[發明專利]一種內置格柵調諧液體阻尼器的設計方法

在審

• 申請號: 202111245046.6
• 申請日: 2021-10-26
• 公開（公告）號: CN114065415A
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發明（設計）人: 周子杰;謝壯寧;張樂樂;石碧青;劉慕廣;江毅
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/23;G06F111/10;G06F119/10;G06F119/14
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 李斌

1.一種內置格柵調諧液體阻尼器的設計方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、根據受控結構的動力特性參數，計算TLD的有效質量、晃動頻率以及阻尼比；

S2、結合TLD所在樓層的結構平面形狀和空間限制，設計TLD的形狀、尺寸以及儲水高度；

S3、基于TLD的形狀和尺寸，對TLD內部格柵的構造尺寸和安裝位置進行設計；

S4、建立內置格柵TLD數值模型并模擬TLD液體的晃動過程，獲取TLD的模態參數；

S5、建立結構和足尺TLD的耦合系統，計算風荷載作用下結構耦合振動響應及其減振率；

S6、判斷TLD是否達到理想的控制效果，如達到，則獲取內置格柵TLD的最終設計方案，如達不到，則返回步驟S3重新設計，并執行步驟S3及其后續步驟。

2.根據權利要求1所述的一種內置格柵調諧液體阻尼器的設計方法，其特征在于，步驟S1具體為：

獲取受控結構各樓層的質量和所在高度，根據線性振型假設估算受控結構的基階模態質量M_S，設計質量比μ，得到TLD有效質量M_T，具體公式為：

M_T＝μM_S

根據受控結構的固有頻率f_S和結構-TLD系統的質量比μ，計算TLD達到最優控制效果時的晃動頻率f_T和阻尼比ζ_T，具體公式為：

3.根據權利要求2所述的一種內置格柵調諧液體阻尼器的設計方法，其特征在于，步驟S2具體為：

考察受控結構的樓面設計，確定TLD的安裝位置；

TLD采用矩形水箱的形式，根據步驟S1中計算的TLD晃動頻率f_T進行TLD的尺寸設計；在樓面空間允許的情況下，確定TLD的長度L，并由矩形TLD基階模態頻率的理論公式計算得到TLD的儲水高度h，具體公式為：

其中，g為重力加速度，儲水高度h需滿足TLD所在樓層的層高限制，若不滿足則調整長度L重新進行設計；

結合步驟S1中得到的TLD有效質量M_T，計算出TLD的寬度W，具體公式為：

其中，ρ表示水的密度，β表示質量參與系數；寬度W需滿足TLD安裝位置的空間限制，若不滿足則選擇合適的安裝位置或者調整長度L重新進行設計。

4.根據權利要求1所述的一種內置格柵調諧液體阻尼器的設計方法，其特征在于，步驟S3包括以下步驟：

S31、設計格柵的長度l_b、高度h_b以及厚度t_b；

S32、設計格柵安裝位置P；

S33、設計格柵稠度比S；

S34、設計格條寬度比D。

5.根據權利要求4所述的一種內置格柵調諧液體阻尼器的設計方法，其特征在于，步驟S3具體為：

由步驟S2得到TLD的儲水高度h和寬度W，因此格柵高度h_b應大于儲水高度h，格柵長度l_b等于TLD寬度W，格柵厚度t_b應滿足剛度要求；

兩塊格柵對稱安裝在TLD中間，通過位置P來表示格柵離x軸坐標原點的距離，具體公式為：

其中，x_i為格柵的物理坐標；

格柵構件是由若干格條組成，通過稠度比S來表示格柵固體所占液體橫截面積的比值，具體公式為：

其中，d_s為格條寬度，d_w為縫隙寬度；

相同格柵稠度比下，不同的格條寬度會導致格柵的疏密性差異，通過格條寬度比D來歸一化表示格條寬度，具體公式為：

其中，d_s最大等于hS，即D最大等于1。