CN2139150Y - 液压质量振动控制系统 - Google Patents

Abstract

一种液压质量振动控制系统，它是由液压缸、液 体管道、质量块等所组成的结构减振机构，它可有效 地将结构振动能量转移给液体和质量块，使结构的振 动能量降低50～60％相当于降低地震烈度1度，从 而可使建筑造价大幅度降低。

Description

本发明为工程结构振动控制技术

地震是世界上主要的自然灾害之一，其对建筑物的破坏而导致对人的生命和财产的损失是十分惊人的，因此现在的建筑设计中已把地震对建筑物的影响，做为主要影响因素之一而考虑进去，从而使建筑造价大幅度的提高。

为了提高建筑物的抗震能力，同时降低工程造价，各种结构振动控制技术营运而生。目前为止，在结构振动控制技术领域内，除了由外界能源对被控制对象输入能量的主动控制方法外，现主要有基底隔振、阻尼减振和吸振等。

隔振体系，主要在结构底部与基础面之间设置隔振消能装置。这种减振体系在工程上已有应用，但对宠大的建筑物需安装大量的这种耗能部件，而使建筑造价大幅度地提高。

附图1为吸振系统。如图所示，该系统中M为质量块、K为弹簧器、C为阻尼器、S为结构；当结构S振动时，质量块也产生振动，即将一部分振动能量转移给质量块，致使结构振动减小。这种体系，对较大型结构物减小振动是很有限的，且主要减小结构顶部的振动，它需要较大的质量块，由于质量块需在结构的顶部，这在实际工程中难以实现，限制了在工程中的应用。

本发明的目的，设计一种液压质量振动控制系统，以克服上述各种减振体系的种种不足。

本发明的基本原理为，将结构振动能量转移给液体和质量块。

根据设计，本系统主要包括质量块、液压缸、液体管道，由于本系统中质量块可设在结构的最底层。因此使本系统具备了很大的灵活性，从而使其在工程应用成为现实。

下面结合附图给出本发明的实施细节。

附图2为液压质量振动控制系统。

如图所示，①为单层框架所表示的任一结构。液压缸③须固定于其它刚性结构物上，这种刚性结构物可以是地下室刚性墙，也可以在建筑物外设刚性支撑、或在建筑物外设附属的低层刚性建筑物等等，其活塞②则固定于结构①上。地震时，虽然其它刚性结构物也随之运动，但由于结构①的侧向刚度远比其它刚性结构物的侧向刚度小的多，故刚性结构物的运动位移远比结构①的运动位移小的多，有时可能产生反向运动，因此活塞②可与液压缸③的缸体产生相对运动。为了实现结构振动能量转移给液体和质量块⑦，液压缸③与液压缸⑤由管道④相互串联，液压缸⑤的活塞⑥则固定于质量块⑦上。当结构①振动时与其相连的活塞②便压迫液压缸③中的液体沿管道④运动，液体进入液压缸⑤后推动活塞⑥；而使与活塞⑥相连的质量块⑦运动。当结构①往复振动时，则管道中的液体和质量块随着往复振动，致使结构振动能量传递给液体和质量块，从而使结构振动减小。

附图2所示的液压质量控制系统的振动方程可写为：

（M＋α²M＋β²M₀）

＋（C_S＋α²C） ＋KX

＝－（M－αM₂－βM₀） （t）

式中：

M－－结构①的质量

M₀－－质量块的质量

C_S－－结构的阻尼系数

K－－结构的刚度系数

m－－管道中液体质量

m₂－－水平管道中液体质量

α－－液缸③横截面积与管道④横截面积之比

β－－液缸③横截面积与液缸⑤的横截面积之比

C－－液体管路系统的阻尼

（t）－－地面运动加速度

由该方程明显可见，系统质量增大，阻尼增大、周期增大、外干扰力减小，因此结构振动会明显减小，其中α与β系数均设计为大于1的系数，α、β愈大，结构振动减小的程度也愈大，从方程中可见，在理论上可使方程右端项为零，即使：

M＝αm₂＋βM₀

在这种情况下，方程右端的干扰力为零。则结构不振动。这就意味着，我们可以人为设计α、β和M₀，而使结构振动大大减轻。

本发明构造简单、安装灵活，可置于结构的任一部位。

实施本发明可使结构的振动能量降低50～60％相当于降低地震烈度1度，从而可使建筑造价大幅度降低。

Claims (3)

1、一种液压质量振动控制系统，它包括液压缸③、液压缸⑤、液体管道④和质量块⑦，其特征在于液压缸③和液压缸⑤通过管道④相互串联。

2、如权利要求1所述液压质量振动控制系统，其特征在于液压缸③固定于其它刚性结构物上，其活塞②则固定于结构①上，液压缸⑤的活塞⑥固定于质量块⑦上。

3、如权利要求1所述液压质量振动控制系统，其特征在于所说的液压缸③的横截面积与管道④的横截面积之比α及液压缸③的横截面积和液压缸⑤的横截面积之比β均要大于1。

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