[发明专利]一种基于建筑消防水箱的调谐液体阻尼器的设计方法

权利要求书

1.一种基于建筑消防水箱的调谐液体阻尼器的设计方法，其特征在于，包括：

步骤1：利用有限元软件对建筑结构进行建模并进行模态分析，得到建筑结构的自振周期、频率以及质量；

步骤2：获取高层建筑物顶部消防水箱内水的深度h以及沿振动方向水箱尺寸L，计算出消防水箱内水的质量，通过消防水箱内水与建筑结构的质量比，并结合消防水箱中水的晃动频率f_w与h/L的关系曲线、消防水箱中水的晃动频率f_w与L的关系曲线，确定消防水箱是否适合改造成为调谐液体阻尼器；

步骤3：如果消防水箱适合改造成为调谐液体阻尼器，则利用有限元软件建立消防水箱的数值模型，计算分析消防水箱的自振周期、频率；将消防水箱的自振周期、频率与消防水箱下方建筑结构的自振周期、频率分别进行比较，得出消防水箱与消防水箱下方建筑结构自振周期、频率的差距；

步骤4：根据消防水箱与消防水箱下方建筑结构自振周期、频率的差距，制定消防水箱内扰流网设置方案和水位设置方案；根据扰流网设置方案和水位设置方案在步骤3的消防水箱的数值模型中建立水箱内部的扰流网并设置水位，然后利用有限元软件对设有扰流网的水池进行分析，得到扰流网的自振周期、频率；并根据扰流网的自振周期、频率的结果调整扰流网设置方案和水位设置方案，使设置有扰流网的消防水箱的自振频率靠近且小于建筑结构的自振频率；并依据分析结果对消防水箱的水位进行调整，使水量与建筑质量比靠近1.5％-3％这一范围；

步骤5：在调整好消防水箱扰流网设置方案及水位设置方案后，将消防水箱及建筑结构建立在同一模型中，形成与实际工程一致的顶部有消防水箱的建筑结构模型，并进行建筑结构抗震性能分析，通过建筑结构顶点位移、构件变形、结构内力指标是否满足规范要求来判定由消防水箱形成的调谐液体阻尼器是否能够起到减震作用；

步骤6：如果经过数值模拟在消防水箱中设置扰流网的方案能够达到预期目的，即建筑结构受力性能及变形满足建筑结构设计规范要求，则实际施工中按照步骤4中的扰流网设置方案及水位设置方案施工；如果经过数值模拟设置扰流网的消防水箱的减震效果没有达到预期目的，则重复步骤3至步骤5，依据计算结果对扰流网的设置方案进行调整，直至消防水箱的减震效果达到预期目的；

消防水箱中用带孔的金属板或金属网作为扰流网，扰流网分为水平布置以及竖向布置，水平及竖直两个方向布置的扰流网数目通过有限元模拟的计算结果确定，水平和竖直能够同时设置，也能够只在水平或竖直设置；当采用带孔的金属板时，在有限元模型中还需设置板厚、孔径、间距，并依据分析结果判定板厚、孔径、间距是否合理。

2.如权利要求1所述的基于建筑消防水箱的调谐液体阻尼器的设计方法，其特征在于，所述基于建筑消防水箱的调谐液体阻尼器采用建筑物已有的消防水箱。