[發明專利]可實時調節阻尼的調頻液柱阻尼器

在審

• 申請號: 201710859667.0
• 申請日: 2017-09-21
• 公開（公告）號: CN107905605A
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發明（設計）人: 周廣東;廖慧;謝美希;王家超
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: E04H9/02
• 分類號: E04H9/02;E04B1/98
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙)32204
• 代理人: 楊曉莉

技術領域

本發明屬于土木工程結構振動控制技術，具體涉及一種用于減小建筑物振動的可實時調節阻尼的調頻液柱阻尼器。

背景技術

我國位于環太平洋地震帶與歐亞地震帶之間，受太平洋板塊、印度板塊和菲律賓海板塊的擠壓，地震活動十分頻繁。20世紀以來，中國發生6級以上地震近800次，遍布21個省和4個直轄市。同時，我國有著漫長的海岸線，絕大部分濱海城市處于臺風直接侵襲的范圍，是世界上受臺風影響最嚴重的國家之一，平均每年就有8次臺風登陸。近年來，一大批超高層建筑在全國各地陸續興建，對國家和地區經濟的發展起著不可或缺的作用。超高層建筑具有高柔性，在地震和強風作用下，極易產生較大的振動，不僅影響建筑的正常使用甚至可能造成結構的突然倒塌。因此，如何減小高層建筑結構在地震和強風作用下的振動，成為確保建筑安全的重要問題。

調頻液柱阻尼器包含一個內部充水的U型等截面管狀剛性水箱和一個設置在管狀剛性水箱水平段內的橫隔板，橫隔板上設置小孔，U型等截面管狀剛性水箱下部與結構固定。當結構由于外荷載作用而產生水平向振動時，也會帶動水箱內的水晃動。水箱內的水由于晃動而流過橫隔板上的小孔時，由于截面突然變化而產生阻尼，這種阻尼可以耗散結構的振動能量，進而減小結構的振動。同時，水晃動產生的水平慣性力作用于水箱側壁，且其方向與結構水平振動的方向相反，此慣性力可減小結構的振動。相比于其他減振裝置，調頻液柱阻尼器具有成本低廉、施工方便、無需外部能源輸入、響應速度快、水箱內的水還可作為消防使用等優點，是一種性能優良的減振器。

調頻液柱阻尼器橫隔板上小孔對于調頻液柱阻尼器的減振效果至關重要，不僅控制著調頻液柱阻尼器提供的阻尼，還影響著調頻液柱阻尼器提供的慣性力。然而，已有的調頻液柱阻尼器橫隔板上的小孔大小固定，不能根據結構振動的大小進行調節，難以保證調頻液柱阻尼器在各種情況下均有很好的減振效果，不能滿足高層建筑振動控制的要求。為了保障高層建筑在強風以及地震作用下的安全，急需一種能夠根據高層建筑結構振動大小而自動實時調節橫隔板小孔大小的調頻液柱阻尼器。

發明內容

發明目的：針對現有技術的上述缺陷，本申請提供了一種可以根據結構振動的大小實時調節調頻液柱阻尼器阻尼的大小，從而減小結構在地震和強風作用下振動的調頻液柱阻尼器。

技術方案：本發明所述的一種可實時調節阻尼的調頻液柱阻尼器，包括：等截面U型管狀水箱，水箱內裝有液體，所述水箱豎直段內部靠近上端開口處設有左格柵和右格柵，所述水箱水平段內部重疊設有大小一致的固定橫隔板和活動橫隔板，所述固定橫隔板和活動橫隔板上分布有一一對應的小孔；所述活動橫隔板從水箱水平段上表面插入，可上下自由活動；所述活動橫隔板向上延伸出一連接構件；所述活動橫隔板的連接構件和水箱水平段之間設置有復位彈簧；所述水箱兩豎直段外表面之間固定有橫梁，所述橫梁與活動橫隔板的連接構件之間依次連接有步進電機和頂桿；所述步進電機內部集成有阻尼調節系統。

所述阻尼調節系統包括由微型加速度傳感器、低通濾波器、放大器、A/D轉換器、微處理器以及數據存儲器組成的數據傳輸路徑，還包括所述微處理器與步進電機控制器組成的指令傳輸路徑，以及電源。

優選的，所述微型加速度傳感器為基于微機電技術的低功耗加速度傳感器，便于減小阻尼調節系統的體積，方便阻尼調節系統集成到步進電機內部；同時降低阻尼調節系統的電能消耗，保證阻尼調節系統的長期有效性。

所述電源為干電池。電源為微型加速度傳感器、低通濾波器、放大器、A/D轉換器、微處理器、數據存儲器和步進電機控制器持續供電。

所述固定橫隔板與水箱側壁接縫處密封連接。

所述活動橫隔板與水箱側壁接縫處密封連接。

優選的，所述連接構件為T型，更便于實現復位彈簧上下連接固定。也可以為其他能保證兩邊的復位彈簧連接上的形狀。

進一步優選的，所述復位彈簧最好為兩個。

所述等截面U型管狀水箱水平段的橫截面可為矩形或圓形。