[發明專利]一種具有阻尼和頻率雙重調節功能的調諧氣液柱阻尼器及結構振動控制系統

有效

• 申請號: 201310408983.8
• 申請日: 2013-09-10
• 公開（公告）號: CN103669631B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發明（設計）人: 段元鋒;趙明;章紅梅;段元昌
• 申請（專利權）人: 杭州健而控科技有限公司
• 主分類號: E04B1/98
• 分類號: E04B1/98
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司33100
• 代理人: 劉曉春

技術領域

本發明涉及用于建筑、橋梁、海洋平臺、輸電塔等結構振動控制領域的具有阻尼和頻率雙重調節功能的新型調諧氣液柱阻尼器及結構振動控制系統，通過對阻尼和頻率的實時調節，實現對結構振動控制的最優效果。?

背景技術

高層建筑、大跨結構由于自身的柔度大、阻尼低等特點，容易在風、地震、使用荷載等外力作用下發生大幅振動，應用阻尼器進行結構的減振/震是行之有效的方法。?

調諧液柱阻尼器（Tuned?Liquid?Column?Damper,TLCD）是在調諧液體阻尼器基礎上發展而形成的有效的減振裝置，TLCD裝置通常做成U型，由兩個豎直段和一個水平段組成，當結構受到外力作用時，U型管內的液體發生流動或者振蕩，產生與結構振動方向相反的作用力，從而達到減振/震的目的。通過設計和調節U型管內液體長度等固有特性，可以實現對特定結構在特定振動模態下的最優減振效果。但這種傳統的TLCD的系統參數相對固定，無法針對結構不同施工階段和不同強度荷載作用做出方便快速的調節，從而無法實現最優減振/震效果。?

對傳統的TLCD進行改善，或與其他新型耗能構件相結合，具有實際工程意義。這些改進的TLCD在本領域是公知的。如：陳永祥在2004年4月7日提交的名為“螺槳控制的主動式諧調液柱阻尼器”的中國專利CN2610162Y及其Yung-Hsiang?Chen在2004年4月9日提交的“Propeller-controlled?active?tuned-liquid-column?damper（螺槳控制的主動調諧液柱阻尼器）”的美國專利US2004/0201153A1；由王修勇于2007年6月4日提交的名為“磁流變式調諧液柱阻尼器”的中國專利CN101070893A；Wang等用磁流變（MR）液代替傳統TLCD?中的水做成MR-TLCD來提高阻尼器的性能，Shum等[2]采用增壓的TLCD裝置對大跨斜拉橋在風荷載作用下的振動進行控制。?

TLCD對被控結構的減振/震性能與其固有頻率和阻尼有著密切的關系。通常，需要設計TLCD的固有頻率與結構的某一階頻率接近，同時，TLCD的阻尼也需要按照不同的頻率進行最優設計。二者相輔相成，對振動控制效果起著決定性的作用。已有的針對傳統TLCD進行的改進和研究，都只是針對頻率或者阻尼中的單一因素，未能具有雙重調節的功能，對TLCD的應用范圍和應用效果改善有限，不能實現對結構不同工況和不同荷載下的最優減振/震效果。同時，如Wang等提出的MR-TLCD對調節阻尼有良好的性能，但是其造價昂貴，而且不具備調節頻率的功能，當結構振動頻率遠離阻尼器固有頻率時，減振/震效果明顯下降；王修勇提交的專利（CN101070893A），只是在U型管水平段采用磁流變液，減少了磁流變液的用量，但由于磁流變阻尼器的強非線性特性，在實際建模和應用中具有限制，而且也不具備調節頻率的功能。因而，工程中迫切需要一種具有阻尼和頻率雙重調節功能的TLCD。?

發明內容

本發明首先所要解決的技術問題是提供一種具有頻率和阻尼雙重可調功能的調諧氣液柱阻尼器，并且具有耗能小、成本低、模型簡單、易于控制和效率高的特點。為此，本發明采用以下技術方案：?

一種新型的具有阻尼和頻率雙重調節功能的調諧氣液柱阻尼器，包括具有底部水平管段的U型管，其特征在于所述阻尼器還設有安置在U型管底部水平管段的阻尼力調節裝置、位于U型管內的在阻尼力調節裝置兩側的運動液柱以及分別作用于兩側運動液柱外端的用于改變阻尼器頻率的兩端封閉氣柱；兩端封閉氣柱連接它們的氣壓調節裝置。?

在采用上述技術方案的基礎上，本發明還可采用以下進一步的技術方案：?

U型管底部水平管段的阻尼力調節裝置采用摩擦型阻尼閥。?

U型管底部水平管段的阻尼力調節裝置采用磁流變摩擦型阻尼閥或電磁鐵摩擦型阻尼閥，通過調節磁流變摩擦型阻尼閥和電磁鐵摩擦型阻尼閥的輸入電壓或電流改變阻尼閥的阻尼力的大小。?

兩端封閉氣柱分別處在U型管的兩側豎直段。?

封閉氣柱還連接測量壓強或壓力的裝置。?

兩端封閉氣柱通過第一導管和第二導管分別接氣壓調節裝置，兩端封閉氣柱之間還通過連接導管連接；連接導管上設置第五閥來控制兩端封閉氣柱之間的導通和隔離；第一導管和第二導管上分別設置第1閥和第2閥來控制兩端封閉氣柱與其氣壓調節裝置的導通和隔離。?

所述連接導管連接在第一導管和第二導管之間，第一導管和第二導管在與連接導管連接處前分別設置第3閥和第4閥，第1閥和第2閥分別設置在第一導管和第二導管與連接導管連接處后。?