CN110410611A - 一种建筑管道结构摩擦调谐减震装置 - Google Patents

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谭杰
江健
梁亚斌
冯谦
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    • F16L55/00Devices or appurtenances for use in, or in connection with, pipes or pipe systems
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Abstract

本发明公开了一种建筑管道结构摩擦调谐减震装置,包括管道系统、吊杆、摩擦调谐质量阻尼器,管道系统包括管道和固定管道的组合管夹,吊杆用于将管道系统连接到建筑结构构件,摩擦调谐质量阻尼器包括固定限位块、质量块、弹簧和导向杆,导向杆分别通过两个固定限位块固定安装在组合管夹上,所述质量块通过滑动摩擦副安装在导向杆上,质量块两端与两个固定限位块之间分别连接有一个弹簧。摩擦调谐质量阻尼器的工作频率调节至管道系统的侧向摆动频率。摩擦调谐质量阻尼器通过频率调谐吸收质量块的滑动摩擦综合耗能进行管道减震。本发明结构简单、使用方便、成本低、减振效果显著,可用于建筑管道系统的抗震与抗风。

Description

一种建筑管道结构摩擦调谐减震装置
技术领域
本发明属于结构减震(振)工程技术领域,涉及一种建筑管道结构的减震技术,尤其涉及一种建筑管道结构摩擦调谐减震装置。
背景技术
管道系统是建筑结构的常见非结构构件,包括机电管道、通风管道、供水管道等,对结构的使用功能具有重要贡献。在地震中,管道系统比结构构件更容易发生破坏。其破坏不仅会造成巨额的直接经济损失,而且会引起严重的次生灾害和建筑使用功能的丧失。如何有效减小地震引起的管道系统结构破坏,降低灾害带来的损失,已成为管道系统技术发展的关键问题之一。
调谐质量阻尼器具有结构形式简单、减震效果显著、易于实现等优点,在结构减震控制中应用广泛。但缺点是其通过质量调谐吸收输入能量,但由于自身阻尼小,并不能有效耗散输入的能量。摩擦阻尼器具有易于调节、结构简单、耗能稳定的特点。将摩擦耗能与质量调谐结合起来,形成了摩擦调谐质量阻尼器,兼具质量调谐和摩擦耗能的特点。摩擦调谐质量阻尼器体积小,结构简单,耗能能力突出,建筑管道结构的组合管夹作为摩擦调谐质量阻尼器的基座,可以有效利用空间,这对其工程应用具有重大意义。
发明内容
本发明的目的就在于克服现有技术存在的缺点和不足,提供一种用于建筑管道结构的减震装置。一方面,该装置通过摩擦调谐质量阻尼器通过频率调谐,吸收传递至管道系统的结构动能,起到传统调谐质量阻尼器的功能;另一方面,质量块与导向杆之间产生相对滑动时,克服摩擦力做功,消耗输入的能量,增大系统的阻尼;两方面的共同作用,可有效地抑制建筑管道系统的摆动。本发明结构简单、使用方便、成本低、减振效果显著,可用于建筑管道系统的抗震与抗风。
本发明的目的是这样实现的:
一种建筑管道结构摩擦调谐减震装置,其特征在于:包括管道系统、吊杆、摩擦调谐质量阻尼器,所述管道系统包括管道和固定管道的组合管夹,所述吊杆用于将管道系统连接到建筑结构构件,所述摩擦调谐质量阻尼器包括固定限位块、质量块、弹簧和导向杆,所述导向杆分别通过两个固定限位块固定安装在组合管夹上,且导向杆与管道长度方向垂直,所述质量块通过滑动摩擦副安装在导向杆上,质量块两端与两个固定限位块之间分别连接有一个弹簧。
作为改进,所述质量块内设有通孔,质量块通过通孔套设在导向杆上形成滑动摩擦副。
作为改进,所述的固定限位块为实心铁块,质量块为内有圆柱通孔的圆柱铁块,圆柱通孔内壁为具有一定粗糙度的摩擦面。
作为改进,所述导向杆为不锈钢材质的圆柱体,导向杆外表面为具有一定粗糙度的摩擦面。
作为改进,当管道系统不存在震动时,所述质量块位于导向杆中部,且质量块两端的弹簧处于自然平衡状态。
作为改进,所述管道系统上设有一个或者多个摩擦调谐质量阻尼器。
作为改进,所述摩擦调谐质量阻尼器的质量块的总质量为管道系统总质量的1%-5%,单个摩擦调谐质量阻尼器的质量块的质量根据管道系统中摩擦调谐质量阻尼器的个数确定。
作为改进,所述摩擦调谐质量阻尼器的工作频率与管道系统的侧向摆动频率相同。
作为改进,所述建筑管道结构摩擦调谐减震装置可用于机电管道、通风管道和供水管道减震。
作为改进,所述组合管夹可以采用金属型材加工而成。
本发明组合管夹起到将多根管道固定的作用,吊杆将管道系统连接到建筑结构构件;摩擦调谐质量阻尼器的固定限位块焊接在组合管夹上;导向杆的两端固定在固定限位块上,弹簧、质量块、弹簧依次穿过导向杆;弹簧的一端连接质量块,一端连接在固定限位块上;质量块的内槽表面与导向杆的外表面形成滑动摩擦对。摩擦调谐质量阻尼器的工作频率调节至管道系统的侧向摆动频率。在地震荷载或风荷载下,管道系统产生晃动,摩擦调谐质量阻尼器开始工作。一方面,摩擦调谐质量阻尼器通过频率调谐,吸收传递至管道系统的结构动能,起到传统调谐质量阻尼器的功能;另一方面,质量块与导向杆之间滑动过程中,摩擦耗能,消耗输入的动能,增大系统的阻尼;两方面的共同作用,可有效地抑制建筑管道系统的振动。
本发明具有下列优点和积极效果:
①阻尼器固定在管道系统的组合管夹上,不占用额外空间,根据实际工程需求,灵活调整,工程适用性强;
②应用对象广泛,可应用于机电管道、通风管道、供水管道等多种管道系统;
③构造简单,造价成本低廉,便于工程推广应用;
④阻尼器工作机制简单稳定,同时具有质量调谐和摩擦耗能增加阻尼的特点。在吸收能量的同时,耗散能量。该阻尼器对建筑管道的抗风、抗震具有显著效果。
综上所述,本发明结构简单、使用方便、成本低、减振效果显著,适用于多种环境下、各种形状和结构尺寸的建筑管道系统的减震。
附图说明
图1是本发明建筑管道结构摩擦调谐减震装置整体结构示意图。
图2是本发明摩擦调谐质量阻尼器示意图。
附图标记:1-管道系统,11-管道,12-组合管夹,2-吊杆,3-摩擦调谐质量阻尼器,31-固定限位块,32-导向杆,33-质量块,34-弹簧,13-上固定板,14-下固定板,15-侧板,16-支撑件。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明:
如图1至图2所示,一种建筑管道结构摩擦调谐减震装置,包括管道11、组合管夹12、吊杆2、摩擦调谐质量阻尼器3、固定限位块31、导向杆32、质量块33和弹簧34,其中组合管夹12将多根管道11固定在一起形成管道系统1,具体本实施例中,组合管夹12将3根管道固定在一起形成管道系统1,该组合管夹12包括上固定板13、下固定板14、侧板15和支撑件16,所述上固定板13和下固定板14通过两侧板15固定在一起形成包裹管道11的框架,管道11在该框架内通过上下左右四个方向的支撑件16固定在框架上,吊杆2下端与上固定板13和下固定板14均固定相连。
组合管夹12起到将多根管道11固定的作用,吊杆2将管道系统1连接到建筑结构构件;摩擦调谐质量阻尼器3的两个固定限位块31焊接在组合管夹12的上固定板13上;导向杆32的两端固定在固定限位块31上,弹簧34、质量块33、弹簧34依次穿过导向杆32;弹簧34的一端连接质量块33,一端连接在固定限位块31上;质量块33内部通孔与导向杆32的外表面形成滑动摩擦副,静止时,质量块33位于导向杆32正中部位置。
作为一种具体实施例,固定限位块31为实心铁块,质量块33为内有圆柱通孔的圆柱铁块。
质量块33的内孔表面与导向杆32的外表面形成滑动摩擦对,两者相对滑动时有一定的摩擦力,会耗散能量。
导向杆32为不锈钢材质的圆柱体,外表面与质量块33的内槽表面形成滑动摩擦副,导向杆32的外表面和质量块33的内孔表面均具有一定粗糙度,为摩擦面,便于通过摩擦面耗散能量。
摩擦调谐质量阻尼器3的质量块33的总质量为管道系统结构总质量的1%-5%,单个摩擦调谐质量阻尼器3的质量块33的质量根据管道系统中阻尼器的个数确定。
摩擦调谐质量阻尼器3的质量块33不工作时,处于中间位置,两边的弹簧34处于自然平衡位置。作为一种具体实施例,摩擦调谐质量阻尼器3的工作频率调节至管道系统1的侧向摆动频率。
需要指出是,本发明管道11可适用于用于机电管道、通风管道、供水管道等多种材料、多种形状的管道。
需要指出是,本发明组合管夹12可根据管道的形状、结构尺寸、数量进行加工拼装而成。组合管夹的横、竖部件为带孔的C形铝合金,市面上有成品出售,各部件之间通过螺栓相连,不限于本实施例中结构。
需要指出是,本发明吊杆2为带螺纹的金属制品,上端通过预埋或者螺栓锚固至结构构件,下端通过螺栓与组合管夹连接。
需要指出是,本发明固定限位块31为实心铁块,通过焊接牢固固定在组合管夹上。
需要指出是,本发明单个质量块33为圆柱体铁块,其质量确定方法为所有阻尼器质量块的总质量为管道系统结构总质量的1%-5%,单个阻尼器质量块的质量根据管道系统中阻尼器的个数确定。
需要指出是,本发明弹簧34的刚度经过计算确定,使阻尼器工作频率调谐为管道系统振动频率。根据调谐频率和质量块质量,可计算出弹簧所需要的刚度。
需要指出是,本发明导向杆35为不锈钢材质的圆柱体,为不锈钢材质的圆柱体,外表面与质量块的内槽表面形成滑动摩擦副。
工作机理
当地震或者大风作用于结构时,管道系统1出现振动。这时安装于组合管夹12上的摩擦调谐质量阻尼器3开始工作。由于摩擦调谐质量阻尼器3的工作频率已被调谐至管道系统1的振动频率,输入管道系统1的能量被传递至摩擦调谐质量阻尼器3。质量块33在导向杆32上滑动,两者接触面之间的滑动克服摩擦力耗能;弹簧在质量块工作时起到储存能量和提供回复力的作用。这样,一方面,摩擦调谐质量阻尼器通过频率调谐,吸收传递至管道系统的结构动能,起到传统调谐质量阻尼器的功能;另一方面,另一方面,质量块与导向杆之间滑动过程中,摩擦耗能,消耗输入的动能,增大系统的阻尼;;两方面的共同作用,可有效地抑制建筑管道系统的振动,提高管道系统的安全性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例,凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种建筑管道结构摩擦调谐减震装置,其特征在于:包括管道系统、吊杆、摩擦调谐质量阻尼器,所述管道系统包括管道和固定管道的组合管夹,所述吊杆用于将管道系统连接到建筑结构构件,所述摩擦调谐质量阻尼器包括固定限位块、质量块、弹簧和导向杆,所述导向杆分别通过两个固定限位块固定安装在组合管夹上,且导向杆与管道长度方向垂直,所述质量块通过滑动摩擦副安装在导向杆上,质量块两端与两个固定限位块之间分别连接有一个弹簧。
2.如权利要求1所述的建筑管道结构摩擦调谐减震装置,其特征在于:所述质量块内设有通孔,质量块通过通孔套设在导向杆上形成滑动摩擦副。
3.如权利要求2所述的建筑管道结构摩擦调谐减震装置,其特征在于:所述的固定限位块为实心铁块,质量块为内有圆柱通孔的圆柱铁块,圆柱通孔内壁为具有一定粗糙度的摩擦面。
4.如权利要求3所述的建筑管道结构摩擦调谐减震装置,其特征在于:所述导向杆为不锈钢材质的圆柱体,导向杆外表面为具有一定粗糙度的摩擦面。
5.如权利要求1至4任意一项所述的建筑管道结构摩擦调谐减震装置,其特征在于:当管道系统不存在震动时,所述质量块位于导向杆中部,且质量块两端的弹簧处于自然平衡状态。
6.如权利要求1至4任意一项所述的建筑管道结构摩擦调谐减震装置,其特征在于:所述管道系统上设有一个或者多个摩擦调谐质量阻尼器。
7.如权利要求6所述的建筑管道结构摩擦调谐减震装置,其特征在于:所述摩擦调谐质量阻尼器的质量块的总质量为管道系统总质量的1%-5%,单个摩擦调谐质量阻尼器的质量块的质量根据管道系统中摩擦调谐质量阻尼器的个数确定。
8.如权利要求1至4任意一项所述的建筑管道结构摩擦调谐减震装置,其特征在于:所述摩擦调谐质量阻尼器的工作频率与管道系统的侧向摆动频率相同。
9.如权利要求1至4任意一项所述的建筑管道结构摩擦调谐减震装置,其特征在于:所述建筑管道结构摩擦调谐减震装置可用于机电管道、通风管道和供水管道减震。
10.如权利要求1至4任意一项所述的建筑管道结构摩擦调谐减震装置,其特征在于:所述组合管夹可以采用金属型材加工而成。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115614429A (zh) * 2022-10-09 2023-01-17 国网安徽省电力有限公司铜陵供电公司 一种平衡减震阻尼装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5873438A (en) * 1996-01-25 1999-02-23 Honeywell Inc. Tuned mass damper with tunable damping and anti friction rolling mass
CN106996433A (zh) * 2017-04-24 2017-08-01 东南大学 一种摩擦式双向调谐质量阻尼器
CN206784820U (zh) * 2016-12-05 2017-12-22 中国建筑第八工程局有限公司 管道井管道防坠构造支架
CN108589957A (zh) * 2018-06-20 2018-09-28 沈阳建筑大学 一种stf和mrf组合式质量调谐阻尼器
CN110005901A (zh) * 2019-03-19 2019-07-12 苏州科技大学 一种多维集成摩擦阻尼调谐质量减震支架
CN210830988U (zh) * 2019-07-26 2020-06-23 武汉地震工程研究院有限公司 一种建筑管道结构摩擦调谐减震装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5873438A (en) * 1996-01-25 1999-02-23 Honeywell Inc. Tuned mass damper with tunable damping and anti friction rolling mass
CN206784820U (zh) * 2016-12-05 2017-12-22 中国建筑第八工程局有限公司 管道井管道防坠构造支架
CN106996433A (zh) * 2017-04-24 2017-08-01 东南大学 一种摩擦式双向调谐质量阻尼器
CN108589957A (zh) * 2018-06-20 2018-09-28 沈阳建筑大学 一种stf和mrf组合式质量调谐阻尼器
CN110005901A (zh) * 2019-03-19 2019-07-12 苏州科技大学 一种多维集成摩擦阻尼调谐质量减震支架
CN210830988U (zh) * 2019-07-26 2020-06-23 武汉地震工程研究院有限公司 一种建筑管道结构摩擦调谐减震装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115614429A (zh) * 2022-10-09 2023-01-17 国网安徽省电力有限公司铜陵供电公司 一种平衡减震阻尼装置
CN115614429B (zh) * 2022-10-09 2023-06-30 国网安徽省电力有限公司铜陵供电公司 一种平衡减震阻尼装置

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