一种用于高柔塔筒结构的拉索式减振耗能系统的制作方法

本发明涉及高柔塔筒减振加固领域，具体涉及一种利用拉索来将塔身弯曲变形与放置于地面的阻尼装置相连的适用于高柔塔筒的新型减振耗能装置。

背景技术：

高柔塔筒结构是工程中很常见的一种高耸结构，在风力发电塔、烟囱、水塔等领域广泛应用。塔筒结构除自身振动外，由于其所处的特殊环境，可能还要承受风荷载、地震荷载以及海浪等动力作用，如何高效、经济地降低塔架结构的振动，就成为了一个亟待解决的重要问题。

假若采用增加塔架结构自身刚度的方法来阻止外部能量进入塔身，比如加大构件的截面尺寸或选取弹性模量更高的材料等，十分不经济，而通过优化设计的方式促使能量耗散则是解决这一问题的更有效方法。传统的耗能方式往往通过tmd阻尼器来实现，然而tmd阻尼器通常是安装在高柔塔筒靠近塔顶的位置，这样就会对结构产生额外的附加荷载，导致突出的p-delta效应,对结构整体稳定性产生不利影响。

技术实现要素：

本发明实施的目的在于提供一种用于高柔塔筒减振加固的拉索式减振耗能系统，该阻尼器的特点是通过拉线方法将构件的弯曲变形通过局部伸长量累积，转化为拉索底端的伸缩运动，再利用阻尼装置实现集中能量耗散，由此解决现有高柔塔筒使用的阻尼器选用范围受限，且对结构动力特性产生不利影响，可靠性低等问题。

为实现上述目的，具体地，该拉索式减振耗能系统，其特征在于，包括拉索、定位滑轮、转向定滑轮、阻尼器、塔顶锚固装置。拉索的走向通过定位滑轮和转向定滑轮的布设来决定，拉索在塔底的一端连接阻尼器。

进一步地，所述拉索的布设是沿塔壁从塔底竖直延伸到塔顶，在拟控制的振动方向上对称布置，也可在各个方向均匀布置。其上端锚固于塔顶，锚固前对拉锁进行预张拉，使其保持绷紧状态，使其具有足够的刚度以提高能量转换效率；其中间段位置由沿塔壁竖直布置的定位滑轮来确定；其靠近塔底的一端根据阻尼器布置方式可分为两种方案：方案一中阻尼器在塔底中间位置水平放置，则拉索靠近塔底塔壁的一端通过转向定滑轮的位置来确定，拉索末端与阻尼器活动端相连接；方案二中阻尼器在塔底靠近塔壁一侧竖直放置，则拉索靠近塔底的一端直接与阻尼器活动端相连接。

进一步地，所述的塔顶锚固装置，采用的是钢丝绳楔形接头作为锚头，固定于高柔塔筒塔顶锚箱内。锚箱为一块u型安装板，安装板底部留有2个洞口与塔壁(6)顶端螺栓连接，安装板两侧翼各一个洞口用于楔形接头的安装。

进一步地，所述定位滑轮包括左右两个转动轮、转动轮轴承、转动轮后方安装板，安装板上留有6个空洞，与塔壁螺栓连接，按照一定间隔沿塔身布置，以确保拉索紧贴塔壁。

进一步地，所述转向定滑轮包括一个转动轮、转动轮轴承、转动轮安装板，安装板上留有4个空洞与塔壁底端螺栓连接，安装固定在塔底内壁对应拉索的位置，用于拉索转向。

进一步地，所述的阻尼器可以是传统的黏滞阻尼器，也可根据需要灵活选取其他阻尼器，方案一中阻尼器在塔底中间位置水平布置，方案二中阻尼器在塔底靠近塔壁一侧竖直放置；阻尼器活动端与拉索相连接，固定于地面之上。

相对于现有技术，本发明实施例具有如下优点：

本发明实施例与传统的局部耗能设计(如tmd、橡胶垫等)有所不同的是，它是将高柔塔筒的弯曲变形后将其塔壁伸长量转化为阻尼器有效运动，从而实现能量集中耗散。

所述的拉线方法实现弯曲变形累积与模式转换，这里的拉索系统安装于高柔塔筒内，由于它结构形式明确，安装过程简便。此外，本发明的拉线式阻尼装置中，阻尼器直接安装于地面上，不会对结构本身造成额外的附加荷载，设计方式灵活，能够在确保结构可靠性不受影响的前提下，最大限度的发挥阻尼器的耗能效果。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明所述的高柔塔筒结构示意简图；

图2为本发明所述的拉索式减振耗能系统安装示意图：(a)方案一以及(b)方案二；

图3为本发明所述的转向定滑轮示意图：(a)正视图，(b)右视图，(c)仰视图以及(d)三维示意图；

图4为本发明所述的定位滑轮示意图；(a)正视图，(b)右视图，(c)仰视图以及(d)三维示意图；

图5为本发明所述的塔顶锚固装置的u型安装板示意图；(a)正视图，(b)右视图，(c)仰视图以及(d)三维示意图；

附图标记说明:

1-拉索，2-定位滑轮，3-转向定滑轮，4-阻尼器，5-塔顶锚固装置，6-高柔塔筒塔壁

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“内、外”、“左”、右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

实施例1

参见图1，该拉索式减振耗能系统的安装过程简便，布置灵活，拉索设置沿高柔塔筒的塔身从塔底竖直延伸到塔顶，在拟控制的振动方向上对称布置，也可在各个方向均匀布置拉索，下端通过转向定滑轮后与阻尼器相连，上端锚固于塔顶，锚固前对拉锁进行预张拉，使其保持绷紧状态，使其具有足够的刚度以提高能量转换效率；这里值得注意的是拉索数量不限制于单根，根据实际需要可以多根布置在塔壁的四周以便对多个方向的塔身振动响应进行控制。利用拉索耗能装置，当高柔塔筒沿逆时针方向发生弯曲变形，高柔塔筒右侧受拉伸长，带动右侧拉索向上滑动，通过底部阻尼器与拉索系统，形成与塔身运动方向相反的力施加于塔顶，从而达到减振加固的效果。

参见图5，用于楔形接头的安装装置，包括一块u型安装板，安装板底部留有2个洞口与塔壁顶端螺栓连接，安装板两侧翼各一个洞口用于楔形接头的安装。锚固装置安装在塔筒顶端内壁，从而将拉索在塔顶的一端通过楔形接头固定在塔壁顶端的内侧。

参见图3和图4，该拉索式减振耗能系统的滑轮装置包括定位滑轮和转向定滑轮，其中定位滑轮包括左右两个转动轮、转动轮轴承、转动轮后方安装板，安装板上留有6个空洞，与塔壁螺栓连接，按照一定间隔沿塔身布置，以确保拉索紧贴塔壁；其中转向定滑轮包括一个转动轮、转动轮轴承、转动轮安装板，安装板上留有4个空洞与塔壁底端螺栓连接，安装固定在塔底内壁对应拉索的位置，用于拉索转向。

参见图2～4，拉索从塔底沿塔身竖直延伸到塔顶，主要依靠的是定位滑轮和转向定滑轮来得以实现，这里我们对定位滑轮和转向定滑轮做了一定的设计，这样的设计使得拉索始终处于紧贴塔身内壁的状态，不会发生松动与脱离，影响拉索系统的传力路径。

参见图4，塔底两端的拉索通过放置在地面上的阻尼器装置连接，这里的阻尼器装置可以采用传统的黏滞阻尼器，当然也可以根据耗能需求灵活选用其它类型阻尼器。这样的设计将塔身变形转化为下端水平运动，再利用阻尼装置实现集中能量耗散。此外，本发明中的拉索式减振耗能系统中，阻尼器的安装直接与地面相连，不会对结构本身带来额外的附加荷载，设计方式灵活，能够在确保结构可靠性不受影响的前提下，最大限度的发挥阻尼器的耗能效果。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。