一种主动排水减振控制装置及方法与流程

本发明是一种主动排水减振控制装置及方法，主要针对铁塔、桥塔、多高层钢结构房屋等高耸结构的一种主动排水减振控制装置及方法。

背景技术：

随着社会的发展，工程结构形式日益多样化、柔性化，在强风或强烈地震作用下，建筑物的动力反应强烈，很难满足结构舒适性和安全性的要求。进入新世纪以来，高耸结构进入了快速发展时期，特别是城市的地标性建筑已经成为城市经济实力的象征，例如广州塔。随着技术的进步，桥梁的跨度也越来越大，桥塔的高度也在不断刷新。如何保证这些高耸结构的地震作用下的安全性以及强风作用下的舒适性和安全性已经成为需要迫切解决的关键问题，受到越来越多的关注，结构振动控制已经成为减小结构振动响应的重要方法。

传统的抗风抗震设计方法，是通过提高结构本身的强度和刚度来抵御风荷载或地震作用，依靠构件的弹塑性变形来耗能的，是一种“硬碰硬”式的抗震方法。它既不经济，又存在一定的安全隐患，并且高强材料自身的优势也难以得到充分的发挥。结构振动控制可以有效地减轻结构在风和地震等动力作用下的反应和损伤，提高结构的抗震能力和抗灾性能。

结构控制的概念可以简单表述为：通过对结构附加控制装置，由控制装置与结构共同承受振动作用，以调谐和减轻结构的振动响应，消耗外部荷载传递给结构的能量，使它在外界干扰作用下的响应被控制在允许范围内。

技术实现要素：

本发明目的是提供一种主动排水减振控制装置及方法，旨在减小铁塔、桥塔、多高层钢结构房屋等高耸结构在地震或风荷载作用下的振动响应，达到减振耗能的效果。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种主动排水减振控制装置及方法，包括一个安装在建筑物顶部的水箱，所述的水箱顶部中央安置一个压力泵，所述的压力泵顶部中央安置传感器及电子阀门控制系统，所述的水箱底部沿多个方向连接外伸的水管，每个所述的水管穿过电子阀门伸出结构物一定距离，所述的水管端部安装喷嘴；所述的传感器用于感应结构顶端的偏移，并将信号传给电子阀门控制系统，所述的电子阀门控制系统根据信号控制不同电子阀门的开启与关闭。

进一步的，所述的水箱形状趋于球体，有利于承受超高压，内部装一定体积的水。

进一步的，所述的压力泵位于水箱顶部，向水箱内部提供压力。

进一步的，所述的传感器及电子阀门控制系统位于所述的压力泵上结构水平面中心，所述的传感器用于感应结构顶端的偏移，并将信号传给电子阀门控制系统，所述的电子阀门控制系统可根据信号控制不同电子阀门的开启与关闭。

进一步的，所述的电子阀门用于控制水束的喷射。

进一步的，所述的水管的设置方向至少包括四个，即建筑物的东、南、西、北四个方向。

利用所述的装置进行减振的方法，如下：

当传感器感应到结构偏移时，将信号传给电子阀门控制系统，电子阀门控制系统根据水平仪发出的信号进行判断，判断出是哪个位置发生了倾斜，然后开启相应的电子阀门，向偏移方向喷射水束，抵消使结构产生偏移的能量，使结构复位；在此过程中，当水平仪检测到结构复位时，发送控制信号给电子阀门控制系统，电子阀门控制系统控制相应的阀门关闭。

使用时，本发明应当固定于高耸结构顶部。水箱与结构物有可靠的连接，水管端部处进行相应构造措施处理，减少薄弱部位。当传感器感应到结构偏移时，将信号传给电子阀门控制系统，电子阀门控制系统立即做出判断，开启相应的电子阀门，向偏移方向喷射水束，抵消使结构产生偏移的能量，使结构复位，避免结构产生巨大偏移，达到减振效果，保护主体结构。

本发明的有益效果是：

该减振控制装置及方法可以减小结构在地震或风荷载作用下的振动响应，可以有效的弥补荷载发生时方向不确定所带来的隐患；该减振控制装置及方法可以实现喷射高速水束，主动进行水平方向的减振，具有较强的实用性；该减振控制装置及方法造价低、易安装、维护少、自动激活性能好、容易匹配调频、构造简单、加工方便、性价比高、灵活性高、便于安装、环保安全；该减振控制装置及方法可以有效减轻“鞭稍效应”带来的不利影响；该装置中的水还可以用做消防用水，安全可靠。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1是一种主动排水减振控制装置及方法的主视图。

图2是一种主动排水减振控制装置及方法的侧视图。

图中：1传感器及电子阀门控制系统，2压力泵，3水箱，4水，5水管，6电子阀门，7喷嘴。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，目前的高耸结构增多，高耸结构的地震作用下的安全性以及强风作用下的舒适性和安全性已经成为需要迫切解决的关键问题；本专利中利用高速水束的喷射，主动进行水平方向的减振，使主体结构更加安全可靠。为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种主动排水减振控制装置及方法。

本专利将运用“水刀”的原理、动量定理，利用超高压下喷射高速水束的反力，作用于结构顶部抵消结构顶部产生偏移时的能量，研制出一种主动排水减振控制装置及方法。当1吨水束(水束可以有多条组成)以近1000m/s的速度喷射后(高速水束在空气阻力下分散，不会造成公共安全)，其效果可以抵消1万吨建筑质量以0.1m/s的速度偏移时的动量。对于自重小的高耸结构，在地震或风荷载作用时，随着结构受力和变形的增大，该减振控制装置率先产生较大阻尼，大量抵消输入结构的能量及有效控制主体结构顶部的偏移，从而使主体结构避免进入明显的非弹性状态并迅速减小结构的振动响应，保护主体结构。

本发明提出的一种主动排水减振控制装置及方法如图1，图2所示。

水箱3安置于结构物顶部，所述的水箱3顶部中央安置一个压力泵2，用于向水箱内部加压，所述的压力泵2顶部中央安置传感器及电子阀门控制系统1，用于感应结构物的偏移以及控制电子阀门，所述的水箱3底部连接外伸的水管5，所述的水管穿过电子阀门6伸出结构物一定距离，所述的水管端部安装喷嘴7，所述的水箱3内部装一定体积的水4。

水箱形状趋于球体，有利于承受超高压，内部装一定体积的水。

压力泵位于水箱顶部，向水箱内部提供压力。

水平仪及电子阀门控制系统位于所述的压力泵上结构水平面中心，所述的水平仪用于感应结构顶端的偏移，并将信号传给电子阀门控制系统，所述的电子阀门控制系统可根据信号控制不同电子阀门的开启与关闭。

所述的电子阀门用于控制水束的喷射。

所述的水管的设置方向至少包括四个，即建筑物的东、南、西、北四个方向；如果为了提高控制的精度，可以在此基础之上增加水管的个数。

利用所述的装置进行减振的方法，如下：

当传感器感应到结构偏移时，将信号传给电子阀门控制系统，电子阀门控制系统根据水平仪发出的信号进行判断，判断出是哪个位置发生了倾斜，然后开启相应的电子阀门，向偏移方向喷射水束，抵消使结构产生偏移的能量，使结构复位；在此过程中，当水平仪检测到结构复位时，发送控制信号给电子阀门控制系统，电子阀门控制系统控制相应的阀门关闭。

使用时，本发明应当固定于高耸结构顶部。水箱与结构物有可靠的连接，水管端部处进行相应构造措施处理，减少薄弱部位。当传感器感应到结构偏移时，将信号传给电子阀门控制系统，电子阀门控制系统立即做出判断，开启相应的电子阀门，向偏移方向喷射水束，抵消使结构产生偏移的能量，使结构复位，避免结构产生巨大偏移，达到减振效果，保护主体结构。

本实施方案中，应当根据结构的具体工程实际确定水箱的容积、水管及喷嘴的安装位置和数量，以达到最佳的减振效果。

本专利的上述实施方案并不是对本发明保护范围的限定，本专利的实施方式不限于此，凡此种种根据本专利的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本专利上述基本技术思想前提下，对本专利上述结构做出的其它多种形式的修改、替换或变更，均应落在本专利的保护范围之内。