氣密式變斷面調(diào)頻水柱的阻尼裝置制造方法及圖紙

本實(shí)用新型專利技術(shù)公開(kāi)了一種氣密式變斷面調(diào)頻水柱的阻尼裝置，其裝設(shè)于高層的建筑結(jié)構(gòu)，包括一由二直立段以及連接段所構(gòu)成的蓄水槽，該二直立段與連接段相連通，且該二直立段分別具有一開(kāi)口，而該直立段以垂直或非垂直狀與連接段連接；二分別蓋設(shè)于直立段開(kāi)口處的封蓋，該封蓋具有一氣嘴；以及一設(shè)置于連接段內(nèi)適當(dāng)處的閥門(mén)。由此，可于蓄水槽內(nèi)注入工作流液，利用流體動(dòng)力特性與結(jié)構(gòu)產(chǎn)生共振互制作用，構(gòu)成可吸收振動(dòng)能量的建筑抗風(fēng)裝置。（*該技術(shù)在2015年保護(hù)過(guò)期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)涉及一種阻尼裝置，尤指一種可裝設(shè)于高層建筑結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)減振系統(tǒng)，由于抗振力量源于系統(tǒng)因應(yīng)其所依附主結(jié)構(gòu)體的振動(dòng)而自然產(chǎn)生的慣性力，故毋須提供額外的驅(qū)動(dòng)力的氣密式變斷面調(diào)頻水柱的阻尼裝置。
技術(shù)介紹
一般結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制技術(shù)主要是通過(guò)在結(jié)構(gòu)的適當(dāng)位置安裝特殊裝置以改變結(jié)構(gòu)的振動(dòng)頻率，或增加系統(tǒng)整體的阻尼而達(dá)到減振目的。這些特殊減振裝置依其運(yùn)作機(jī)制的不同，可分為隔震器(isolator)、消能器(energy dissipator)及吸能器(energy absorber)等三大類，其中隔震器適用于建筑或設(shè)備的防(地)震設(shè)計(jì)，高樓抗風(fēng)則以消能器或吸能器較為可行。消能器需透過(guò)斜撐或墻等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件安裝于樓層之間，在結(jié)構(gòu)振動(dòng)過(guò)程中，消能器因應(yīng)于相鄰樓層間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而啟動(dòng)消能機(jī)制；由于每組消能器的容量有限，欲達(dá)到顯著的振動(dòng)控制效果通常須安裝為數(shù)可觀的消能器，特別是針對(duì)超高層大樓的抗風(fēng)設(shè)計(jì)；吸能器乃獨(dú)立的動(dòng)力機(jī)械系統(tǒng)，與主結(jié)構(gòu)體整合設(shè)計(jì)而成為次結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。當(dāng)次結(jié)構(gòu)與主結(jié)構(gòu)產(chǎn)生共振時(shí)，會(huì)將風(fēng)力或其它外力引致的振動(dòng)能量轉(zhuǎn)移到次結(jié)構(gòu)，因而抑制主結(jié)構(gòu)的振動(dòng)反應(yīng)。吸能器一般安裝于建筑的頂樓或接近頂樓的樓層，不須像消能器分散遍布于結(jié)構(gòu)中，因此對(duì)建筑設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)侵犯性較低(lessstructurally invasive)，易為建筑師所接受。目前已應(yīng)用于高層建筑的抗風(fēng)吸能系統(tǒng)，依所提供慣性質(zhì)量的物理狀態(tài)為固態(tài)或液態(tài)，區(qū)分為調(diào)頻質(zhì)塊阻尼系統(tǒng)(Tuned Mass Damper，TMD)及調(diào)頻液態(tài)阻尼系統(tǒng)(Tuned Liquid Damper，TLD)。其中，調(diào)頻質(zhì)塊阻尼系統(tǒng)包括彈簧式與單擺式系統(tǒng)；調(diào)頻液態(tài)阻尼系統(tǒng)則包括調(diào)頻水波阻尼系統(tǒng)(Tuned Sloshing Water Damper，TSWD)與調(diào)頻水柱阻尼系統(tǒng)(Tuned Liquid Column Damper，TLCD)。茲針對(duì)上述各吸能系統(tǒng)的組成及運(yùn)作進(jìn)一步說(shuō)明如下1.彈簧式調(diào)頻質(zhì)塊阻尼系統(tǒng)圖1所示為房屋構(gòu)架安裝彈簧式調(diào)頻質(zhì)塊阻尼系統(tǒng)的示意圖，房屋構(gòu)架1是由橫梁11與柱體12所構(gòu)成，調(diào)頻質(zhì)塊阻尼系統(tǒng)2則由質(zhì)塊21、彈簧22、油壓阻尼器23及滾輪24所組成。配合質(zhì)塊21的質(zhì)量大小調(diào)整彈簧22勁度，可決定調(diào)頻質(zhì)塊阻尼系統(tǒng)的振動(dòng)頻率，當(dāng)振動(dòng)頻率與主結(jié)構(gòu)趨于一致時(shí)抗振效果最佳(調(diào)頻質(zhì)塊阻尼系統(tǒng)之名即由此而來(lái))。一旦結(jié)構(gòu)受到風(fēng)力或其它外力作用而產(chǎn)生振動(dòng)時(shí)，調(diào)頻質(zhì)塊阻尼系統(tǒng)隨即產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，由于共振效應(yīng)，主結(jié)構(gòu)的振動(dòng)能量遂大量轉(zhuǎn)移至調(diào)頻質(zhì)塊阻尼系統(tǒng)而得以降低其振動(dòng)反應(yīng)，轉(zhuǎn)移到調(diào)頻質(zhì)塊阻尼系統(tǒng)的能量則通過(guò)油壓阻尼器23予以消散。但彈簧式調(diào)頻質(zhì)塊阻尼系統(tǒng)附屬質(zhì)塊21的重量與體積十分龐大，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而言是額外的負(fù)擔(dān)，且彈簧22及油壓阻尼器23等機(jī)械組件必須定期維護(hù)以避免生銹、老化及漏油等問(wèn)題，加上有金屬疲勞的潛在問(wèn)題，因此在實(shí)際推廣應(yīng)用上仍受到阻力。2.單擺式調(diào)頻質(zhì)塊阻尼系統(tǒng)圖2所示為房屋構(gòu)架1安裝單擺式調(diào)頻質(zhì)塊阻尼系統(tǒng)的示意圖，其中單擺3由擺線31及錘球32所組成。由于單擺式調(diào)頻質(zhì)塊阻尼系統(tǒng)的振動(dòng)周期僅由擺線31的長(zhǎng)度控制，而與錘球32的質(zhì)量無(wú)關(guān)，因此設(shè)計(jì)上較彈簧式系統(tǒng)簡(jiǎn)單。目前全球第一高樓中國(guó)臺(tái)北101大樓即采用單擺式調(diào)頻質(zhì)塊阻尼系統(tǒng)作為結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)機(jī)制。由于101大樓的自然振動(dòng)周期長(zhǎng)達(dá)7秒，相當(dāng)于單擺3的擺線31長(zhǎng)度約為12米時(shí)的周期，因此須將88至92樓及層的部分區(qū)域挑空，以供垂吊單擺式調(diào)頻質(zhì)塊阻尼系統(tǒng)及單擺晃動(dòng)時(shí)所需的空間。由于單擺3的旋轉(zhuǎn)鉸支點(diǎn)須在承重很大(錘球重達(dá)660噸)的條件下來(lái)回?cái)[動(dòng)，因此其機(jī)械加工必須精確無(wú)比且維持潤(rùn)滑。此外，為消散單擺3的振動(dòng)能量，并防止單擺3晃動(dòng)過(guò)大，該系統(tǒng)亦在錘球32周邊配置了多組油壓阻尼器23。與彈簧式系統(tǒng)相同，采用單擺式調(diào)頻質(zhì)塊阻尼系統(tǒng)也須面對(duì)長(zhǎng)期維護(hù)保養(yǎng)及金屬疲勞的問(wèn)題。3.調(diào)頻水波阻尼系統(tǒng)圖3為房屋結(jié)構(gòu)1安裝調(diào)頻水波消能系統(tǒng)的示意圖。該調(diào)頻水波阻尼系統(tǒng)4主要是通過(guò)水槽41的幾何形狀與蓄水42深度調(diào)整其自然振動(dòng)頻率使其與主結(jié)構(gòu)產(chǎn)生共振。調(diào)頻水波阻尼系統(tǒng)4依據(jù)蓄水42深度與運(yùn)動(dòng)方向水槽長(zhǎng)度的比值不同，可分為淺水型與深水型阻尼系統(tǒng)，其比值小于0.15者定義為淺水型。淺水型調(diào)頻水波阻尼系統(tǒng)通過(guò)液體的黏滯性與波面的碎波過(guò)程提供消能機(jī)制；深水型調(diào)頻水波阻尼系統(tǒng)則通過(guò)設(shè)置隔板或篩網(wǎng)制造紊流來(lái)增加消能作用。但調(diào)頻水波消能系統(tǒng)的流體運(yùn)動(dòng)具有多重振頻，不僅理論分析模式復(fù)雜，設(shè)計(jì)時(shí)不易掌握其流體動(dòng)力特性，且高頻振態(tài)可能引發(fā)不必要的互制作用而降低控制效能，對(duì)結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制的負(fù)面影響很難排除。4.調(diào)頻水柱阻尼系統(tǒng)圖4為房屋結(jié)構(gòu)1安裝調(diào)頻水柱消能系統(tǒng)5的示意圖。調(diào)頻水柱阻尼系統(tǒng)5的主體為一設(shè)計(jì)成凹字型連通管51的蓄水槽，通過(guò)調(diào)整槽內(nèi)水柱52的有效長(zhǎng)度可決定其振蕩周期。在凹型槽的水平段部分可設(shè)置閘門(mén)53，控制閘門(mén)53的孔徑可改變落水頭而調(diào)整其阻尼行為。調(diào)頻水柱阻尼系統(tǒng)可利用大樓既有的消防蓄水作為抗振慣性質(zhì)量，可節(jié)省質(zhì)塊的材料與施工成本。茲歸納調(diào)頻水柱消能系統(tǒng)的特點(diǎn)如下概念簡(jiǎn)單一調(diào)頻水柱阻尼系統(tǒng)的動(dòng)力行為可仿真成單自由度系統(tǒng)，流體動(dòng)力特性容易掌握。調(diào)頻容易-吸能系統(tǒng)調(diào)頻的精準(zhǔn)度將影響控制效能。調(diào)頻水柱阻尼系統(tǒng)的自然振動(dòng)頻率只與槽內(nèi)水柱52的有效長(zhǎng)度有關(guān)，動(dòng)力特性明確，設(shè)計(jì)參數(shù)容易決定；維修需求低-調(diào)頻水柱阻尼系統(tǒng)毋需額外提供彈簧22、油壓阻尼器23或單擺3等機(jī)械裝置，需要維修的項(xiàng)目較調(diào)頻質(zhì)塊阻尼系統(tǒng)少，且無(wú)金屬疲勞的問(wèn)題；具雙重功能-調(diào)頻水柱阻尼系統(tǒng)能與消防水塔結(jié)合，單一系統(tǒng)即兼具抗風(fēng)與消防的二合一功能 經(jīng)濟(jì)效益高-調(diào)頻水柱阻尼系統(tǒng)可因地制宜利用既有的消防蓄水，毋須額外提供質(zhì)塊21或錘球32，節(jié)省材料及工程費(fèi)。綜上所述，調(diào)頻水柱阻尼系統(tǒng)具有取代質(zhì)塊阻尼系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)。盡管如此，在實(shí)際應(yīng)用上，由于消防蓄水量必須符合法規(guī)、以及蓄水層空間的限制等現(xiàn)實(shí)條件，都增加調(diào)頻水柱阻尼系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上的困難，而須加以改進(jìn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種氣密式變斷面調(diào)頻水柱的阻尼裝置，其為一種可于蓄水槽內(nèi)注入工作流液，利用流體動(dòng)力特性與結(jié)構(gòu)產(chǎn)生共振互制作用以吸收振動(dòng)能量的建筑抗風(fēng)裝置。本技術(shù)的技術(shù)解決方案是一種氣密式變斷面調(diào)頻水柱的阻尼裝置，其包括一蓄水槽，該蓄水槽由二直立段、以及一與二直立段相連通的連接段所構(gòu)成，而該二直立段分別具有一開(kāi)口，且該直立段以非垂直狀與連接段連接；二封蓋，該封蓋分別蓋設(shè)于上述二直立段的開(kāi)口處，且該封蓋上具有一氣嘴；以及一閥門(mén)，該閥門(mén)設(shè)置于上述連接段內(nèi)的適當(dāng)處。如上所述的氣密式變斷面調(diào)頻水柱的阻尼裝置，其中，該蓄水槽的直立段與水平置放面之間具有小于九十度的夾角。如上所述的氣密式變斷面調(diào)頻水柱的阻尼裝置，其中，該蓄水槽的直立段與水平置放面之間具有大于九十度的夾角。如上所述的氣密式變斷面調(diào)頻水柱的阻尼裝置，其中，該直立段與連接段的斷面為不相同的大小及形狀。如上所述的氣密式變斷面調(diào)頻水柱的阻尼裝置，其中，該蓄水槽為一凹字型。如上所述的氣密式變斷面調(diào)頻水柱的阻尼裝置，其中，該蓄水槽為一V字型，且該V字型蓄水槽設(shè)置于楔型基座上。如上所述的氣密式變斷面調(diào)頻水柱的阻尼裝置，其中，該蓄水槽為一圓弧型。本技術(shù)的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)是本技術(shù)本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種氣密式變斷面調(diào)頻水柱的阻尼裝置，其特征在于，包括：　　　　一蓄水槽，該蓄水槽由二直立段、以及一與二直立段相連通的連接段所構(gòu)成，而該二直立段分別具有一開(kāi)口，且該直立段以非垂直狀與連接段連接；　　　　二封蓋，該封蓋分別蓋設(shè)于上述二直立段的開(kāi)口處，且該封蓋上具有一氣嘴；以及　　　　一閥門(mén)，該閥門(mén)設(shè)置于上述連接段內(nèi)。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王彥博，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：王彥博，
類型：實(shí)用新型
國(guó)別省市：71[中國(guó)|臺(tái)灣]