CN211523771U - 一种方柱风致振动的自吸式抑制装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种方柱风致振动的自吸式抑制装置，包括固定套装在方柱结构建筑物外的若干减振环，所述减振环沿着方柱结构建筑物的高度方向间隔设置，每个减振环均配备有顶板和底板，从而使得每个减振环与方柱结构建筑物外壁分别围成一个独立的减振腔，减振环的每个侧壁上左右间隔设置有一列进出风孔。能确保来流通过一侧的进出风孔进入中空的减振腔内，再从另一侧的进出风孔喷出，由于吹出的气流能使主旋涡向下游更远的尾流区移动并发生交替脱落，因此能大幅度降低方柱结构建筑物表面的升力脉动值、很大程度地减小方柱结构建筑物的表面阻力，结构形式简单，减振原理清晰。
Description
技术领域
本实用新型涉及工程施工技术领域，具体涉及一种专用于方柱结构建筑物的风致振动抑制装置，能降低方柱结构建筑物的风致振动。
背景技术
方柱结构建筑物是实际工程中常见的一种结构形式，例如写字楼、大跨度桥梁的桥塔和桥墩、海洋工程中的平台支柱等。气流流过方柱结构建筑物后在其周围形成绕流场，由于方柱边界层的影响，会在方柱表面产生脉动压力和切应力，两者应力沿方柱一周积分得出方柱升力和阻力值，绕流场中方柱升力频率可由公式fv＝St·U/D得到，式中St取0.15，U为来流风速，D为方柱在来流垂直方向的投影面积。方柱结构在风荷载的作用下发生振动，那么风本身也相对于振动着的方柱结构振荡，从而在方柱结构上产生脉动气动力。当脉动气动力克服方柱结构的阻尼作用而使结构产生大幅振动，即为驰振。驰振将会引发方柱结构大振幅的受迫振动，易造成建筑物材料疲劳损伤进而引发结构破坏。因此，研究并解决方柱结构建筑物风致振动问题，对于提高结构使用安全性及用户舒适度具有重要的意义。
目前，建筑物风致振动的控制主要是通过增加建筑物阻尼来实现，例如采用质量块或者是阻尼减振来实现。虽然传统的控制风振的阻尼设备能有效地发挥作用，但是设备本身重量一般占到建筑物的0.5％-3％。因此传统控制方柱结构建筑物风致振动的方法具有一定的局限性，通过改变建筑物本身外形的气动优化方式能够有效避免这些局限性。
实用新型内容
本实用新型旨在提供一种方柱结构建筑物的风致振动抑制装置，能降低方柱结构建筑物的风致振动。
为此，本实用新型所采用的技术方案为：一种方柱风致振动的自吸式抑制装置，包括固定套装在方柱结构建筑物外的若干减振环，所述减振环沿着方柱结构建筑物的高度方向间隔设置，每个减振环均配备有顶板和底板，从而使得每个减振环与方柱结构建筑物外壁分别围成一个独立的减振腔，减振环的每个侧壁上左右间隔设置有一列进出风孔。
作为上述方案的优选，所述减振环的横截面为方形，减振环的每个侧面与方柱结构建筑物的对应外壁等距。
进一步优选为，所述减振环的每个转角位置处倒圆。
进一步优选为，所述减振环四个侧面上的进出风孔均匀对称设置，进出风孔为圆孔、方孔或矩形孔。
进一步优选为，所述减振环的四个侧面之间，减振环与顶板、底板之间，顶板、底板与方柱结构建筑物外壁之间分别通过螺栓结合“L”形连接件拼接而成。
同时，本实用新型还提供了第二种方柱风致振动的自吸式抑制装置，包括固定套装在方柱结构建筑物外的若干减振环，所述减振环沿着方柱结构建筑物的高度方向间隔设置，相邻两个减振环之间设置有一个无孔环，位于顶部的减振环配备有顶板，位于底部的减振环配备有底板，从而使得所有减振环、所有无孔环与方柱结构建筑物外壁共同围成一内外壁平整的减振腔，减振环的每个侧壁上左右间隔设置有一列进出风孔。
作为上述方案的优选，所述减振环的四个侧面之间，无孔环的四个侧面之间，位于顶部的减振环与顶板之间，位于底部的减振环与底板之间，减振环与无孔环之间，顶板、底板与方柱结构建筑物外壁之间分别通过螺栓结合“L”形连接件。
另外，本实用新型还提供了第三种方柱风致振动的自吸式抑制装置，包括固定套装在方柱结构建筑物外的若干减振环，所述减振环沿着方柱结构建筑物的高度方向依次串联设置，位于顶部的减振环配备有顶板，位于底部的减振环配备有底板，从而使得所有减振环与方柱结构建筑物外壁共同围成一内外壁平整的减振腔，减振环的每个侧壁上左右间隔设置有一列进出风孔。
本实用新型还提供了第四种方柱风致振动的自吸式抑制装置，包括固定套装在方柱结构建筑物外的若干减振环，所述减振环沿着方柱结构建筑物的高度方向依次串联设置，每个减振环均配备有顶板和底板，从而使得每个减振环与方柱结构建筑物外壁分别围成一个独立的减振腔，但所有减振环的内外壁平整，减振环的每个侧壁上左右间隔设置有一列进出风孔。
本实用新型的有益效果：
(1)减振环的四个侧面均开有进出风孔，迎风面自动吸气，背风面自动吹气，在实际工程应用中，来流方向多变且不可预知，采用在方柱结构建筑物外的减振环的四个方向均匀开孔能有效地解决这一问题。
(2)采用每个减振环与方柱结构建筑物外壁分别围成一个独立的减振腔的结构形式，或者是采用所有减振环、所有无孔环与方柱结构建筑物外壁共同围成一内外壁平整的减振腔的结构形式，或者采用所有减振环与方柱结构建筑物外壁共同围成一内外壁平整的减振腔的结构形式，都能确保来流通过一侧的进出风孔进入中空的减振腔内，再从另一侧的进出风孔喷出，由于吹出的气流能使主旋涡向下游更远的尾流区移动并发生交替脱落，因此能大幅度降低方柱结构建筑物表面的升力脉动值、很大程度地减小方柱结构建筑物的表面阻力。
综上，方柱风致振动的自吸式抑制装置，结构形式简单，减振原理清晰，能够很好地减小方柱结构建筑物的风致振动。
附图说明
图1为本实用新型的第一种结构形式示意图。
图2为本实用新型的第二种结构形式示意图。
图3为本实用新型的第三种、第四种结构形式示意图。
具体实施方式
下面通过实施例并结合附图，对本实用新型作进一步说明：
实施例1：
如图1所示，一种方柱风致振动的自吸式抑制装置，主要由减振环2、顶板3、底板、“L”形连接件和螺栓组成。
若干个减振环2固定套装在方柱结构建筑物1外，减振环2沿着方柱结构建筑物1的高度方向间隔设置。每个减振环2均配备有顶板3和底板，从而使得每个减振环2与方柱结构建筑物1外壁分别围成一个独立的减振腔。减振环2的每个侧壁上左右间隔设置有一列进出风孔2a。进出风孔2a既可以作为进风口，也可以作为出风口，根据风向而定。
减振环2的横截面可以为方形，正好与方柱结构建筑物1的横截面匹配，使得减振腔呈方环形；减振环2的每个侧面与方柱结构建筑物1的对应外壁等距，使得方环形减振腔的环向厚度相等。
为方便安装，减振环2的四个侧面之间，减振环2与顶板3、底板之间，顶板3、底板与方柱结构建筑物1外壁之间分别通过螺栓结合“L”形连接件(图中未示出)拼接而成。
实施例2：
如图2所示，一种方柱风致振动的自吸式抑制装置，主要由减振环2、顶板3、底板、“L”形连接件和螺栓组成。
若干个减振环2固定套装在方柱结构建筑物1外，减振环2沿着方柱结构建筑物1的高度方向间隔设置。相邻两个减振环2之间设置有一个无孔环4。
位于顶部的减振环2配备有顶板3，位于底部的减振环2配备有底板，从而使得所有减振环2、所有无孔环3与方柱结构建筑物1外壁共同围成一内外壁平整的减振腔。减振环2的每个侧壁上左右间隔设置有一列进出风孔2a。进出风孔2a既可以作为进风口，也可以作为出风口，根据风向而定。
无孔环4与减振环2相比，除未设置进出风孔2a外，其结构形状、尺寸最好与减振环2完全一致，但高度可以不同。
减振环2的横截面可以为方形，正好与方柱结构建筑物1的横截面匹配，使得减振腔呈方环形；减振环2的每个侧面与方柱结构建筑物1的对应外壁等距，使得方环形减振腔的环向厚度相等。
为方便安装，减振环2的四个侧面之间，无孔环4的四个侧面之间，位于顶部的减振环2与顶板3之间，位于底部的减振环2与底板之间，减振环2与无孔环4之间，顶板3、底板与方柱结构建筑物1外壁之间分别通过螺栓结合“L”形连接件(图中未示出)拼接而成。
实施例3：
如图3所示，一种方柱风致振动的自吸式抑制装置，主要由减振环2、顶板3、底板、“L”形连接件和螺栓组成。
若干减振环2固定套装在方柱结构建筑物1外，减振环2沿着方柱结构建筑物1的高度方向依次串联设置。位于顶部的减振环2配备有顶板3，位于底部的减振环2配备有底板，从而使得所有减振环2与方柱结构建筑物1外壁共同围成一内外壁平整的减振腔，减振环2的每个侧壁上左右间隔设置有一列进出风孔2a。
实施例4：
如图3所示，一种方柱风致振动的自吸式抑制装置，主要由减振环2、顶板3、底板、“L”形连接件和螺栓组成。
若干减振环2固定套装在方柱结构建筑物1外的，减振环2沿着方柱结构建筑物1的高度方向依次串联设置。每个减振环2均配备有顶板3和底板，从而使得每个减振环2与方柱结构建筑物1外壁分别围成一个独立的减振腔，但所有减振环2的内外壁平整，减振环2的每个侧壁上左右间隔设置有一列进出风孔2a。
实施例2—实施例4，相比实施例1，由于所有减振腔的内外壁共面平整，减少了气流与减振腔内外壁之间的摩擦，使旋涡脱落更频繁，吹出的气流能使主旋涡向下游更远的尾流区移动并发生交替脱落，从而更有效地降低方柱表面的升力脉动值和方柱表面阻力，减振效果更好。
在实施例1—实施例4中，减振环2、无孔环4的每个转角位置处最好倒圆。另外，减振环2四个侧面上的进出风孔2a均匀对称设置，进出风孔2a为圆孔、方孔或矩形孔均可，且不限于此。
本实用新型通过在方柱结构建筑物外固定套装若干个减振环，要么是每个减振环与方柱结构建筑物外壁分别围成一个独立的减振腔的结构形式，要么是采用所有减振环、所有无孔环与方柱结构建筑物外壁共同围成一内外壁平整的减振腔的结构形式，要么采用所有减振环与方柱结构建筑物外壁共同围成一内外壁平整的减振腔的结构形式，从而降低方柱结构建筑物的风致振动。通过减振环喷出的流体改变了尾流处旋涡脱落模式，阻止在近壁区出现交替脱落的尾流旋涡，减小方柱结构所受气动力。
Claims (9)
1.一种方柱风致振动的自吸式抑制装置，其特征在于：包括固定套装在方柱结构建筑物(1)外的若干减振环(2)，所述减振环(2)沿着方柱结构建筑物(1)的高度方向间隔设置，每个减振环(2)均配备有顶板(3)和底板，从而使得每个减振环(2)与方柱结构建筑物(1)外壁分别围成一个独立的减振腔，减振环(2)的每个侧壁上左右间隔设置有一列进出风孔(2a)。
2.按照权利要求1所述的方柱风致振动的自吸式抑制装置，其特征在于：所述减振环(2)的横截面为方形，减振环(2)的每个侧面与方柱结构建筑物(1)的对应外壁等距。
3.按照权利要求2所述的方柱风致振动的自吸式抑制装置，其特征在于：所述减振环(2)的每个转角位置处倒圆。
4.按照权利要求2所述的方柱风致振动的自吸式抑制装置，其特征在于：所述减振环(2)四个侧面上的进出风孔(2a)均匀对称设置，进出风孔(2a)为圆孔、方孔或矩形孔。
5.按照权利要求2所述的方柱风致振动的自吸式抑制装置，其特征在于：所述减振环(2)的四个侧面之间，减振环(2)与顶板(3)、底板之间，顶板(3)、底板与方柱结构建筑物(1)外壁之间分别通过螺栓结合“L”形连接件拼接而成。
6.一种方柱风致振动的自吸式抑制装置，其特征在于：包括固定套装在方柱结构建筑物(1)外的若干减振环(2)，所述减振环(2)沿着方柱结构建筑物(1)的高度方向间隔设置，相邻两个减振环(2)之间设置有一个无孔环(4)，位于顶部的减振环(2)配备有顶板(3)，位于底部的减振环(2)配备有底板，从而使得所有减振环(2)、所有无孔环(3)与方柱结构建筑物(1)外壁共同围成一内外壁平整的减振腔，减振环(2)的每个侧壁上左右间隔设置有一列进出风孔(2a)。
7.按照权利要求6所述的方柱风致振动的自吸式抑制装置，其特征在于：所述减振环(2)的四个侧面之间，无孔环(4)的四个侧面之间，位于顶部的减振环(2)与顶板(3)之间，位于底部的减振环(2)与底板之间，减振环(2)与无孔环(4)之间，顶板(3)、底板与方柱结构建筑物(1)外壁之间分别通过螺栓结合“L”形连接件拼接而成。
8.一种方柱风致振动的自吸式抑制装置，其特征在于：包括固定套装在方柱结构建筑物(1)外的若干减振环(2)，所述减振环(2)沿着方柱结构建筑物(1)的高度方向依次串联设置，位于顶部的减振环(2)配备有顶板(3)，位于底部的减振环(2)配备有底板，从而使得所有减振环(2)与方柱结构建筑物(1)外壁共同围成一内外壁平整的减振腔，减振环(2)的每个侧壁上左右间隔设置有一列进出风孔(2a)。
9.一种方柱风致振动的自吸式抑制装置，其特征在于：包括固定套装在方柱结构建筑物(1)外的若干减振环(2)，所述减振环(2)沿着方柱结构建筑物(1)的高度方向依次串联设置，每个减振环(2)均配备有顶板(3)和底板，从而使得每个减振环(2)与方柱结构建筑物(1)外壁分别围成一个独立的减振腔，但所有减振环(2)的内外壁平整，减振环(2)的每个侧壁上左右间隔设置有一列进出风孔(2a)。
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| CN201922368382.4U CN211523771U (zh) | 2019-12-25 | 2019-12-25 | 一种方柱风致振动的自吸式抑制装置 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN110863612A (zh) * | 2019-12-25 | 2020-03-06 | 苏州中车建设工程有限公司 | 方柱风致振动的自吸式抑制装置 |
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2019
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