CN114960727B - 一种适用于大吨位高位水箱的摩擦摆减振系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用于大吨位高位水箱的摩擦摆减振系统，属于特种工程科学技术领域。系统包括水箱、出水管、可伸缩减振阻尼吊杆、水箱基础、摩擦摆支座、支座基础和支撑结构；支撑结构对系统提供结构支撑，支座基础的一端与支撑结构固定，支座基础的另一端与摩擦摆支座的下端固定，摩擦摆支座的上端与水箱基础固定，水箱置于在水箱基础的上表面；出水管固定连接在水箱下部并且穿过支撑结构，出水管采用可伸缩阻尼吊杆悬挂于支撑结构上，出水管与下方的排水管之间采用柔性波纹管连接。本发明能够解决高耸结构顶部设置大吨位水箱对结构受力及地震带来的不利影响，减小由于激振进而导致高耸结构和高位水箱结构的振动，提高结构安全可靠性。

Description

一种适用于大吨位高位水箱的摩擦摆减振系统
技术领域
本发明涉及一种适用于大吨位高位水箱的摩擦摆减振系统，具体涉及一种水量快速变化的大吨位高位水箱的摩擦摆减振系统，属于特种工程科学技术领域。
背景技术
目前，国内有利用建筑物顶部的消防水箱设置调整质量阻尼器进行结构减震控制的工程实例，一般利用水箱作为质量块，下部设置橡胶支座，将高位水箱设计成质量阻尼系统，进行减震控制。这类减振系统水箱水量是基本恒定的，即调谐质量基本固定，其减振系统受水箱质量和减震支座设置影响大，不适用于不定量水箱或水量快速变化的水箱。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种适用于大吨位高位水箱的摩擦摆减振系统，能够解决高耸结构顶部设置大吨位水箱对结构受力及地震带来的不利影响，减小在火箭发射时火箭尾焰冲击波和大吨位水箱因水量快速变化产生激振进而导致高耸结构和高位水箱结构的振动，提高结构安全可靠性。
一种适用于大吨位高位水箱的摩擦摆减振系统，系统包括水箱、出水管、可伸缩减振阻尼吊杆、水箱基础、摩擦摆支座、支座基础和支撑结构；所述摩擦摆支座具有抗拉拔功能；
所述支撑结构对系统提供结构支撑，所述支座基础的一端与支撑结构固定，支座基础的另一端与摩擦摆支座的下端固定，所述摩擦摆支座的上端与水箱基础固定，所述水箱置于在水箱基础的上表面；所述出水管固定连接在水箱下部并且穿过支撑结构，出水管采用可伸缩阻尼吊杆悬挂于支撑结构上，出水管与下方的排水管之间采用柔性波纹管连接。
进一步地，所述水箱为矩形钢结构，水箱主体采用钢结构冲压板，水箱内部设拉接与支撑结构，水箱的底部设型钢底座，水箱通过型钢底座放置于水箱基础之上。
进一步地，所述水箱基础采用H型钢结构的钢梁，钢梁采用水平与竖向布置，钢梁之间为刚性连接。
进一步地，所述摩擦摆支座包括上座板、滑块、抗拔限位装置和下座板；所述滑块的上下表面分别为弧形的上滑动面和下滑动面，上座板和下座板也具有与滑块相配合的弧形内凹表面，上座板和下座板通过抗拔限位装置将滑块限制在弧形内凹表面内。
进一步地，所述上座板和下座板上分别安装连接套筒，摩擦摆支座通过连接套筒实现与水箱基础和支座基础的连接。
进一步地，所述支座基础采用H型钢立柱，H型钢立柱高度满足功能及支座更换要求。
进一步地，所述出水管外部套接防水套管，防水套管位于出水管与支撑结构之间的环形间隙内。
有益效果：
1、本发明采用摩擦摆支座作为减震支座，摩擦摆支座竖向刚度恒定，在摩擦摆摩擦系数不变的情况下，摩擦摆水平刚度和水平阻尼随上部水箱质量变化而变化，能够解决橡胶支座水平刚度和阻尼不能适应水箱质量变化的难题，摩擦摆在水平方向具有全向运动功能，有利于减小结构各个方向的振动。
2、本发明可合理设置摩擦摆支座中滑块的曲率半径和摩擦系数，摩擦摆支座与主结构组成质量调谐阻尼系统，减振系统竖向变形可控，不会影响水箱结构及水箱基础安全，大幅减小了结构在不利载荷作用下的振动。
3、本发明的摩擦摆支座上安装了抗拔限位装置，使得摩擦摆支座具有抗拉拔功能，解决了大吨位水箱在强震作用下易倾覆的问题。
4、本发明的摩擦摆支座采用连接套筒实现与水箱和支座基础的连接，摩擦摆滑腔间充填密封润滑油膏，解决了减振系统维护保养和更换技术难题，此外，排水管采用可伸缩阻尼吊杆悬挂于支撑结构上，同时上部的出水管和下部的排水管之间采用柔性波纹管连接，解决了摩擦摆、水箱等减震系统与支撑结构变形协调问题。
5、本发明摩擦摆减震系统通过摩擦摆支座、可伸缩阻尼吊杆和柔性波纹管与刚性连接部件之间的配合，为水箱提供了不同方向一定范围内运动的自由度，较大幅度的减小了发射冲击波、地震、风、水箱水量极速变化等不利作用下的结构有害响应，提高了结构整体安全可靠性，减小结构整体造价，耐久性和经济性好。
附图说明
图1为本发明一种适用于大吨位高位水箱的摩擦摆减振系统的组成结构示意图。
图2为水箱的平面布局示意图；
图3为水箱基础的平面布局示意图；
图4为支座基础及摩擦摆支座的布局示意图；
图5为摩擦摆支座的连接关系示意图；
图6为摩擦摆支座的结构示意图。
其中，1-水箱、2-水箱基础、3-摩擦摆支座、4-支座基础、5-支撑结构、6-防水套管、7-出水管、8-柔性波纹管、9-可伸缩减振阻尼吊杆、10-水箱间地板、11-连接套筒、12-上座板、13-滑块、14-抗拔限位装置、15-下座板、16-下滑动摩擦面、17-上滑动摩擦面、18-排水管。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明提供了一种适用于大吨位高位水箱的摩擦摆减振系统，如附图1所示，摩擦摆减振系统包括水箱1、水箱基础2、防水套管6、出水管7、柔性波纹管8、可伸缩减振阻尼吊杆9、摩擦摆支座3、支座基础4和支撑结构5。
其中，水箱1的外形为矩形，水箱的长度为5米，宽度为11米，高度为5米，水箱1主体采用钢结构冲压板加工，水箱1自重30吨，满水重300吨，内设拉接与支撑结构，水箱1底部设有型钢底座，水箱1通过型钢底座放置于水箱基础2上。
水箱1的底部设有两个排水口，如附图2所示，排水口连接出水管7，出水管7穿过支撑结构5后与下方的排水管18之间通过柔性波纹管8进行连接，由于排水管连接在下方相应的固定基础上，因此水箱就相对固定基础具有一定的运动自由度。出水管7外部套接防水套管6，防水套管6位于出水管7与支撑结构5之间形成的环形间隙内，出水管7采用可伸缩阻尼吊杆9悬挂于支撑结构5上。此外，支撑结构5的表面铺装水箱间地板10。
如附图3所示，水箱基础2采用尺寸为250X250X9X14的H型钢梁加工，钢梁采用水平与竖向布置，钢梁之间为刚性连接，水箱基础2布置于水箱1与摩擦摆支座3之间。
如附图4和5所示，本实施例中共有24根支座基础4，支座基础4的上方连接摩擦摆支座3，支座基础4采用采用焊接组合立柱，尺寸为250X250X14X14的H型钢立柱，H型钢立柱的高度满足功能及摩擦摆支座3更换要求，H型钢立柱固定于支撑结构5的支撑梁上。
如附图6所示，摩擦摆支座3包括上座板12、滑块13、抗拔限位装置14和下座板15；滑块13的上下表面分别为弧形的上滑动摩擦面17和下滑动摩擦面16，上座板12和下座板15也具有与滑块13相配合的弧形内凹表面，上座板12和下座板15通过抗拔限位装置14将滑块13限制在弧形内凹表面内，抗拔限位装置14安装在上座板12和下座板15顶角的位置，抗拔限位装置14包括两个U型架、两根连接销和一个导向滑块，导向滑块上加工有两道平行的直线通槽，两个U型架分别固定在上座板12和下座板15上，两个U型架的开口端相对，两根连接销分别穿过导向滑块上的直线通槽后连接在U型架的连接耳上，连接销与直线通槽之间为间隙配合。摩擦摆支座3设计位移±100mm，静摩擦系数为0.035，动摩擦系数为0.035，曲率半径为800mm，竖向承载力为1000KN，抗拔承载力为100KN。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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 (7)

1.一种适用于大吨位高位水箱的摩擦摆减振系统，其特征在于，系统包括水箱、出水管、可伸缩减振阻尼吊杆、水箱基础、摩擦摆支座、支座基础和支撑结构；所述摩擦摆支座具有抗拉拔功能；
所述支撑结构对系统提供结构支撑，所述支座基础的一端与支撑结构固定，支座基础的另一端与摩擦摆支座的下端固定，所述摩擦摆支座的上端与水箱基础固定，所述水箱置于在水箱基础的上表面；所述出水管固定连接在水箱下部并且穿过支撑结构，出水管采用可伸缩阻尼吊杆悬挂于支撑结构上，出水管与下方的排水管之间采用柔性波纹管连接。
2.如权利要求1所述的适用于大吨位高位水箱的摩擦摆减振系统，其特征在于，所述水箱为矩形钢结构，水箱主体采用钢结构冲压板，水箱内部设拉接与支撑结构，水箱的底部设型钢底座，水箱通过型钢底座放置于水箱基础之上。
3.如权利要求2所述的适用于大吨位高位水箱的摩擦摆减振系统，其特征在于，所述水箱基础采用H型钢结构的钢梁，钢梁采用水平与竖向布置，钢梁之间为刚性连接。
4.如权利要求3所述的适用于大吨位高位水箱的摩擦摆减振系统，其特征在于，所述摩擦摆支座包括上座板、滑块、抗拔限位装置和下座板；所述滑块的上下表面分别为弧形的上滑动面和下滑动面，上座板和下座板也具有与滑块相配合的弧形内凹表面，上座板和下座板通过抗拔限位装置将滑块限制在弧形内凹表面内。
5.如权利要求4所述的适用于大吨位高位水箱的摩擦摆减振系统，其特征在于，所述上座板和下座板上分别安装连接套筒，摩擦摆支座通过连接套筒实现与水箱基础和支座基础的连接。
6.如权利要求5所述的适用于大吨位高位水箱的摩擦摆减振系统，其特征在于，所述支座基础采用H型钢立柱，H型钢立柱高度满足功能及支座更换要求。
7.如权利要求6所述的适用于大吨位高位水箱的摩擦摆减振系统，其特征在于，所述出水管外部套接防水套管，防水套管位于出水管与支撑结构之间的环形间隙内。
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