CN117167201A - 一种混合式风电塔架系统及自复位耗能支撑装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种混合式风电塔架系统及自复位耗能支撑装置，其中风电塔架系统包括由上至下依次固定连接的连接段、塔架段和摇摆耗能段，摇摆耗能段的下端与地面固定连接，摇摆耗能段包括若干个自复位耗能支撑装置、横梁及斜撑，横梁的两端都固定连接在塔架段的柱脚的下端；斜撑的上端都固定连接在塔架段的柱脚的下端，斜撑的下端相互转动连接且连接点固定在地面上以形成摇摆核心；自复位耗能支撑装置的上端与塔架段的柱脚的下端转动连接，自复位耗能支撑装置的下端与地面转动连接；本发明的耗能机制和自复位机制可充分消耗地震或强风输入的能量，减小塔架上部结构的地震反应和风振响应，提高塔架体系的冗余度和延性，提升抗震性能和抗风性能。
Description
技术领域
本发明涉及风电塔架的抗震减震技术领域，具体来讲，涉及一种混合式风电塔架系统及自复位耗能支撑装置。
背景技术
随着我国风力发电规模的急剧增长，风电场不断扩建并向地震多发的西部地区拓展，而地震和强风对风电塔架这种长周期结构的破坏是极其严重的。风电塔架冗余度和延性较低，主结构一旦发生损坏便面临严重的倒塌问题。近年来，混合式风电塔架逐渐受到广泛关注。混合式风电塔架结合了塔筒和格构式塔架的优点，克服了传统风电塔架的一些缺点，如重量大、运输困难等。申请号为CN201621040237.3的实用新型公布了一种混合式风力发电机组高塔架，该混合式风电塔架具有刚度大、抗倾覆能力强等优点，但其装置还有一定的缺陷，如抗震能力不足，没有抗震减震结构，在强风和地震作用下，塔架极易发生倒塌。因此，针对现有混合式风电塔架抗震能力不足的问题，亟需提出一种适用于高烈度地震区域的混合式风电塔架。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。例如，本发明的目的之一在于提供一种混合式风电塔架系统及自复位耗能支撑装置，以解决现有技术中风电塔架抗震能力不足，无法适应强震的技术难题。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
本发明一方面提供了一种混合式风电塔架系统，所述风电塔架系统可包括连接段、塔架段和摇摆耗能段，其中，连接段、塔架段和摇摆耗能段由上至下依次固定连接，摇摆耗能段的下端与地面固定连接，摇摆耗能段包括若干个自复位耗能支撑装置、若干根横梁及斜撑，每根横梁的两端都固定连接在塔架段的柱脚的下端；每根斜撑的上端都固定连接在塔架段的柱脚的下端，若干根斜撑的下端相互转动连接且连接点固定在地面上以形成摇摆核心；每个自复位耗能支撑装置的上端与塔架段的柱脚的下端转动连接，每个自复位耗能支撑装置的下端与地面转动连接；塔架段能够在受到地震载荷时绕摇摆核心摆动并带动若干个自复位耗能支撑装置产生拉压变形以实现减震耗能，自复位耗能支撑装置能够在卸除地震载荷后恢复至初始形状。
可选择地，所述风电塔架系统还可包括若干根拉索，每根拉索的上端与所述连接段固定连接，每根拉索的下端与地面固定连接；若干根拉索上能够施加预应力以增加所述风电塔架的稳定性。
可选择地，所述风电塔架系统还可包括塔筒，塔筒安装在所述塔架段的上端，塔筒用于与上部的风机连接。
可选择地，所述自复位耗能支撑装置可包括外套筒、内套筒和粘弹性层，内套筒穿设在外套筒内，粘弹性层设置在内套筒的外壁与外套筒的内壁之间的间隙中，粘弹性层分别与外套筒、内套筒固定连接，外套筒与内套筒之间能够发生相对轴向位移使粘弹性层剪切变形进行耗能。
可选择地，所述自复位耗能支撑装置还可包括限位板和底板，所述内套筒的一端的侧壁上沿轴向开设有若干条凹槽，若干条凹槽的一端开口以形成未封闭开槽段，底板设置在所述外套筒中，底板上开设有若干个通孔，未封闭开槽段穿过通孔将所述内套筒穿设在所述外套筒中，限位板安装在未封闭开槽段的开口处并与所述内套筒固定连接，用于将未封闭开槽段封闭形成封闭槽口，底板能够在封闭槽口中移动，所述外套筒与内套筒之间的相对位移行程被限制在封闭槽口中。
可选择地，所述自复位耗能支撑装置还可包括第一端板和第二端板，第一端板安装在所述外套筒的一端，第一端板能够与所述外套筒的端面相抵接；第二端板安装在所述外套筒的另一端，第二端板能够与所述外套筒的另一端面相抵接；所述自复位耗能支撑装置在受拉状态下能够将所述内套筒的端面抵住第二端板，并将第二端板脱离所述外套筒的另一端面；所述自复位耗能支撑装置在受压状态下能够将所述限位板抵住所述第一端板，并将第一端板脱离所述外套筒的端面。
可选择地，所述自复位耗能支撑装置还可包括若干根SMA拉索，若干根SMA拉索的两端分别与所述第一端板和所述第二端板固定连接，若干根SMA拉索能够对所述第一端板和所述第二端板施加相向的预拉力，用于将卸掉外力后的所述自复位耗能支撑装置恢复至初始状态。
本发明的另一方面提供了一种自复位耗能支撑装置，所述自复位耗能支撑装置可包括外套筒、内套筒和粘弹性层，内套筒穿设在外套筒内，粘弹性层设置在内套筒的外壁与外套筒的内壁之间的间隙中，粘弹性层分别与外套筒、内套筒固定连接，外套筒与内套筒之间能够发生相对轴向位移使粘弹性层剪切变形进行耗能。
可选择地，所述自复位耗能支撑装置还可包括限位板和底板，所述内套筒的一端的侧壁上沿轴向开设有若干条凹槽，若干条凹槽的一端开口以形成未封闭开槽段，底板设置在所述外套筒中，底板上开设有若干个通孔，未封闭开槽段穿过通孔将所述内套筒穿设在所述外套筒中，限位板安装在未封闭开槽段的开口处并与所述内套筒固定连接，用于将未封闭开槽段封闭形成封闭槽口，底板能够在封闭槽口中移动，所述外套筒与内套筒之间的相对位移行程被限制在封闭槽口中；所述自复位耗能支撑装置还包括第一端板和第二端板，第一端板安装在所述外套筒的一端，第一端板能够与所述外套筒的端面相抵接；第二端板安装在所述外套筒的另一端，第二端板能够与所述外套筒的另一端面相抵接；所述自复位耗能支撑装置在受拉状态下能够将所述内套筒的端面抵住第二端板，并将第二端板脱离所述外套筒的另一端面；所述自复位耗能支撑装置在受压状态下能够将所述限位板抵住所述第一端板，并将第一端板脱离所述外套筒的端面。
可选择地，所述自复位耗能支撑装置还可包括若干根SMA拉索，若干根SMA拉索的两端分别与所述第一端板和所述第二端板固定连接，若干根SMA拉索能够对所述第一端板和所述第二端板施加相向的预拉力，用于将卸掉外力后的所述自复位耗能支撑装置恢复至初始状态。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括以下内容中的至少一项：
1.本发明在混合式风电塔架底部引入摇摆耗能段和自复位耗能支撑装置，能够耗散各个方向输入的地震能量，起到耗能减震的效果，提高了混合式风电塔架的抗震性能。
2.摇摆耗能段中的自复位耗能支撑装置，通过耗能机制和自复位机制能够充分耗散地震和强风输入的能量和减小结构的残余变形，以减小塔架上部结构的地震反应和风振响应，提高塔架体系的冗余度和延性。
3.本发明的自复位耗能支撑装置，均采用螺栓或焊接连接，构造简单，便于组装和更换，有利于实现装配化，且具有非常好的实用性和经济性，为风电塔架在高烈度地震区域的建造提供了一种更加可靠和安全的解决方案。
4.本发明的自复位耗能支撑装置为速度相关型阻尼器，具有良好的耗能和自复位能力，可用于其他抗震减振结构，不仅可以耗散地震能量，也可以减小风振响应。
附图说明
通过下面结合附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和/或特点将会变得更加清楚，其中：
图1示出了本发明示例性实施例的混合式风电塔架系统的整体示意图。
图2示出了本发明示例性实施例的混合式风电塔架系统中的自复位耗能支撑装置的立体图。
图3示出了本发明示例性实施例的混合式风电塔架系统中的自复位耗能支撑装置的爆炸图。
图4示出了本发明示例性实施例的混合式风电塔架系统中的自复位耗能支撑装置的剖面图。
图5示出了本发明示例性实施例的自复位耗能支撑装置中的内套筒结构图。
图6示出了本发明示例性实施例的自复位耗能支撑装置中的外套筒结构图。
图7示出了本发明示例性实施例的自复位耗能支撑装置在受到拉力状态的剖面图。
图8示出了本发明示例性实施例的自复位耗能支撑装置在受到压力状态的剖面图。
附图标记说明：
1、连接段，2、塔架段，3、摇摆耗能段，31、自复位耗能支撑装置，311、第一端板，312、限位板，313、外套筒，3131、通孔，314、粘弹性层，315、内套筒，3151、未封闭开槽段，316、第二端板，317、SMA拉索，32、横梁，33、斜撑，4、拉索，5、塔筒。
具体实施方式
在下文中，将结合示例性实施例来详细说明本发明的混合式风电塔架系统及自复位耗能支撑装置。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
相关技术中，风电塔架的冗余度和延性较低，地震对风电塔架这种长周期结构的破坏是极其严重的，主结构一旦发生损坏便面临严重的倒塌问题，其存在抗震能力不足，没有抗震减震结构，在强风和地震作用下，塔架极易发生倒塌的技术缺陷。
基于此，本发明提出了一种混合式风电塔架系统及自复位耗能支撑装置，其中混合式风电塔架系统包括连接段、塔架段和摇摆耗能段，其中，连接段、塔架段和摇摆耗能段由上至下依次固定连接，摇摆耗能段的下端与地面固定连接，摇摆耗能段包括若干个自复位耗能支撑装置、若干根横梁及斜撑，每根横梁的两端都固定连接在塔架段的柱脚的下端；每根斜撑的上端都固定连接在塔架段的柱脚的下端，若干根斜撑的下端相互转动连接且连接点固定在地面上以形成摇摆核心；每个自复位耗能支撑装置的上端与塔架段的柱脚的下端转动连接，每个自复位耗能支撑装置的下端与地面转动连接；塔架段能够在受到地震载荷时绕摇摆核心摆动并带动若干个自复位耗能支撑装置产生拉压变形以实现减震耗能，自复位耗能支撑装置能够在卸除地震载荷后恢复至初始形状。
本发明在混合式风电塔架底部引入摇摆耗能段和自复位耗能支撑装置，能够耗散各个方向输入的地震能量，起到耗能减震的效果，提高了混合式风电塔架的抗震性能；摇摆耗能段中的自复位耗能支撑装置，通过耗能机制和自复位机制能够充分耗散地震和强风输入的能量和减小结构的残余变形，以减小塔架上部结构的地震反应和风振响应，提高塔架体系的冗余度和延性；本发明的自复位耗能支撑装置，均采用螺栓或焊接连接，构造简单，便于组装和更换，有利于实现装配化，且具有非常好的实用性和经济性，为风电塔架在高烈度地震区域的建造提供了一种更加可靠和安全的解决方案；本发明的自复位耗能支撑装置为速度相关型阻尼器，具有良好的耗能和自复位能力，可用于其他抗震减振结构，不仅可以耗散地震能量，也可以减小风振响应。
示例性实施例1
本示例性实施例提供了一种混合式风电塔架系统。
图1示出了本发明示例性实施例的混合式风电塔架系统的整体示意图；图2示出了本发明示例性实施例的混合式风电塔架系统中的自复位耗能支撑装置的立体图；图3示出了本发明示例性实施例的混合式风电塔架系统中的自复位耗能支撑装置的爆炸图；图4示出了本发明示例性实施例的混合式风电塔架系统中的自复位耗能支撑装置的剖面图；图5示出了本发明示例性实施例的自复位耗能支撑装置中的内套筒结构图；图6示出了本发明示例性实施例的自复位耗能支撑装置中的外套筒结构图；图7示出了本发明示例性实施例的自复位耗能支撑装置在受到拉力状态的剖面图；图8示出了本发明示例性实施例的自复位耗能支撑装置在受到压力状态的剖面图。
如图1至图8中所示，本示例性实施例所述的混合式风电塔架系统可包括连接段1、塔架段2和摇摆耗能段3，其中，连接段1、塔架段2和摇摆耗能段3由上至下依次固定连接，具体地，连接段1的下端可通过螺栓与塔架段2的上端固定连接，塔架段2的下端可通过螺栓与摇摆耗能段3的上端固定连接，摇摆耗能段3的下端可通过螺栓与地面固定连接；但本发明不限于此，连接段1、塔架段2和摇摆耗能段3之间也可通过除螺栓连接之外的其他方式连接，本发明对此不作具体限定。
在本实施例中，摇摆耗能段3可包括多个自复位耗能支撑装置31，例如，自复位耗能支撑装置31的数量可为4个，4个自复位耗能支撑装置31的上端可分别通过铰接的方式安装在塔架段2的4个柱脚的下端，4个自复位耗能支撑装置31的下端均可通过铰接的方式安装在地面上，其两端铰接的方式可保证作用在自复位耗能支撑装置31上的载荷仅为轴向力；摇摆耗能段3还可包括多根横梁32及斜撑33，例如，横梁32的数量可为6根，斜撑33的数量有4根，其中每根横梁32的两端都可通过螺栓固定连接在塔架段2的柱脚的下端，具体地，其中4根横梁32的两端分别与相邻的塔架段2的柱脚连接，另外2根横梁32的两端分别与对角的塔架段2的柱脚连接；但本发明不限于此，自复位耗能支撑装置31与塔架段2和地面的连接方式不限于铰接，也可为其他转动连接方式；横梁32与塔架段2的柱脚的连接方式也可为除螺栓之外的其他固定连接方式；自复位耗能支撑装置31的类型可为其他形式的自复位耗能装置，自复位耗能支撑装置31和横梁32的数量也可为其他任意数量，本发明对此不作具体限定。
可选择地，4根斜撑33的上端可分别通过螺栓与塔架段2的4个柱脚的下端相连，4根斜撑的下端可通过铰接连接在一起，形成万向铰且4根斜撑的下端的连接点(即该万向铰)固定设置在地面上，使得4根斜撑均与地面形成小于90度的夹角，该连接点(即万向铰)可作为整个混合式风电塔架系统的摇摆核心，当所述混合式风电塔架系统遭受任意方向的地震灾害时，塔架段2及其上部的构件可绕4根斜撑的下端形成的摇摆核心在一定范围内摆动，摆动的同时可带动摇摆耗能段3中的4个自复位耗能支撑装置31产生拉压变形，从而使自复位耗能支撑装置31中的粘弹性层314发生剪切变形以及SMA拉索受拉变形，实现耗能减震的作用，以减小塔架段2及其上部构件所受到的地震载荷，保护所述混合式风电塔架系统整体不受地震损害，提升抗震性能；同时，自复位耗能支撑装置31还具有自复位功能，在地震发生后，所述混合式风电塔架系统所受到的地震载荷卸除之后，SMA拉索可利用其材料的超弹性和预拉力使自复位耗能支撑装置31恢复到地震前的初始形状，实现自复位功能，以保持所述混合式风电塔架系统的整体形状不变；但本发明不限于此，斜撑33的数量也可为其他任意数量，斜撑33与塔架段2及地面之间也可为其他连接方式，本发明对此不作具体限定。
在本实施例中，所述混合式风电塔架系统还可包括4根拉索4，4根拉索4的上端都可与连接段1连接，4根拉索4的下端都可与地面连接，每根拉索4上都可施加一定的预应力，也就是施加张力将所述混合式风电塔架系统整体在地面上进行稳固，使摇摆耗能装置始终处于工作状态，另外，预应力拉索还可以提高塔架体系的刚度和抗疲劳性，从而可进一步提升所述混合式风电塔架系统在地震及强风中的稳定性；但本发明不限于此，拉索4的数量也可为其他任意数量，拉索4与连接段1及地面之间可为任意连接方式，只要能够起到稳固塔架的作用即可，本发明对此不作具体限定。
在本实施例中，所述混合式风电塔架系统还可包括塔筒5，塔筒5可安装在塔架段2及连接段1的上端，塔筒5可作为用于连接上部构件(如风机或扇叶)与塔架段2之间的连接部件，其下端可连接在连接段1或塔架段2的上端，其上端可连接在(如风机或扇叶)的下端；塔筒5与其下端的连接段1或塔架段2之间可为任意固定连接方式；塔筒5与其上端的上部构件之间也可为任意固定连接方式，本发明对此不作具体限定。
本示例性实施例提供了一种自复位耗能支撑装置31，其结构示意图如图2至图8中所示，该自复位装置也可更换为其他类型的自复位耗能支撑装置，本实施例仅提供一种可用的形式，只要具备自复位和耗能机制的阻尼器均可。
在本实施例中，自复位耗能支撑装置31可包括内套筒315、外套筒313和粘弹性层314，其中内套筒315穿设在外套筒313中，内套筒315与外套筒313之间形成有间隙，粘弹性层314可设置在内套筒315的外壁与外套筒313的内壁之间的间隙中，粘弹性层314可分别与外套筒313、内套筒315固定连接，外套筒313与内套筒315之间能够发生相对轴向位移使粘弹性层314剪切变形进行耗能。
可选择地，粘弹性层314可为圆筒状结构，粘弹性层314可为速度相关型材料，可在不同加载频率下表现出不同的承载强度和耗能特性，可根据需求选择粘弹性层314的具体材料，本发明对此不作具体限定。
在本实施例中，自复位耗能支撑装置31还可包括限位板312和底板，内套筒315的一端的侧壁上可沿轴向开设有若干条凹槽，若干条凹槽的一端开口可形成未封闭开槽段3151，底板设置在外套筒313中，底板上开设有若干个通孔3131，若干个通孔3131可与未封闭开槽段3151上形成的凸棱一一对应，未封闭开槽段3151可穿过通孔3131将内套筒315穿设在外套筒313中，限位板312安装在未封闭开槽段3151的开口处并与内套筒315固定连接，可用于将未封闭开槽段3151的开口封闭形成封闭槽口，底板可在封闭槽口中移动，外套筒313与内套筒315之间的相对位移行程可被限制在封闭槽口中，也就是说，内套筒的未封闭开槽段3151可穿过外套筒的底板上的通孔3131与限位板312固定连接形成封闭槽口，使外套筒313在封闭槽口范围内移动，而不脱离封闭槽口。
可选择地，所述限位板312与所述内套筒315可通过螺栓或焊接或其他方式进行固定连接，本发明对此不作具体限定。
在本实施例中，所述自复位耗能支撑装置31还可包括第一端板311和第二端板316，第一端板311可安装在外套筒313的一端，第一端板311可与外套筒313的端面相抵接；第二端板316可安装在外套筒313的另一端，第二端板可与外套筒313的另一端面相抵接。
在初始状态下，底板可位于封闭槽口的中间位置，当所述自复位耗能支撑装置在受拉状态下时，内套筒315可朝向第二端板316的方向移动，内套筒315的端面可抵住第二端板316，使第二端板316随内套筒315共同沿轴向移动，同时可使第二端板316与外套筒313的端面分离；当所述自复位耗能支撑装置在受压状态下时，内套筒315可朝向第一端板311的方向移动，限位板312可抵住第一端板311，使第一端板311和限位板312随内套筒315共同沿轴向移动，同时可使第一端板311与外套筒313的端面分离。
在本实施例中，所述自复位耗能支撑装置31还可包括若干根SMA拉索317，若干根SMA拉索317的两端可分别与第一端板311和第二端板316固定连接，若干根SMA拉索可对第一端板311和第二端板316施加相向的预拉力，可将卸掉外力后的所述自复位耗能支撑装置恢复至初始状态。
可选择地，SMA拉索317可依次穿过限位板312、外套筒313和内套筒315上的开孔，并施加一定的预拉力锚固在所述第一端板311和第二端板316上，SMA拉索317具有耗能和自复位功能，加载时SMA拉索317始终处于受拉状态，可与粘弹性层314共同耗能，大大提高支撑的耗能能力，卸载时SMA拉索317可利用材料的超弹性特性和预拉力使支撑回到初始状态，实现自复位功能。
可选择的，SMA拉索317的数量、粘弹性层314的长度以及内套筒的未封闭开槽段3151的长度可根据实际的受力和变形情况进行调整，本发明对此不作具体限定。
可选择的，SMA拉索317可采用其他超弹性材料进行代替，如预应力筋，本发明对此不作具体限定。
本示例性实施例所述的混合式风电塔架系统的减震耗能原理详细描述如下：
当所述混合式风电塔架系统遭遇强震时，塔架段2及其上部构件可绕斜撑33下端形成的摇摆核心在有限范围内摆动，并将地震载荷施加到自复位耗能支撑装置31上，使自复位耗能装置产生拉压变形。
若假定外套筒313固定不动，当自复位耗能支撑装置31的两端受到向外的拉力，且该拉力大小超过SMA拉索317上的预拉力时，则内套筒315将带动第二端板316向外移动，而外套筒313另一端的第一端板311被固定的外套筒313所抵住，不能移动，此时四根SMA拉索317会因为第一端板和第二端板的相对移动而伸长，从而提供耗能能力。同时，由于外套筒313与内套筒315产生相对位移，使中间的粘弹性层314发生剪切变形，从而发挥耗能作用。
相反地，当自复位耗能支撑装置31的两端受到向内的压力，且该压力大小超过SMA拉索317上的预拉力时，则内套筒315将抵住第一端板311向外移动，而外套筒313另一端的第二端板316被固定的外套筒313所抵住，不能移动，此时四根SMA拉索317会因为第一端板和第二端板的相对移动而伸长，从而提供耗能能力。同时，由于外套筒313与内套筒315产生相对位移，使中间的粘弹性层314发生剪切变形，从而发挥耗能作用。
如上所述，自复位耗能支撑装置31在受拉和受压状态下，四根SMA拉索始终处于拉伸状态，当自复位耗能支撑装置31上所受载荷卸掉后，SMA拉索317利用材料的超弹性特性和预拉力使支撑回到初始状态，实现自复位功能。
示例性实施例2
本示例性实施例提供了一种自复位耗能支撑装置。
本示例性实施例所述的自复位耗能支撑装置可应用在示例性实施例1中所述的混合式风电塔架系统中，也可应用在除了示例性实施例1所述的混合式风电塔架系统之外的其他装置或应用场景中，本发明对此不作具体限定。
本示例性实施例所述的自复位耗能支撑装置与示例性实施例1所述的混合式风电塔架系统中包括的自复位耗能支撑装置的结构和工作原理一致，故此处不再赘述。
综上所述，本发明在混合式风电塔架底部引入摇摆耗能段和自复位耗能支撑装置，能够耗散各个方向输入的地震能量，起到耗能减震的效果，提高了混合式风电塔架的抗震性能；摇摆耗能段中的自复位耗能支撑装置，通过耗能机制和自复位机制能够充分耗散地震和强风输入的能量和减小结构的残余变形，以减小塔架上部结构的地震反应和风振响应，提高塔架体系的冗余度和延性；本发明的自复位耗能支撑装置，均采用螺栓或焊接连接，构造简单，便于组装和更换，有利于实现装配化，且具有非常好的实用性和经济性，为风电塔架在高烈度地震区域的建造提供了一种更加可靠和安全的解决方案；本发明的自复位耗能支撑装置为速度相关型阻尼器，具有良好的耗能和自复位能力，可用于其他抗震减振结构，不仅可以耗散地震能量，也可以减小风振响应。
尽管上面已经结合示例性实施例及附图描述了本发明，但是本领域普通技术人员应该清楚，在不脱离权利要求的精神和范围的情况下，可以对上述实施例进行各种修改。
Claims (10)
1.一种混合式风电塔架系统，其特征在于，所述风电塔架系统包括连接段、塔架段和摇摆耗能段，其中，
连接段、塔架段和摇摆耗能段由上至下依次固定连接，摇摆耗能段的下端与地面固定连接，摇摆耗能段包括若干个自复位耗能支撑装置、若干根横梁及斜撑，每根横梁的两端都固定连接在塔架段的柱脚的下端；每根斜撑的上端都固定连接在塔架段的柱脚的下端，若干根斜撑的下端相互转动连接且连接点固定在地面上以形成摇摆核心；每个自复位耗能支撑装置的上端与塔架段的柱脚的下端转动连接，每个自复位耗能支撑装置的下端与地面转动连接；
塔架段能够在受到地震载荷时绕摇摆核心摆动并带动若干个自复位耗能支撑装置产生拉压变形以实现减震耗能，自复位耗能支撑装置能够在卸除地震载荷后恢复至初始形状。
2.根据权利要求1所述的混合式风电塔架系统，其特征在于，所述风电塔架系统还包括若干根拉索，每根拉索的上端与所述连接段固定连接，每根拉索的下端与地面固定连接；若干根拉索上能够施加预应力以增加所述风电塔架的稳定性。
3.根据权利要求1所述的混合式风电塔架系统，其特征在于，所述风电塔架系统还包括塔筒，塔筒安装在所述塔架段的上端，塔筒用于与上部的风机连接。
4.根据权利要求1所述的混合式风电塔架系统，其特征在于，所述自复位耗能支撑装置包括外套筒、内套筒和粘弹性层，内套筒穿设在外套筒内，粘弹性层设置在内套筒的外壁与外套筒的内壁之间的间隙中，粘弹性层分别与外套筒、内套筒固定连接，外套筒与内套筒之间能够发生相对轴向位移使粘弹性层剪切变形进行耗能。
5.根据权利要求4所述的混合式风电塔架系统，其特征在于，所述自复位耗能支撑装置还包括限位板和底板，所述内套筒的一端的侧壁上沿轴向开设有若干条凹槽，若干条凹槽的一端开口以形成未封闭开槽段，底板设置在所述外套筒中，底板上开设有若干个通孔，未封闭开槽段穿过通孔将所述内套筒穿设在所述外套筒中，限位板安装在未封闭开槽段的开口处并与所述内套筒固定连接，用于将未封闭开槽段封闭形成封闭槽口，底板能够在封闭槽口中移动，所述外套筒与内套筒之间的相对位移行程被限制在封闭槽口中。
6.根据权利要求5所述的混合式风电塔架系统，其特征在于，所述自复位耗能支撑装置还包括第一端板和第二端板，第一端板安装在所述外套筒的一端，第一端板能够与所述外套筒的端面相抵接；第二端板安装在所述外套筒的另一端，第二端板能够与所述外套筒的另一端面相抵接；
所述自复位耗能支撑装置在受拉状态下能够将所述内套筒的端面抵住第二端板，并将第二端板脱离所述外套筒的另一端面；所述自复位耗能支撑装置在受压状态下能够将所述限位板抵住所述第一端板，并将第一端板脱离所述外套筒的端面。
7.根据权利要求6所述的混合式风电塔架系统，其特征在于，所述自复位耗能支撑装置还包括若干根SMA拉索，若干根SMA拉索的两端分别与所述第一端板和所述第二端板固定连接，若干根SMA拉索能够对所述第一端板和所述第二端板施加相向的预拉力，用于将卸掉外力后的所述自复位耗能支撑装置恢复至初始状态。
8.一种自复位耗能支撑装置，其特征在于，所述自复位耗能支撑装置包括外套筒、内套筒和粘弹性层，内套筒穿设在外套筒内，粘弹性层设置在内套筒的外壁与外套筒的内壁之间的间隙中，粘弹性层分别与外套筒、内套筒固定连接，外套筒与内套筒之间能够发生相对轴向位移使粘弹性层剪切变形进行耗能。
9.根据权利要求8所述的自复位耗能支撑装置，其特征在于，所述自复位耗能支撑装置还包括限位板和底板，所述内套筒的一端的侧壁上沿轴向开设有若干条凹槽，若干条凹槽的一端开口以形成未封闭开槽段，底板设置在所述外套筒中，底板上开设有若干个通孔，未封闭开槽段穿过通孔将所述内套筒穿设在所述外套筒中，限位板安装在未封闭开槽段的开口处并与所述内套筒固定连接，用于将未封闭开槽段封闭形成封闭槽口，底板能够在封闭槽口中移动，所述外套筒与内套筒之间的相对位移行程被限制在封闭槽口中；
所述自复位耗能支撑装置还包括第一端板和第二端板，第一端板安装在所述外套筒的一端，第一端板能够与所述外套筒的端面相抵接；第二端板安装在所述外套筒的另一端，第二端板能够与所述外套筒的另一端面相抵接；
所述自复位耗能支撑装置在受拉状态下能够将所述内套筒的端面抵住第二端板，并将第二端板脱离所述外套筒的另一端面；所述自复位耗能支撑装置在受压状态下能够将所述限位板抵住所述第一端板，并将第一端板脱离所述外套筒的端面。
10.根据权利要求9所述的自复位耗能支撑装置，其特征在于，所述自复位耗能支撑装置还包括若干根SMA拉索，若干根SMA拉索的两端分别与所述第一端板和所述第二端板固定连接，若干根SMA拉索能够对所述第一端板和所述第二端板施加相向的预拉力，用于将卸掉外力后的所述自复位耗能支撑装置恢复至初始状态。
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