一種主動排水減振控制裝置及方法與流程

本發明是一種主動排水減振控制裝置及方法，主要針對鐵塔、橋塔、多高層鋼結構房屋等高聳結構的一種主動排水減振控制裝置及方法。

背景技術：

隨著社會的發展，工程結構形式日益多樣化、柔性化，在強風或強烈地震作用下，建筑物的動力反應強烈，很難滿足結構舒適性和安全性的要求。進入新世紀以來，高聳結構進入了快速發展時期，特別是城市的地標性建筑已經成為城市經濟實力的象征，例如廣州塔。隨著技術的進步，橋梁的跨度也越來越大，橋塔的高度也在不斷刷新。如何保證這些高聳結構的地震作用下的安全性以及強風作用下的舒適性和安全性已經成為需要迫切解決的關鍵問題，受到越來越多的關注，結構振動控制已經成為減小結構振動響應的重要方法。

傳統的抗風抗震設計方法，是通過提高結構本身的強度和剛度來抵御風荷載或地震作用，依靠構件的彈塑性變形來耗能的，是一種“硬碰硬”式的抗震方法。它既不經濟，又存在一定的安全隱患，并且高強材料自身的優勢也難以得到充分的發揮。結構振動控制可以有效地減輕結構在風和地震等動力作用下的反應和損傷，提高結構的抗震能力和抗災性能。

結構控制的概念可以簡單表述為：通過對結構附加控制裝置，由控制裝置與結構共同承受振動作用，以調諧和減輕結構的振動響應，消耗外部荷載傳遞給結構的能量，使它在外界干擾作用下的響應被控制在允許范圍內。

技術實現要素：

本發明目的是提供一種主動排水減振控制裝置及方法，旨在減小鐵塔、橋塔、多高層鋼結構房屋等高聳結構在地震或風荷載作用下的振動響應，達到減振耗能的效果。

為實現上述目的，本發明采用下述技術方案：

一種主動排水減振控制裝置及方法，包括一個安裝在建筑物頂部的水箱，所述的水箱頂部中央安置一個壓力泵，所述的壓力泵頂部中央安置傳感器及電子閥門控制系統，所述的水箱底部沿多個方向連接外伸的水管，每個所述的水管穿過電子閥門伸出結構物一定距離，所述的水管端部安裝噴嘴；所述的傳感器用于感應結構頂端的偏移，并將信號傳給電子閥門控制系統，所述的電子閥門控制系統根據信號控制不同電子閥門的開啟與關閉。

進一步的，所述的水箱形狀趨于球體，有利于承受超高壓，內部裝一定體積的水。

進一步的，所述的壓力泵位于水箱頂部，向水箱內部提供壓力。

進一步的，所述的傳感器及電子閥門控制系統位于所述的壓力泵上結構水平面中心，所述的傳感器用于感應結構頂端的偏移，并將信號傳給電子閥門控制系統，所述的電子閥門控制系統可根據信號控制不同電子閥門的開啟與關閉。

進一步的，所述的電子閥門用于控制水束的噴射。

進一步的，所述的水管的設置方向至少包括四個，即建筑物的東、南、西、北四個方向。

利用所述的裝置進行減振的方法，如下：

當傳感器感應到結構偏移時，將信號傳給電子閥門控制系統，電子閥門控制系統根據水平儀發出的信號進行判斷，判斷出是哪個位置發生了傾斜，然后開啟相應的電子閥門，向偏移方向噴射水束，抵消使結構產生偏移的能量，使結構復位；在此過程中，當水平儀檢測到結構復位時，發送控制信號給電子閥門控制系統，電子閥門控制系統控制相應的閥門關閉。

使用時，本發明應當固定于高聳結構頂部。水箱與結構物有可靠的連接，水管端部處進行相應構造措施處理，減少薄弱部位。當傳感器感應到結構偏移時，將信號傳給電子閥門控制系統，電子閥門控制系統立即做出判斷，開啟相應的電子閥門，向偏移方向噴射水束，抵消使結構產生偏移的能量，使結構復位，避免結構產生巨大偏移，達到減振效果，保護主體結構。

本發明的有益效果是：

該減振控制裝置及方法可以減小結構在地震或風荷載作用下的振動響應，可以有效的彌補荷載發生時方向不確定所帶來的隱患；該減振控制裝置及方法可以實現噴射高速水束，主動進行水平方向的減振，具有較強的實用性；該減振控制裝置及方法造價低、易安裝、維護少、自動激活性能好、容易匹配調頻、構造簡單、加工方便、性價比高、靈活性高、便于安裝、環保安全；該減振控制裝置及方法可以有效減輕“鞭稍效應”帶來的不利影響；該裝置中的水還可以用做消防用水，安全可靠。

附圖說明

構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本申請的進一步理解，本申請的示意性實施例及其說明用于解釋本申請，并不構成對本申請的不當限定。

圖1是一種主動排水減振控制裝置及方法的主視圖。

圖2是一種主動排水減振控制裝置及方法的側視圖。

圖中：1傳感器及電子閥門控制系統，2壓力泵，3水箱，4水，5水管，6電子閥門，7噴嘴。

具體實施方式

應該指出，以下詳細說明都是例示性的，旨在對本申請提供進一步的說明。除非另有指明，本文使用的所有技術和科學術語具有與本申請所屬技術領域的普通技術人員通常理解的相同含義。

需要注意的是，這里所使用的術語僅是為了描述具體實施方式，而非意圖限制根據本申請的示例性實施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數形式也意圖包括復數形式，此外，還應當理解的是，當在本說明書中使用術語“包含”和/或“包括”時，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。

正如背景技術所介紹的，目前的高聳結構增多，高聳結構的地震作用下的安全性以及強風作用下的舒適性和安全性已經成為需要迫切解決的關鍵問題；本專利中利用高速水束的噴射，主動進行水平方向的減振，使主體結構更加安全可靠。為了解決如上的技術問題，本申請提出了一種主動排水減振控制裝置及方法。

本專利將運用“水刀”的原理、動量定理，利用超高壓下噴射高速水束的反力，作用于結構頂部抵消結構頂部產生偏移時的能量，研制出一種主動排水減振控制裝置及方法。當1噸水束(水束可以有多條組成)以近1000m/s的速度噴射后(高速水束在空氣阻力下分散，不會造成公共安全)，其效果可以抵消1萬噸建筑質量以0.1m/s的速度偏移時的動量。對于自重小的高聳結構，在地震或風荷載作用時，隨著結構受力和變形的增大，該減振控制裝置率先產生較大阻尼，大量抵消輸入結構的能量及有效控制主體結構頂部的偏移，從而使主體結構避免進入明顯的非彈性狀態并迅速減小結構的振動響應，保護主體結構。

本發明提出的一種主動排水減振控制裝置及方法如圖1，圖2所示。

水箱3安置于結構物頂部，所述的水箱3頂部中央安置一個壓力泵2，用于向水箱內部加壓，所述的壓力泵2頂部中央安置傳感器及電子閥門控制系統1，用于感應結構物的偏移以及控制電子閥門，所述的水箱3底部連接外伸的水管5，所述的水管穿過電子閥門6伸出結構物一定距離，所述的水管端部安裝噴嘴7，所述的水箱3內部裝一定體積的水4。

水箱形狀趨于球體，有利于承受超高壓，內部裝一定體積的水。

壓力泵位于水箱頂部，向水箱內部提供壓力。

水平儀及電子閥門控制系統位于所述的壓力泵上結構水平面中心，所述的水平儀用于感應結構頂端的偏移，并將信號傳給電子閥門控制系統，所述的電子閥門控制系統可根據信號控制不同電子閥門的開啟與關閉。

所述的電子閥門用于控制水束的噴射。

所述的水管的設置方向至少包括四個，即建筑物的東、南、西、北四個方向；如果為了提高控制的精度，可以在此基礎之上增加水管的個數。

利用所述的裝置進行減振的方法，如下：

當傳感器感應到結構偏移時，將信號傳給電子閥門控制系統，電子閥門控制系統根據水平儀發出的信號進行判斷，判斷出是哪個位置發生了傾斜，然后開啟相應的電子閥門，向偏移方向噴射水束，抵消使結構產生偏移的能量，使結構復位；在此過程中，當水平儀檢測到結構復位時，發送控制信號給電子閥門控制系統，電子閥門控制系統控制相應的閥門關閉。

使用時，本發明應當固定于高聳結構頂部。水箱與結構物有可靠的連接，水管端部處進行相應構造措施處理，減少薄弱部位。當傳感器感應到結構偏移時，將信號傳給電子閥門控制系統，電子閥門控制系統立即做出判斷，開啟相應的電子閥門，向偏移方向噴射水束，抵消使結構產生偏移的能量，使結構復位，避免結構產生巨大偏移，達到減振效果，保護主體結構。

本實施方案中，應當根據結構的具體工程實際確定水箱的容積、水管及噴嘴的安裝位置和數量，以達到最佳的減振效果。

本專利的上述實施方案并不是對本發明保護范圍的限定，本專利的實施方式不限于此，凡此種種根據本專利的上述內容，按照本領域的普通技術知識和慣用手段，在不脫離本專利上述基本技術思想前提下，對本專利上述結構做出的其它多種形式的修改、替換或變更，均應落在本專利的保護范圍之內。