[實(shí)用新型]基于內(nèi)置搖擺柱的自復(fù)位導(dǎo)管架海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201920576448.6
• 申請(qǐng)日: 2019-04-25
• 公開（公告）號(hào): CN210140820U
• 公開（公告）日: 2020-03-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張紀(jì)剛;趙迪;劉錦昆;張宗峰;劉菲菲;張君博;王勝;朱寶君
• 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;E02B17/02
• 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: 鞏同海

本實(shí)用新型屬于海洋平臺(tái)用的建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，涉及基于內(nèi)置搖擺柱的自復(fù)位導(dǎo)管架海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括海洋平臺(tái)、剛性鏈桿、彈簧、搖擺柱、球鉸支座、調(diào)諧質(zhì)量阻尼器、金屬阻尼器。海洋平臺(tái)底端固定設(shè)置在地基上，搖擺柱設(shè)置在導(dǎo)管架內(nèi)部中央位置，利用球鉸支座鉸接在海底基礎(chǔ)上；搖擺柱采用新型套管結(jié)構(gòu)體系，內(nèi)柱與外管中間填充粘彈性阻尼材料，柱頂端設(shè)置調(diào)諧質(zhì)量阻尼器；剛性拉桿或者彈簧連接搖擺柱和海洋平臺(tái)，通過搖擺柱外金屬阻尼器連接。該系統(tǒng)的搖擺柱控制海洋平臺(tái)各個(gè)方向的大位移和大變形，使得層間變形趨于均勻，海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)整體受力，不會(huì)發(fā)生因局部屈曲破壞而導(dǎo)致海洋平臺(tái)整體坍塌，從而取得更好的減振效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于海洋平臺(tái)用的建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，涉及基于內(nèi)置搖擺柱的自復(fù)位導(dǎo)管架海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

我國(guó)海域有著豐富的油氣資源。隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)對(duì)能源的需求不斷加大，海洋油氣勘探開發(fā)具有良好的發(fā)展前景和巨大的發(fā)展?jié)摿Α：Ｑ笃脚_(tái)作為海洋資源開發(fā)的基礎(chǔ)設(shè)施，導(dǎo)管式海洋平臺(tái)是中淺海海洋平臺(tái)的主要結(jié)構(gòu)形式。它采用將樁穿過導(dǎo)管腿使預(yù)制的導(dǎo)管架固定在海上，導(dǎo)管架和樁是主要的承重部件，其它設(shè)備層及工作區(qū)則坐落在平臺(tái)上。在風(fēng)、浪、流、冰和地震等海洋環(huán)境動(dòng)力荷載作用下，結(jié)構(gòu)的振動(dòng)反應(yīng)十分劇烈。

搖擺柱體系是一種新型可恢復(fù)抗振結(jié)構(gòu)，即在建筑物一側(cè)設(shè)置一根剛度非常大的柱體，柱底部與基礎(chǔ)通過球鉸支座連接，用水平剛性鏈桿與建筑物相連，搖擺結(jié)構(gòu)體系不是利用結(jié)構(gòu)本身的變形來耗散地震能量，而是放松結(jié)構(gòu)體系約束構(gòu)成搖擺構(gòu)件，通過結(jié)構(gòu)構(gòu)建的搖擺，使結(jié)構(gòu)變形趨于一致，將變形集中在搖擺柱界面上，并在這些部位設(shè)置阻尼器來消耗。研究結(jié)果表明搖擺柱體系可以使結(jié)構(gòu)各層層間變形區(qū)于均勻，有效控制結(jié)構(gòu)變形的集中，可防止層屈服機(jī)制的出現(xiàn)，發(fā)揮結(jié)構(gòu)整體抗振及耗能能力。

調(diào)諧質(zhì)量阻尼器(簡(jiǎn)稱TMD)是結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制領(lǐng)域中較為成熟的一種被動(dòng)控制裝置，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。調(diào)諧質(zhì)量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)。

目前，搖擺柱體系和TMD已分別應(yīng)用于建筑物結(jié)構(gòu)中，在一定程度上提高了建筑整體的抗振及耗能能力。目前已有方案只是將搖擺柱設(shè)置在海洋平臺(tái)剛度較弱的一側(cè)，只能控制單方向的大位移和大變形。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是為了完善目前搖擺體系的使用功能，優(yōu)化搖擺構(gòu)件的布置位置，增加搖擺體系的耗能能力，提高海洋平臺(tái)體系的抗震性能。本實(shí)用新型提供的基于內(nèi)置搖擺柱的自復(fù)位導(dǎo)管架海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，可以根據(jù)實(shí)際需求合理的設(shè)置連接搖擺柱和平臺(tái)的連接裝置數(shù)量及位置，可在震后隨意更換受損部件。

本實(shí)用新型是采用以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本實(shí)用新型提供了一種基于內(nèi)置搖擺柱的自復(fù)位導(dǎo)管架海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，包括底端固定設(shè)置在海底基礎(chǔ)上的海洋平臺(tái)，其特征在于，所述海洋平臺(tái)的導(dǎo)管架之間設(shè)置有搖擺柱，搖擺柱底端與海底基礎(chǔ)通過球鉸支座鉸接，搖擺柱側(cè)壁外周固接金屬阻尼器，金屬阻尼器與導(dǎo)管架之間通過若干組剛性鏈桿鉸接或通過若干組彈簧固接；每組剛性鏈桿或每組彈簧限定的平面均垂直于搖擺柱的中軸線。

進(jìn)一步地，所述搖擺柱包括內(nèi)鋼管柱、套設(shè)在內(nèi)鋼管柱側(cè)壁和底部的外鋼管，在內(nèi)鋼管柱和外鋼管之間填充有粘滯性阻尼材料；

所述外鋼管外管壁上沿中軸線向設(shè)置有若干條形鋼板，條形鋼板沿外鋼管外管壁均勻分布，所述條形鋼板沿中軸線方向設(shè)置有若干組螺栓孔，每組螺栓孔分別位于每組剛性鏈桿或每組彈簧限定的平面內(nèi)，搖擺柱通過螺栓孔和高強(qiáng)螺栓固接金屬阻尼器；外鋼管底部焊有外管底座，外管底座與球鉸支座固接。