[發明專利]擺式氣彈模型及氣彈模型測震風洞試驗方法

有效

• 申請號: 201210327963.3
• 申請日: 2012-09-07
• 公開（公告）號: CN102853989A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 何山;武利會;楊國斌;鄭金杯;劉高;張虎;劉寶強;樊友平
• 申請（專利權）人: 廣東電網公司佛山供電局;武漢大學
• 主分類號: G01M9/08
• 分類號: G01M9/08;G01M9/06
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 曾旻輝

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技術領域

本發明涉及一種建筑工程結構抗風設計試驗技術，具體來說，特別是涉及一種進行風洞試驗的擺式氣彈模型及氣彈模型測震風洞試驗方法。

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背景技術

近年來，隨著建筑高度的增加和輕質高強材料的運用，使得高層建筑的風振響應越來越顯著，因此對其結構抗風設計的要求非常高，必須準確把握其氣動彈性效應。

輸電塔作為一種高層建筑，是典型的風敏感結構，在風荷載作用下倒塔斷線的事故時有發生。而作為電力傳輸的重要載體，輸電塔的安全性是我國經濟又好又快發展的重要保障，因此優良的抗風設計對輸電塔機構非常重要。

風洞試驗是測試結構設計好壞的重要試驗手段，目前的風洞試驗方法包括剛性模型測力試驗與氣彈模型測振風洞試驗。氣彈模型又包括擺式氣彈模型和全氣彈模型，其中全氣彈模型由于設計和制作十分復雜，耗時耗力，應用起來十分復雜，使用不多；而擺式氣彈模型由于制作相對簡單，是目前一種廣泛使用的氣彈模型設置及制作方法。然而現有的擺式氣彈模型將結構X軸向、Y軸向和扭轉向的振動均采用同一層彈簧來控制，由于彈簧之間的受力不均勻性，其各軸向的振動相互耦合，無法保證試驗的準確性。

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發明內容

基于此，本發明在于克服現有技術中，擺式氣彈模型各軸向的振動相互耦合，無法保證試驗準確性的缺陷，本發明的目的是提供一種擺式氣彈模型，該模型可以得到更準確的試驗結果。本發明的另一目的是提供一種氣彈模型測震風洞試驗方法，該方法使各軸向振動相互不耦合，可以得到更準確的試驗結果。

為實現本發明目的，提供以下技術方案：

本發明提供一種擺式氣彈模型，其技術方案如下：該擺式氣彈模型包括高層建筑剛性模型、剛性支桿、支架；所述高層建筑剛性模型安裝于豎直設置的剛性支桿上端，且位于支架上方；還包括水平設置于支架上的扭轉向振動層、X軸向振動層和Y軸向振動層；所述扭轉向振動層包括第一彈簧和連接架，所述第一彈簧為兩條，平行設置；所述連接架為對角線由剛性桿連接的方形框，所述連接架通過方形框對角線的兩個頂點分別連接兩條第一彈簧，所述第一質量塊為兩個，分別固定于方形框其余兩個頂點上，所述剛性支桿連接于方形框中兩條剛性桿連接的對角線交叉點；所述X軸向振動層包括沿X軸方向設置的第二彈簧，其沿X軸向的兩端均固定于支架上，中部連接剛性支桿；所述Y軸向振動層包括沿Y軸方向設置的第三彈簧，其沿Y軸向的兩端均固定于支架上，中部連接剛性支桿。

使用該擺式氣彈模型進行試驗時，由于扭轉向振動層控制扭轉向的振動，X軸向振動層控制X軸向的振動，Y軸向振動層控制Y軸向的振動，各振動層之間并不相互干擾，因此，其X軸向、Y軸向和扭轉向的振動并不相互耦合，并且扭轉向的振動由連接架控制，僅在扭轉向振動，不產生X軸向或Y軸向的振動，可獲得準確的試驗結果。

下面對進一步技術方案進行說明：

在一些實施例中，所述X軸向振動層還包括滑道一；所述第二彈簧為兩條，在水平面上平行設置；所述滑道一連接兩條第二彈簧，并與第二彈簧垂直；所述剛性支桿穿過滑道一，并與滑道一滑動配合；所述Y軸向振動層還包括滑道二；所述第三彈簧為兩條，在水平面上平行設置；所述滑道二連接兩條第三彈簧，并與第三彈簧垂直；所述剛性支桿穿過滑道二，并與滑道二滑動配合。使各振動層能夠獲得持續穩定的振動同時，還可以使剛性支桿在滑道一中滑動，保證其左右方向的運動不受限制，并使剛性支桿在滑道二中滑動，保證其前后方向的運動不受限制。

在一些實施例中，所述滑道一為兩條平行設置的軌道，滑道二也為兩條平行設置的軌道。結構簡單，剛性支桿由兩條軌道中間穿過，且由兩條軌道限位，使其相對于軌道僅作左右或前后方向的滑動。

在一些實施例中，還包括套裝于剛性支桿上的軸承一、軸承二和軸承三，所述軸承一和軸承二分別設于滑道一和滑道二內；所述軸承三位于高層建筑剛性模型與支架之間。將該模型安裝至風場中進行風洞試驗時，將軸承三安裝于高層建筑剛性模型與支架之間，即風場底板處，保證振動阻尼，減少剛性支桿與風場底板之間的摩擦產生的耗能。同樣，軸承一和軸承二用于保證剛性支桿扭轉向振動不受影響和阻礙。

在一些實施例中，還包括與滑道二連接的第二質量塊和與滑道三連接的第三質量塊，所述第二質量塊位于滑道二所在豎直平面外，所述第三質量塊位于滑道三所在豎直平面外。通過調節質量塊的質量來設計調節X軸向和Y軸向的振動。

在一些實施例中，還包括位于剛性支桿下方的油阻尼裝置，所述剛性支桿下端伸入該油阻尼裝置的阻尼油中。從而獲得適當的結構阻尼比。