CN205875444U - 一种新型调谐液柱阻尼器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种新型调谐液柱阻尼器，以调谐液柱阻尼器为基本模型，包括两个盛装液体的倾斜容器管以及一个两端分别与倾斜容器管底端连通的盛装液体的水平容器管，两个倾斜容器管上端密封并充满气体，并用一个刚性连接管相连，水平容器管中央和两个倾斜容器管上端设置多孔板，两个倾斜容器管开设增压阀与减压阀。该装置通过调节气压、多孔板开孔率来改变阻尼器振动频率与阻尼，从而有效地降低结构水平向的振动。本实用新型设计合理、制作简单、成本低、易于控制、效率高，可以用于多高层建筑、桥梁和海洋平台等新建或已有的建筑结构的振动控制。

Description

一种新型调谐液柱阻尼器

技术领域

本实用新型涉及用于建筑、桥梁、海洋平台等结构振动控制领域的新型调谐液柱阻尼器，该发明成本低廉、设计简单、施工方便、减振效果突出，具有良好的发展前景。

背景技术

地震和风带来的严重灾害一直困扰和威胁着人类的安全和生存。如何采取经济、高效、可靠的措施抵御地震和风等动力荷载造成的损失，是当今振动控制研究的主要发展方向。传统的抗震和抗风方式是结构通过利用自身能力抵抗振动、依靠主体结构损伤耗散能量，诸如加大构件的截面尺寸、提高材料的强度等级等方法常被应用，从而满足一定的抗震要求。这种方法既不经济，又使得结构处于被动抵御地震的地位，因此传统设计是一种消极的设计方法。结构振动控制技术被认为是减轻结构地震和风振反应的有效手段。调谐液柱阻尼器(TLCD)与调谐质量阻尼器(TMD)相比具有经济、简单易行、维护费用少和减振效果好的特点。TLCD减振机理：通过调谐管内液柱的振动频率至接近或等于结构的固有频率并选定适度的液力阻尼，然后附于结构之上，则结构的部分运动能量传递给液体，引起液柱振动，从而改善结构动力状态。

TLCD在建筑结构的风振控制中得到了较为广泛的应用，但由于TLCD中液体振荡的频率只与液体长度有关，当结构的自振频率较高时，在不影响使用的条件下，很难将液体的自振频率调节到与结构的自振频率相等或接近，从而影响TLCD的减震效果。通过设计阻尼器的频率和阻尼比只能实现结构在特定振动模态下的最优减振效果，因此在外部激励、结构主振模态及固有动力特性变化时容易失调，不能充分发挥TLCD的减振效率。将TLCD倾斜的容器管密封并充满气体来提高频率应用范围，通过调节气压值来改变调谐频率，通过调节多孔板的开孔率来改变阻尼，形成一种设计安装方便的新型调谐液柱阻尼器具有重大的工程意义。

发明内容

本实用新型主要是解决现有技术所存在的技术问题：提供一种能够调整空气室气压及多孔板开孔率的新型调谐液柱阻尼器，该阻尼器的自振频率和阻尼比TLCD容易调整，扩大了频率应用范围和增强了阻尼效果且设计安装更加方便。

本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种新型调谐液柱阻尼器，包括：倾斜容器管1、水平容器管2、刚性连接管3、多孔板4、液体5、气体6、增压阀7、减压阀8、气压控制箱9和多孔板固定和调节装置10，其特征在于：两个用于盛装液体5的倾斜容器管1以及一个两端分别与所述倾斜容器管1底端连通的用于盛装液体5的水平容器管2，所述两个倾斜容器管1上端密封、充满气体6而形成密闭气室，并用一个刚性连接管3相连来保证阻尼器的稳定性，所述两个倾斜容器管1上方开设增压阀7和减压阀8，所述水平容器管2中央和所述两个倾斜容器管1上端设置多孔板4，所述多孔板4采用固定与调节装置10固定和调节。

在上述的一种新型调谐液柱阻尼器，所述倾斜容器管1为两个，所述的水平容器管2为一个，该两个倾斜容器管1的底端分别与所述水平容器管2的两端连通。

在上述的一种新型调谐液柱阻尼器，所述倾斜容器管1和水平容器管2的截面均为圆形、正方形或矩形，所述倾斜容器管1与水平容器管2的夹角大于等于45°小于等于90°。

在上述的一种新型调谐液柱阻尼器，所述倾斜容器管1密封并充满气体6，通过气压控制箱9和增压阀7输入气体，通过减压阀8释放气体从而调节气压。

在上述的一种新型调谐液柱阻尼器，所述多孔板4为3个，并用固定与调节装置10来固定和调节开孔率。

本实用新型的理论原理为：

调谐液柱阻尼器是由水平液体管和倾斜液体管及管中的液体所构成，调整水平液体管长度与倾斜液体管水头高度，可以改变液体管内液体的自振周期。此外可对水平液体管和在倾斜液体管上端增加多孔板，来增加对水流的阻力，即增加TLCD的阻力效果。由于TLCD中液体振荡的频率只与液体长度有关，使得液体管尺寸不易设计。这种新型的调谐液柱阻尼器的液体管倾斜端封闭，未扰动密闭气室的气压和体积保持恒定，受扰动后液面偏离原平衡位置，则系统所受的回复力受倾斜液体管水头高度差和密闭气室内气压变化的影响，因此自振周期与液体管长度和空气室气压有关，通过气压控制箱改变空气室气压改变TLCD的调谐频率，同时实时调整开孔率以适应不同时刻阻尼的需要。

因此，本实用新型有以下优点：

1.其自振频率比传统TLCD容易调整，具有更宽的减振频带。

2.其结构简单应用方便，倾斜液体管和水平液体管可以配合结构物在有限的空间内配置，尤其高楼屋顶都有大型储水箱，只要稍作设计改变即可为这种新型的调谐液柱阻尼器。

3.能够方便快速地调节振动频率与阻尼，使结构减振达到最优效果。

附图说明

图1是设计阻尼器的主视图。

图2是设计阻尼器的俯视图。

图中标号：1为倾斜容器管，2为水平容器管，3为刚性连接管，4为多孔板，5为液体，6为气体，7为增压阀，8为减压阀，9为气压控制箱，10为多孔板固定和调节装置。

具体实施方式

以下是结合附图所示实施例对本实用新型作进一步的说明。

实施例1：图1是本实用新型的主视图，图2是本实用新型的俯视图。由本图可见，该结构包括倾斜容器管1、水平容器管2、刚性连接管3、多孔板4、液体5、气体6、增压阀7、减压阀8、气压控制箱9和多孔板固定和调节装置10。

具体而言，本实施例新型调谐液柱阻尼器，水平容器管2中央设置多孔板4，设计开孔率达到阻尼器实时最佳阻尼比；如果需增加局部水头损失可在两个倾斜容器管1上端也设置多孔板4。多孔板4通过固定和调节装置10固定和调节开孔率。容器管截面可为圆形和矩形，多孔板形状应与容器管截面相同。两个倾斜容器管1中设置增压阀7和减压阀8，通过气压控制箱9和增压阀7输入气体，通过减压阀8释放气体从而调节气压。水平容器管1与结构固接，选择适合的倾斜液体管1与水平液体管2的夹角可有效增大阻尼器对结构控制力，并调节此夹角来适应不同的建筑物。

本发明的工作原理是：当建筑物受风荷载或地震荷载产生水平振动时，阻尼器液体管中液体受其影响产生水平晃动。液体运动的惯性力为液体质量乘以在运动方向上的绝对加速度且方向相反，液体管内液体所受到的恢复力为倾斜容器管的水位差和密闭气室内气压变化，水平液体管和倾斜液体管加装的多孔板提供液体运动的阻尼力，有效增加能量耗散。惯性力通过液体管传递为作用于结构上的控制力，从而与外冲击力相抵，这样通过改变气压调谐管内液柱的振动频率至接近结构的固有频率而达到最佳减振效果。

Claims (5)

1.一种新型调谐液柱阻尼器，包括：倾斜容器管(1)、水平容器管(2)、刚性连接管(3)、多孔板(4)、液体(5)、气体(6)、增压阀(7)、减压阀(8)、气压控制箱(9)和多孔板固定和调节装置(10)，其特征在于：两个用于盛装液体(5)的倾斜容器管(1)以及一个两端分别与所述倾斜容器管(1)底端连通的用于盛装液体(5)的水平容器管(2)，所述两个倾斜容器管(1)上端密封、充满气体(6)而形成密闭气室，并用一个刚性连接管(3)相连来保证阻尼器的稳定性，所述两个倾斜容器管(1)上方开设增压阀(7)和减压阀(8)，所述水平容器管(2)中央和所述两个倾斜容器管(1)上端设置多孔板(4)，所述多孔板(4)采用固定与调节装置(10)固定和调节。

2.根据权利要求1所述的新型调谐液柱阻尼器，其特征在于，所述倾斜容器管(1)为两个，所述的水平容器管(2)为一个，该两个倾斜容器管(1)的底端分别与所述水平容器管(2)的两端连通。

3.根据权利要求1所述的新型调谐液柱阻尼器，其特征在于，所述倾斜容器管(1)和水平容器管(2)的截面均为圆形、正方形或矩形，所述倾斜容器管(1)与水平容器管(2)的夹角大于等于45°小于等于90°。

4.根据权利要求1所述的新型调谐液柱阻尼器，其特征在于，所述倾斜容器管(1)密封并充满气体(6)，通过气压控制箱(9)和增压阀(7)输入气体，通过减压阀(8)释放气体从而调节气压。

5.根据权利要求1所述的新型调谐液柱阻尼器，其特征在于，所述多孔板(4)为3个，并用固定与调节装置(10)来固定和调节开孔率。