一种阻尼耗能抗风装置

摘要

本发明是属于土木工程的结构阻尼抗风领域，是一种适用于低矮建筑的减小风荷载、改变风压的阻尼耗能装置。本发明阻尼耗能装置主要由三部分构成，一部分是上部的转动装置，一部分是中间的阻尼装置，另一部分是下部的固定装置。当风作用在叶片上时，叶片会随风转动，而下部的阻尼装置会产生阻尼效应，阻碍叶片的转动，进而吸收或消耗风振的能量。本发明适用于土木工程结构的低矮房屋结构，解决了对庞大的土木工程结构而言,依靠自身的阻尼耗能特性抵抗外来风振作用并不可靠的问题。且装置本身构造简单，适用性强，有很好的抗风效果。

权利要求

1.一种阻尼耗能抗风装置，其特征在于，该阻尼耗能抗风装置包括叶片、轮毂、螺丝、螺母、上支座、上转动垫、阻尼圆桶、连杆和固定板；

四片叶片安装在轮毂上，轮毂的中间截面积扩大，即为上支座，上支座与阻尼圆桶上端面连接，轮毂的下部分置于阻尼圆桶内；所述的阻尼圆桶是密封装置，包括下转动垫、下支座、加强板、通孔和阻尼液；在阻尼圆桶内壁设有四个加强板，分别对应四片叶片，加强板随轮毂转动；阻尼圆桶内充满阻尼液，在转动过程中，阻尼液阻碍其转动；上支座与阻尼圆桶外侧间、阻尼圆桶内侧与下支座间分别设有上转动垫和下转动垫；上支座与下支座间通过螺丝和螺母的配合固定；加强板上设有通孔，通孔垂直于加强板，允许部分阻尼液通过；螺栓贯穿轮毂，用来固定连接轮毂的顶部和底部；阻尼圆桶的下端面连接连杆，连杆的下部与固定板连接，连接板用于将装置固定在结构物上。

说明书

一种阻尼耗能抗风装置

技术领域

[0001] 本发明属于土木工程的建筑抗风领域，具体的说，是当风作用在叶片上时，叶片会随风转动，影响周围风压分布，而下部的阻尼器会产生阻尼效应，阻碍叶片的转动，进而吸收或消耗风振的能量的一种装置。

背景技术

[0002] 任何一个工程结构系统在受到外界的干扰或激励时都会产生响应，这是因为激励使系统获得了能量的输入。同时，系统又能将输入的能量通过某种机理转变为热能或其他能量形式而消耗掉，使输入能量和耗损能量保持平衡。这种系统耗损能量的能力称为阻尼。对于稳态过程，对系统必须持续不断地输入能量。只有与阻尼耗能相平衡，才能维持系统的持续稳定振动。

[0003] 阻尼耗能技术是以阻尼耗能机理为理论基础，阻尼的产生机理按物理现象的不同可以分为工程材料的材料阻尼、流体的粘滞阻尼、碰撞阻尼等，这主要是通过将机械能转化为可以耗损的热能来实现的。目前，阻尼耗能技术的主要应用形式包括结构自身材料阻尼和外加阻尼器耗能两种。而外加的阻尼器有粘滞阻尼器、智能阻尼器、金属阻尼器，以及近年提出的颗粒阻尼器。

[0004] 对庞大的土木工程结构而言,依靠自身的阻尼耗能特性抵抗外来风振作用并不可靠。随着新型阻尼耗能技术的不断提出，利用结构添加外部元件或内部添加元件的方式实现结构振动控制方式都体现了较好的控制效果

发明内容

[0005] 为了解决上述问题，本发明提供了一种阻尼抗风耗能装置，阻尼耗能装置的实物模型(如图1)，阻尼耗能装置主要由两部分构成，一部分是上部的叶片，另一部分是下部的阻尼器。当风作用在叶片上时，叶片会随风转动，而下部的阻尼器会产生阻尼效应，阻碍叶片的转动，进而吸收或消耗风振的能量。

[0006] 将多个阻尼耗能抗风装置并列串联在一个中轴上,且当风吹来时，各个装置会独立转动，不会互相影响，周围所产生的风场也不会互相影响。在各个装置的共同作用下，达到很好的改变风场和抗风效果。

[0007] 一种阻尼耗能抗风装置，包括叶片1、轮毂2、螺丝3、螺母4、上支座5、上转动垫6、阻尼圆桶7(封闭装置)、连杆8、固定板9。

[0008] 四片叶片1安装在轮毂2上，轮毂的中间截面积扩大，即为上支座5，上支座5与阻尼圆桶7上端面连接，轮毂的下部分置于阻尼圆桶7内；所述的阻尼圆桶7是密封装置，包括下转动垫10、下支座11、加强板12、通孔13和阻尼液14。对应四片叶片1，在阻尼圆桶7内壁设有四个加强板12，加强板12随着轮毂2转动，阻尼圆桶7内充满阻尼液14，在转动过程中，阻尼液14会阻碍其转动，达到阻尼效果。为防止轮毂转动时磨损阻尼圆桶，上支座与阻尼圆桶外侧间、阻尼圆桶内侧与下支座间分别设有上转动垫6和下转动垫10；上支座与下支座间通过螺丝和螺母的配合固定；加强板上设有通孔13，通孔垂直于加强板，允许部分阻尼液通过；螺栓贯穿轮毂，用来固定连接轮毂的顶部和底部，从而增强其强度。阻尼圆桶7的下端面连接连杆8，连杆的下部与固定板9连接，连接板是用来将装置固定在结构物上。

[0009] 本发明具有如下的优点：

[0010] 1、此装置不需要能量输入。其中，叶片的转动能改变风场风压，阻尼装置能消耗风能，这样将其组合在一起能起到很好的抗风效果，保护屋面不受破坏。

[0011] 2、建造房屋时，不用因为考虑到屋盖形式对于抗风能力强弱的影响，而局限于几种特定的屋盖形式，可以考虑安装阻尼耗能抗风装置来弥补屋盖形式不足而带来的不利影响。

[0012] 3、本发明构造简单，零件较少，制作和安装过程简单，适用性强，成本低且维护方便，能有效提高结构的抗震抗风性能，具有广阔的推广市场和应用前景。

附图说明

[0013] 图1是本发明整体实物示意图。

[0014] 图2是本发明部分实物示意图。

[0015] 图3是本发明的主视图。

[0016] 图4是本发明的俯视图。

[0017] 图5是本发明的透视图。

[0018] 图6是本发明的等轴侧图。

[0019] 图7是本发明的剖面图。

[0020] 图8是上支座与阻尼圆桶接触处的局部示意图。

[0021] 图9是结构A-A截面剖面图。

[0022] 图10是结构B-B截面剖面图。

[0023] 图11是阻尼圆桶内部截面局部剖面图。

[0024] 图12是装置安装位置示意图。

[0025] 图中：1叶片；2轮毂；3螺丝；4螺母；5上支座；6上转动垫；7阻尼圆桶；8连杆；9固定板；10下转动垫；11下支座；12加强板；13通孔；14阻尼液。

具体实施方式

[0026] 本发明提供了一种阻尼耗能抗风装置，具体实施方式如下：

[0027] 阻尼耗能抗风的叶片1采用复合材料制成，具有很高的强度和韧性。将其固定在轮毂2上，当风吹来作用在叶片上时，叶片会随风转动。轮毂2的转动会带动下部分转动，包括上下支座和加强板12。这是阻尼圆桶7内的阻尼液14会发挥作用，阻碍其转动，进而吸收或消耗风振的能量。加强板12上的通孔13可以控制阻尼液通过。将整个装置是通过固定板9固定在需要抗风的结构物上。如图12所示，一般放在比较容易受到破坏的的屋檐下方。为加强阻尼耗能装置的抗风效果，可以将多个装置并排放置。这样能很好的起到抗风效果，放置建筑物的破坏。

[0028] 此外此阻尼耗能装置可以视具体情况做一些优化，其可改变之处主要包括叶片的几何外形尺寸、转动角度，阻尼器一些主要参数的选择应用，还有就是阻尼耗能装置的安装位置和数量等。

[0029] 首先阻尼耗能装置的叶片的外形是一端宽一端窄的带有弧线的外形，具体的尺寸比例可根据当地的风速大小具体考虑。另外其转动角度也是不固定的，也可根据当地常年观测的风向具体设计优化。其次阻尼器的一些主要参数的选择，充分考虑阻尼耗能的效率，另外也受风速的影响。再者，装置安放在直接迎风处的屋盖边缘、角落、屋脊等处。还有就是阻尼耗能装置的安装个数也可做一些改动。