[實(shí)用新型]基于調(diào)諧質(zhì)量阻尼器和拉索的自復(fù)位海洋平臺(tái)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201420108501.7
• 申請(qǐng)日: 2014-03-11
• 公開（公告）號(hào): CN203755278U
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張紀(jì)剛;牛群;蘇銳;溫琦;王劍閣;胡先坤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 青島理工大學(xué)
• 主分類號(hào): E02B17/00
• 分類號(hào): E02B17/00
• 代理公司: 青島發(fā)思特專利商標(biāo)代理有限公司 37212
• 代理人: 萬桂斌

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種建筑結(jié)構(gòu)體系，尤其涉及一種海洋平臺(tái)用的建筑結(jié)構(gòu)體系。

背景技術(shù)

建筑物在外力（地震）作用下，結(jié)構(gòu)變形集中、耗能能力差，容易引起倒塌，這在歷次地震中屢見不鮮。近海海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)通常處于30-300米水深的海域內(nèi)，成年累月的遭受風(fēng)、浪、海流等載荷的作用，甚至遭受地震、浮冰、海嘯等突發(fā)外力的影響，因此，近海平臺(tái)的惡劣環(huán)境造成了平臺(tái)結(jié)構(gòu)的可靠性和安全性問題。鑒于深海海洋平臺(tái)系泊技術(shù)中的張緊索系泊系統(tǒng)，采用系泊纜索將平臺(tái)直接固定在海底，有效地減小平臺(tái)在各種載荷作用下的水平偏移量以及扭轉(zhuǎn)偏移量。

結(jié)構(gòu)耗能減振技術(shù)是在結(jié)構(gòu)中設(shè)置一些耗能裝置以達(dá)到隔離、調(diào)諧、吸能、耗能減振的目的，通過在平臺(tái)內(nèi)部設(shè)置耗能器，耗散能量，從而減小結(jié)構(gòu)的振動(dòng)。

調(diào)諧質(zhì)量阻尼器（縮寫TMD）由質(zhì)量塊、彈簧與阻尼器構(gòu)成。由質(zhì)量塊將其振動(dòng)頻率調(diào)整至主結(jié)構(gòu)頻率附近，改變結(jié)構(gòu)共振特性，以達(dá)到減振目的。質(zhì)量調(diào)諧阻尼器的主要工作原理是結(jié)構(gòu)受到振動(dòng)作用時(shí)，通過微小的外部能源，調(diào)整半主動(dòng)控制系統(tǒng)的剛度或者阻尼，使結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性改變，以減小結(jié)構(gòu)的振動(dòng)反應(yīng)。

通常先測(cè)定主結(jié)構(gòu)的自振頻率，把調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的自振頻率調(diào)整為大約與主結(jié)構(gòu)相同，并附加適當(dāng)阻尼，在外界激勵(lì)作用下，使主結(jié)構(gòu)以及調(diào)諧質(zhì)量阻尼器發(fā)生共振，調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的慣性力反作用于主結(jié)構(gòu)，起到減振的作用。調(diào)諧質(zhì)量阻尼器在控制風(fēng)荷載和行人荷載方面有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，近年來也有學(xué)者將調(diào)諧質(zhì)量阻尼器應(yīng)用于地震控制當(dāng)中，但是其自振周期較長，控制頻帶較窄。

由于海洋平臺(tái)所處的海洋環(huán)境，常年處于風(fēng)荷載的作用下，而且平臺(tái)上的各種采油設(shè)備工作強(qiáng)度高，平臺(tái)長期受到內(nèi)部機(jī)械振動(dòng)的影響，然而波浪荷載、風(fēng)荷載和機(jī)械荷載的振動(dòng)頻率相對(duì)單一，因此安裝調(diào)諧質(zhì)量阻尼器也是海洋平臺(tái)振動(dòng)控制的有效措施。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的技術(shù)效果能夠提供一種基于調(diào)諧質(zhì)量阻尼器和拉索的自復(fù)位海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)體系，用簡(jiǎn)單方便的措施有效地解決現(xiàn)有近海海洋平臺(tái)的振動(dòng)變形問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：其包括平臺(tái)、拉索，所述平臺(tái)底端固定設(shè)置在地基上；所述拉索為預(yù)應(yīng)力拉索，所述拉索的一端與平臺(tái)側(cè)面連接，另一端固接于地基。

采用預(yù)應(yīng)力拉索將海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)與海底相連，通過預(yù)應(yīng)力拉索施加給海洋平臺(tái)一個(gè)向下的作用力，可以消除海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)的高階模態(tài)振型，削弱平臺(tái)的扭轉(zhuǎn)變形，添加拉索是一種安全可靠、經(jīng)濟(jì)適用、施工方便、構(gòu)造簡(jiǎn)單的減振和控制變形措施。

平臺(tái)上設(shè)置調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，調(diào)諧質(zhì)量阻尼器設(shè)置在平臺(tái)頂部，可以將海洋平臺(tái)上的設(shè)施改造為調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，利用調(diào)諧質(zhì)量阻尼器將振動(dòng)頻率調(diào)整至主結(jié)構(gòu)頻率附近，改變結(jié)構(gòu)共振特性，以達(dá)到減振效果。針對(duì)第一自振頻率進(jìn)行結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制，該設(shè)施可以通過參數(shù)優(yōu)化，通過改變結(jié)構(gòu)共振特性，而達(dá)到減振效果。所述的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器包括質(zhì)量塊、彈簧、阻尼器和固定件，質(zhì)量塊與固定件之間分別設(shè)有彈簧、阻尼器。

所述拉索至少設(shè)置四根。

所述拉索采用鋼索或者合成纖維繩，鋼索的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，且易磨損、易扭結(jié)，易被海水腐蝕以及發(fā)生疲勞破壞。相比于鋼索，合成纖維繩質(zhì)量輕，具有浮力-重力中和的特性，可有效地降低平臺(tái)負(fù)載。而且合成纖維繩不易磨損、壽命較長、張力范圍大，不需要像鋼索一樣進(jìn)行防腐處理，其強(qiáng)度高、模量也高。

本實(shí)用新型的基于調(diào)諧質(zhì)量阻尼器和拉索的自復(fù)位海洋平臺(tái)，用簡(jiǎn)單方便的措施有效地解決現(xiàn)有近海海洋平臺(tái)的振動(dòng)變形問題。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的實(shí)施例1結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型的實(shí)施例2結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實(shí)用新型的實(shí)施例3結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實(shí)用新型的實(shí)施例4結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1-平臺(tái)；2-拉索；3-質(zhì)量塊；4-彈簧；5-阻尼器；6-固定件。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

如圖1所示，本實(shí)用新型的自復(fù)位海洋平臺(tái)包括平臺(tái)1、拉索2，所述平臺(tái)1底端固定設(shè)置在地基上；所述拉索2為預(yù)應(yīng)力拉索，所述拉索2的一端與平臺(tái)1側(cè)面連接，另一端固接于地基。

拉索2與平臺(tái)1的四個(gè)側(cè)面連接，每面設(shè)置一條拉索2。拉索2為預(yù)應(yīng)力拉索，材料采用鋼索或合成纖維繩。拉索2可選用自復(fù)位能力較好的形狀記憶合金材質(zhì)。

實(shí)施例2