内置叶轮型调谐液体阻尼器的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种内置叶轮型调谐液体阻尼器，包括阻尼器腔体，水，内置挡板，水平支撑，竖向支撑，固定装置以及安装在水平支撑和竖向支撑上的水轮叶片。阻尼器腔体为长方体，内部设置水平支撑和竖向支撑，其上安装可以旋转的水轮叶片，叶片和固定装置间的阻尼可以调节，使叶片在腔体内的水运动时可以发生转动。本实用新型主要基于深水箱调谐液体阻尼器模型，并综合浅水箱型调谐液体阻尼器的优点，既保证了制作简单，计算方便，用途广泛，又保证了良好的抗震抗风效果。在地震荷载和风荷载的作用下，置于建筑物顶部的阻尼器腔体内的水发生晃动，并在水轮叶片的带动下，深层腔体内的水产生扰动，充分地晃动起来，并产生局部涡流，增大耗能，从而增强抗风抗震的效果。此装置由于使用深水箱，阻尼器腔体容积较大，放在建筑顶部还可以作为生活消防用水。
【专利说明】内置叶轮型调谐液体阻尼器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种内置叶轮型调谐液体阻尼器，该阻尼器结合深水箱和浅水箱型的调谐液体阻尼器，并加装支撑和水轮叶片，属于土木结构(包括高层建筑、高耸结构和桥梁结构等)振动控制领域。
【背景技术】
[0002]近年来随着对结构抗震减灾的不断深入研究，新型的阻尼器逐渐吸引了人们的关注。其中，调谐液体阻尼器(TLD)以其经济简便，用途广，对原结构改动小、施工简单、减振效果显著等特点而广受重视，并在国内外土木工程中得到应用。
[0003]总体说来，TLD减振控制理论依据水箱中水的深度和水箱振动方向的长度的比值可分为浅水理论和深水理论，即水箱中水的深度和水箱振动方向的长度的比值小于I/8为浅水水箱，反之则为深水水箱。按此理论设计建造的调谐液体阻尼器腔体便依据上述标准分为浅水箱和深水箱。深水理论主要假设是液面运动是微幅的，用线性理论来刻画液体的运动，与之对应的深水水箱则可以方便的用生活水箱改装，既不用制作专门的水箱，也不需要额外的盛放空间，造价低，适合生活及办公用的高层建筑。但深水水箱一般晃荡较小，产生较小的动水压力，这样减振效果往往欠佳；而浅水理论由于水深较浅考虑液体运动的非线性，液面晃荡大从而加大了结构的阻尼，产生较大的动水压力，较相同质量的深水水箱减振效果更加理想，世界上应用TLD的实际工程大都采用浅水水箱来减少结构的风振响应。
[0004]采用深水箱做腔体的调谐液体阻尼器的优点:可用线性理论计算，简单方便准确，可以由生活或消防水箱改装，不用制作专门的水箱，也不需要额外的盛放空间，造价低，适合生活及办公用的高层建筑。采用深水箱做腔体的调谐液体阻尼器的缺点:深水水箱内的液体一般晃荡较小，产生较小的动水压力，减振效果往往欠佳。
[0005]因此，将深水箱改建，设置内部支撑和挡板，安装水轮叶片，克服深水箱调谐液体阻尼器的缺点，扬长避短，对于实际工程的应用，具有十分重要的工程意义。
实用新型内容
[0006]本实用新型的目的在于提供一种内置叶轮型调谐液体阻尼器，该装置采用深水箱作为腔体，安装于高层建筑顶部，使深水箱腔体内的水充分晃动，产生较大的动水压力和涡流，加速能量耗散，增强减震效果，不仅可以用于高层建筑的消防生活用水，也可用于高层建筑的风振和地震反应控制，提高建筑的舒适度和安全度。为达到以上目的，本实用新型采用如下技术方案。
[0007]本实用新型提出的一种内置叶轮型调谐液体阻尼器，包括阻尼器腔体1、支撑2和水轮叶片3，所述阻尼器腔体I为长方体，内部设置横向和竖向布置的支撑2，将阻尼器腔体I分隔成若干个空间，所述支撑2上安装能绕支撑2中心轴转动的水轮叶片3，阻尼器腔体I内充满水。[0008]本实用新型中，所述支撑2沿阻尼器腔体I的横向和竖向通长布置，与阻尼器腔体I的体壁刚接，截面为圆形或正方形。
[0009]本实用新型中，所述水轮叶片3的旋转轴与支撑2中心轴重合，可绕支撑中心轴线转动，且与支撑间的阻尼可调。
[0010]本实用新型中，阻尼器腔体I的高长比大于0.125，放置在建筑物顶部，作为消防和生产用水。
[0011]与现有技术相比，本实用新型有以下优点:
[0012](I)水轮叶片带动水箱内水体，使之充分晃动，增大能量耗散，增强对振动的控制效果。克服一般深水箱内水体晃动较小，抗震效果不明显的缺点。
[0013](2)水轮叶片不同于一般搁置挡板，其在动水压力下可以旋转，且与固定装置间的阻尼可调，能产生局部涡流，进一步加大能量耗散。
[0014](3)基于深水箱模型的设计使阻尼器腔体可以作为生活、消防用水的容器，无需另行建造，一举两得，节省材料，降低造价，从而实用性，经济性更强。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是设计阻尼器的正立面图，
[0016]图2是设计阻尼器的平面图。
[0017]图中标号:1为阻尼器腔体，2为支撑，3为水轮叶片。
【具体实施方式】
[0018]下面通过实施例结合附图进一步说明本实用新型。
[0019]实施例1:一种内置叶轮型调谐液体阻尼器，如图1所示，包括结构阻尼器腔体1，内置水平支撑和竖向支撑2，水轮叶片3，及连接装置(图中未画出)。阻尼器腔体I为长方体，内部水深和沿震动方向长度之比大于八分之一，类似于生活水箱。腔体为一个或多个，当阻尼器腔体为多个时，将腔体并列设置，中间挡板处开有孔洞供液体交换流通。阻尼器腔体内充满水。在阻尼器腔体内部沿振动长度方向布置如图1中2所示的水平支撑，根据建筑物和阻尼器腔体的大小决定水平支撑的层数。并在阻尼器腔体内部设置竖向支撑，连接腔体底面和顶部。在图1中3所示的位置安装水轮叶片(如3细部图所示)，在竖向支撑上也安装水轮叶片。水轮叶片和固定装置之间的阻尼力大小可以调节，以适应不同的建筑物。当建筑物在风荷载和地震荷载的作用下发生晃动，安置在建筑物顶部的阻尼器腔体内部的水便发生晃动，通过水的晃动来耗散振动能量，减弱迟滞建筑物的晃动。设置在水箱内的支撑，柱，及安装在支撑上的水轮叶片，能够带动腔体内的水充分晃动起来，并在水轮转动的带动下产生局部涡流。阻尼器腔体I是由50mnr200mm厚的钢筋混凝土浇筑而成的长方体空箱，箱体密封，通过管道和阀门与外界相通。如果箱体沿垂直振动方向宽度过大，则设置隔舱，将箱体隔为较窄的密封舱，内部充满水，在箱体内部设置圆柱形的水平支撑和竖向支撑。支撑与水箱壁刚性连接，如图1所示。在支撑上安装水轮叶片。叶片中心固定装置套在支撑上，可做以支撑中心线为轴线的转动。
【权利要求】
1.一种内置叶轮型调谐液体阻尼器，包括阻尼器腔体(I)、支撑(2)和水轮叶片(3)，其特征在于所述阻尼器腔体(I)为长方体，内部设置横向和竖向布置的支撑(2)，将阻尼器腔体(I)分隔成若干个空间，所述支撑(2)上安装能绕支撑(2)中心轴转动的水轮叶片(3)，阻尼器腔体⑴内充满水；所述支撑⑵沿阻尼器腔体⑴的横向和竖向通长布置，与阻尼器腔体(I)的体壁刚接，截面为圆形或正方形；所述水轮叶片(3)的旋转轴与支撑(2)中心轴重合，可绕支撑中心轴线转动，且与支撑间的阻尼可调。
2.根据权利要求1所述的内置叶轮型调谐液体阻尼器，其特征在于:阻尼器腔体(I)的高长比大于0.125，放置在建筑物顶部。
【文档编号】E04B1/98GK203603292SQ201320654522
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2013年10月23日 优先权日:2013年10月23日
【发明者】鲁正, 花嘉嘉, 李一鸣, 周冠华 申请人:同济大学