基于调谐质量阻尼器和拉索的自复位海洋平台的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种建筑结构体系，尤其涉及一种海洋平台用的建筑结构体系。本实用新型是一种基于调谐质量阻尼器和拉索的自复位海洋平台，其包括海洋平台结构、拉索、调谐质量阻尼器（TMD），所述海洋平台结构底端固定设置在海底上，所述拉索一端与海洋平台侧面连接，另一端固结于地基；所述拉索为预应力拉索。本实用新型充分结合了拉索和调谐质量阻尼器（TMD）的优点，用简单方便的措施有效地解决现有近海海洋平台的振动变形问题。
【专利说明】基于调谐质量阻尼器和拉索的自复位海洋平台
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种建筑结构体系，尤其涉及一种海洋平台用的建筑结构体系。【背景技术】
[0002]建筑物在外力(地震)作用下，结构变形集中、耗能能力差，容易引起倒塌，这在历次地震中屡见不鲜。近海海洋平台结构通常处于30-300米水深的海域内，成年累月的遭受风、浪、海流等载荷的作用，甚至遭受地震、浮冰、海嘯等突发外力的影响，因此，近海平台的恶劣环境造成了平台结构的可靠性和安全性问题。鉴于深海海洋平台系泊技术中的张紧索系泊系统，采用系泊缆索将平台直接固定在海底，有效地减小平台在各种载荷作用下的水平偏移量以及扭转偏移量。
[0003]结构耗能减振技术是在结构中设置一些耗能装置以达到隔离、调谐、吸能、耗能减振的目的，通过在平台内部设置耗能器，耗散能量，从而减小结构的振动。
[0004]调谐质量阻尼器(缩写TMD)由质量块、弹簧与阻尼器构成。由质量块将其振动频率调整至主结构频率附近，改变结构共振特性，以达到减振目的。质量调谐阻尼器的主要工作原理是结构受到振动作用时，通过微小的外部能源，调整半主动控制系统的刚度或者阻尼，使结构的动力特性改变，以减小结构的振动反应。
[0005]通常先测定主结构的自振频率，把调谐质量阻尼器的自振频率调整为大约与主结构相同，并附加适当阻尼，在外界激励作用下，使主结构以及调谐质量阻尼器发生共振，调谐质量阻尼器的惯性力反作用于主结构，起到减振的作用。调谐质量阻尼器在控制风荷载和行人荷载方面有着独特的优势，近年来也有学者将调谐质量阻尼器应用于地震控制当中，但是其自振周期较长，控制频带较窄。
[0006]由于海洋平台所处的海洋环境，常年处于风荷载的作用下，而且平台上的各种采油设备工作强度高，平台长期受到内部机械振动的影响，然而波浪荷载、风荷载和机械荷载的振动频率相对单一，因此安装调谐质量阻尼器也是海洋平台振动控制的有效措施。
实用新型内容
[0007]本实用新型的技术效果能够提供一种基于调谐质量阻尼器和拉索的自复位海洋平台结构体系，用简单方便的措施有效地解决现有近海海洋平台的振动变形问题。
[0008]为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案:其包括平台、拉索，所述平台底端固定设置在地基上；所述拉索为预应力拉索，所述拉索的一端与平台侧面连接，另一端固接于地基。
[0009]采用预应力拉索将海洋平台结构与海底相连,通过预应力拉索施加给海洋平台一个向下的作用力，可以消除海洋平台结构的高阶模态振型，削弱平台的扭转变形，添加拉索是一种安全可靠、经济适用、施工方便、构造简单的减振和控制变形措施。
[0010]平台上设置调谐质量阻尼器，调谐质量阻尼器设置在平台顶部，可以将海洋平台上的设施改造为调谐质量阻尼器，利用调谐质量阻尼器将振动频率调整至主结构频率附近，改变结构共振特性，以达到减振效果。针对第一自振频率进行结构振动控制，该设施可以通过参数优化，通过改变结构共振特性，而达到减振效果。所述的调谐质量阻尼器包括质量块、弹簧、阻尼器和固定件，质量块与固定件之间分别设有弹簧、阻尼器。
[0011]所述拉索至少设置四根。
[0012]所述拉索采用钢索或者合成纤维绳，钢索的结构复杂，制造成本高，且易磨损、易扭结，易被海水腐蚀以及发生疲劳破坏。相比于钢索，合成纤维绳质量轻，具有浮力-重力中和的特性，可有效地降低平台负载。而且合成纤维绳不易磨损、寿命较长、张力范围大，不需要像钢索一样进行防腐处理，其强度高、模量也高。
[0013]本实用新型的基于调谐质量阻尼器和拉索的自复位海洋平台，用简单方便的措施有效地解决现有近海海洋平台的振动变形问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本实用新型的实施例1结构示意图；
[0015]图2为本实用新型的实施例2结构示意图；
[0016]图3为本实用新型的实施例3结构示意图；
[0017]图4为本实用新型的实施例4结构示意图。
[0018]图中:1-平台；2_拉索；3_质量块；4_弹簧；5_阻尼器；6_固定件。
【具体实施方式】
[0019]实施例1
[0020]如图1所示，本实用新型的自复位海洋平台包括平台1、拉索2，所述平台I底端固定设置在地基上；所述拉索2为预应力拉索，所述拉索2的一端与平台I侧面连接，另一端固接于地基。
[0021]拉索2与平台I的四个侧面连接,每面设置一条拉索2。拉索2为预应力拉索，材料采用钢索或合成纤维绳。拉索2可选用自复位能力较好的形状记忆合金材质。
[0022]实施例2
[0023]如图2所示，本实用新型的自复位海洋平台包括平台1、拉索2，所述平台I底端固定设置在地基上；所述拉索2为预应力拉索，所述拉索2的一端与平台I侧面连接，另一端固接于地基。
[0024]拉索2设置在平台I的两个对称面上，每个面分别设置两条，同一面的拉索2互相平行。拉索2为预应力拉索，材料采用钢索或合成纤维绳。拉索2可选用自复位能力较好的形状记忆合金材质。
[0025]实施例3
[0026]如图3所示，本实用新型的自复位海洋平台包括平台1、拉索2，所述平台I底端固定设置在地基上；所述拉索2为预应力拉索，所述拉索2的一端与平台I侧面连接，另一端固接于地基
[0027]拉索2设置在平台I四个侧面上,每面设有两条拉索2，每个面设置的两条拉索2底端固定在同一位置。拉索2为预应力拉索，材料采用钢索或合成纤维绳。拉索2可选用自复位能力较好的形状记忆合金材质。[0028]实施例4
[0029]如图4所示，本实用新型的自复位海洋平台包括平台1、拉索2、调谐质量阻尼器，所述平台I底端固定设置在地基上；所述拉索2为预应力拉索，所述拉索2的一端与平台I侧面连接，另一端固接于地基。平台I上设置调谐质量阻尼器，调谐质量阻尼器设置在平台I的顶部，所述的调谐质量阻尼器包括质量块3、弹簧4、阻尼器5和固定件6，质量块3与固定件6之间分别设有弹簧4、阻尼器5。
[0030]拉索2设置在平台I四个侧面上,每面设有两条拉索2，每个面设置的两条拉索2底端固定在同一位置。拉索2为预应力拉索，材料采用钢索或合成纤维绳。拉索2可选用自复位能力较好的形状记忆合金材质。
【权利要求】
1.一种基于调谐质量阻尼器和拉索的自复位海洋平台，其特征在于，包括平台(I)、拉索(2 )，所述平台(I)底端固定设置在地基上；所述拉索(2 )为预应力拉索，所述拉索(2 )的一端与平台(I)侧面连接，另一端固接于地基。
2.根据权利要求1所述的基于调谐质量阻尼器和拉索的自复位海洋平台，其特征在于，平台(I)上设置调谐质量阻尼器，调谐质量阻尼器设置在平台(I)的顶部。
3.根据权利要求2所述的基于调谐质量阻尼器和拉索的自复位海洋平台，其特征在于，所述的调谐质量阻尼器包括质量块(3)、弹簧(4)、阻尼器(5)和固定件(6)，质量块(3)与固定件(6)之间分别设有弹簧(4)、阻尼器(5)。
4.根据权利要求1所述的基于调谐质量阻尼器和拉索的自复位海洋平台，其特征在于，所述拉索(2 )至少设置三根。
5.根据权利要求1所述的基于调谐质量阻尼器和拉索的自复位海洋平台，其特征在于，所述拉索(2 )采用钢索或合成纤维绳。
【文档编号】E02B17/00GK203755278SQ201420108501
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年3月11日 优先权日:2014年3月11日
【发明者】张纪刚, 牛群, 苏锐, 温琦, 王剑阁, 胡先坤 申请人:青岛理工大学