混凝土块。

其中，所述缆索为钢缆。

其中，所述建筑物的顶部设有锚固件，所述缆索通过锚固件固定在所述建筑物上。

其中，所述重物篮的横截面与所述水箱的横截面的形状相同，且所述重物篮与所述水箱间隙配合。

其中，所述水箱的横截面为方形或者圆形。

本水阻尼减震装置的工作原理：在重物篮中放置配重块，重物篮的重力作用使缆索张紧。当地震发生时，建筑物发生侧向位移、水平运动时，两根缆索中的一根受到水平力的作用发生张拉，缆索绕缆索支撑向建筑物的上方滑动，拉动重物篮吊块沿水箱内壁上升运动；另一根缆索将放松，缆索绕着缆索支撑向建筑物下向移动，同时由其所连接的重物篮将沿水箱的内壁下沉。无论重物篮是上升还是下沉，在水箱内进行活塞运动时都受到水阻尼的作用，从而较好地耗散部分地震能量，保护建筑物。交叉设置的缆索，使建筑物的两个方向力的作用下均能引起重物篮吊块在水箱内进行上下运动。

（三）有益效果

1、结构简单

本方案所述的水阻尼器构造简单，安装方便。仅需钢缆、混凝土块、支座水箱等基本部件，使用水作为阻尼物质，水廉价易得，降低成本，且水箱可兼做建筑物的消防水箱。相对于现有技术的水箱阻尼器而言，更为简便实用。该装置即适用于新建筑物，也可以在老建筑物上使用。

2、耐久性好，安全隐患小

本方案所述水阻尼器的水体位于建筑底部，阻尼力通过混凝土块在水体中的滑动产生，无需经常维护，使用安全隐患小；且可以通过调节水箱中的水位高低和重物箱中重物质量，来调节该水阻尼装置的减震频率。

3、震后可促使结构复位

在大震作用下，结构会发生局部损坏，这有可能导致建筑物在震后发生倾斜，即无法回复到震前的平衡位置，致使修复费用高昂。本方案所述的水阻尼装置在震后可以通过调节两侧水箱的水位差和配重质量差，实现两根缆索的拉力差，从而在建筑物上产生水平推力，促使结构复位。

综上所述，本方案所述的水阻尼器综合了目前已有水箱阻尼器技术的优点，并有效规避了主要缺点，具有构造简单、安全可靠、耐久性和适用范围广等优点，能够有效提高建筑物抗震性能，具有很好的应用前景。

附图说明

图1为本发明实施例的剖视图；

图中，1：建筑物；2：重物篮；3：水箱；4：缆索支撑；5：缆索；6：锚固件；11：外墙；21：配重块。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1所示，本发明的建筑物用水阻尼减震装置，包括：两个水箱3、两个重物篮2、两条缆索5和两个缆索支撑4，两个水箱3分别设置在建筑物1的一面外墙11的下方两侧，两个水箱3设置于建筑物1的外墙11的下方。水箱3通过管路与外部供水设备连通，通过供水设备的供水，使水箱内始终蓄满水。建筑物1的外墙11的顶部两侧设有两个锚固件6，两条缆索5的一端分别通过锚固件6固定在建筑物1外墙11的顶部两侧，另一端固定悬挂重物篮2，且两条缆索5交叉设置。锚固件6为钉在建筑物1的外墙11的钢钉或者在建设建筑物1时预留设置并突出外墙11的钢柱。缆索5选用钢缆，将钢缆的上端固定在锚固件6上，钢缆的下端与重物篮2连接，吊挂重物篮2，并将两条钢缆交叉设置。重物篮2内装有配重块21，配重块21选用混凝土块，配重块21的总质量根据实际需要进行调节。两个重物篮2可移动地设置在水箱3内，重物篮2的横截面与水箱3的横截面的形状相同，且重物篮2与水箱3间隙配合，使重物篮2能够沿水箱3的内壁活塞式移动。优选的，水箱3的横截面为方形或者圆形。缆索支撑4固定在水箱3的上面，缆索5搭绕在缆索支撑4上。优选的，缆索支撑4为滑轮或者滚轴。缆索5搭绕在滑轮或者滚轴上，绕着滑轮或者滚轴滑动。

在建筑物外墙的每个墙面上分别安装一个本发明的建筑物用水阻尼减震装置，安装完成后，如图1所示，位于建筑物1的外墙11顶部左侧的锚固件6与位于建筑物1的外墙11下部右侧的重物篮2由缆索5连接在一起，重物篮2在重力的作用下张紧缆索5，且缆索5搭绕在位于右侧水箱3上方的缆索支撑4上。相同的，位于建筑物1的外墙11顶部右侧的锚固件6与位于建筑物1外墙11下部左侧的重物篮2由缆索5连接在一起，且缆索5搭绕在位于左侧水箱3上方的缆索支撑4上。由于缆索5的上端固定在建筑物1的顶部，下端吊挂重物篮2，重物篮2内装有配重块21，在重物篮2的重力作用使缆索5张紧。当地震发生时，建筑物发生侧向位移、水平运动时，两根缆索中的一根受到侧移或者水平运动力的作用发生张拉，缆索5绕缆索支撑4向建筑物的上方滑动，拉动重物篮吊块2沿水箱3内壁上升运动；另一根缆索5将放松，缆索5绕着缆索支撑4向建筑物下向移动，同时由其所连接的重物篮2将沿水箱3的内壁下沉。无论重物篮2是上升还是下沉，在水箱3内进行活塞运动时都受到水阻尼的作用，从而较好地耗散部分地震能量，保护建筑物。交叉设置的缆索5，使建筑物的两个方向力的作用下均能引起重物篮吊块在水箱内进行上下活塞式运动。建筑物的多个外墙面均设有本发明的水阻尼减震装置，使水阻尼减震装置具有抗扭矩的能力，提高建筑物的抗扭矩性能和整体刚度，保护建筑物。

优选的，水箱3内设有水泵（图未示出），水泵与建筑物的消防管路连接。在水箱3中设置水泵，将水箱与消防管路连通，使水箱兼用作消防储水池。当需要时启动水泵，抽取水箱内的水作为消防用水，满足高层建筑对消防的需求。重物篮2中配重块21的总质量可根据需要进行调节，可保证减震装置的减震性能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种建筑物用水阻尼减震装置，其特征在于，包括：两个水箱、两个重物篮和两条缆索，两个所述水箱分别设置在所述建筑物的一面外墙的下方两侧；两条所述缆索的一端分别固定在所述建筑物的外墙的顶部两侧，另一端固定悬挂所述重物篮，且两条所述缆索交叉设置；两个所述重物篮可沿所述水箱的内壁活塞式移动地设置在所述水箱内；所述重物篮内装有配重块。

2.如权利要求1所述的建筑物用水阻尼减震装置，其特征在于，该水阻尼减震装置还包括两个缆索支撑，两个所述缆索支撑分别固定在所述水箱的上面，所述缆索分别搭绕在所述缆索支撑上。

3.如权利要求2所述的建筑物用水阻尼减震装置，其特征在于，所述缆索支撑为滑轮或者滚轴。

4.如权利要求1所述的建筑物用水阻尼减震装置，其特征在于，所述配重块为混凝土块。

5.如权利要求1所述的建筑物用水阻尼减震装置，其特征在于，所述缆索为钢缆。

6.如权利要求1所述的建筑物用水阻尼减震装置，其特征在于，所述建筑物的顶部设有锚固件，所述缆索通过锚固件固定在所述建筑物上。

7.如权利要求1至6任一项所述的建筑物用水阻尼减震装置，其特征在于，所述重物篮的横截面与所述水箱的横截面的形状相同，且所述重物篮与所述水箱间隙配合。

8.如权利要求7所述的建筑物用水阻尼减震装置，其特征在于，所述水箱的横截面为方形或者圆形。