[发明专利]一种内置可旋转挡板调谐液体阻尼器的设计方法

权利要求书

1.一种内置可旋转挡板调谐液体阻尼器的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、根据受控结构的动力特性和平面构造，确定TLD的形状、尺寸以及储水高度；

S2、基于TLD的形状和尺寸，对TLD内部挡板的构造尺寸和安装方位进行设计；

S3、建立内置可旋转挡板TLD数值模型并模拟TLD液体的晃动过程，获取TLD的模态参数；

S4、建立结构和足尺TLD的耦合系统，计算风荷载作用下结构耦合振动响应及其减振率；

S5、判断内置可旋转挡板TLD能否使受控结构达到理想的控制效果。

2.根据权利要求1所述的一种内置可旋转挡板调谐液体阻尼器的设计方法，其特征在于，步骤S1具体为：

获取受控结构各楼层的质量和所在高度，根据线性振型假设估算受控结构的基阶模态质量M_S，然后设计质量比μ，从而得到TLD有效质量M_T，具体公式为：

M_T＝μM_S

根据受控结构的固有频率f_S和结构-TLD系统的质量比μ，计算TLD达到最优控制效果时的晃动频率f_T和阻尼比ζ_T，具体公式为：

TLD采用矩形水箱的形式，在楼面空间允许情况下设计TLD长度L，由矩形TLD基阶模态频率的理论公式计算得到TLD的储水高度h，具体公式为：

其中，g为重力加速度；储水高度h需满足TLD所在楼层的层高限制，若不满足则调整长度L重新进行设计；TLD高度H大于储水高度h；

根据TLD有效质量M_T计算宽度W，具体公式为：

其中，ρ表示水的密度，β表示质量参与系数；宽度W需满足TLD安装位置的空间限制，若不满足则重新选择安装位置或者调整长度L重新进行设计。

3.根据权利要求1所述的一种内置可旋转挡板调谐液体阻尼器的设计方法，其特征在于，步骤S2具体包括以下步骤：

S21、设计挡板的长度l、高度H以及厚度w；

S22、设计挡板安装位置P；

S23、设计挡板的旋转角度θ。

4.根据权利要求3所述的一种内置可旋转挡板调谐液体阻尼器的设计方法，其特征在于，步骤S21具体为：

在TLD内部竖直放置两列挡板，挡板高度与TLD高度H相等，挡板长度l由TLD宽度W计算得到，具体公式为：

其中，k表示每列挡板的个数；

挡板厚度w应满足挡板刚度和承载力的要求。

5.根据权利要求3所述的一种内置可旋转挡板调谐液体阻尼器的设计方法，其特征在于，步骤S22具体为：

挡板对称安装在TLD中间，通过位置P来表示挡板中心点离x轴坐标原点的距离，具体公式为：

其中，x_i为挡板中心点的物理坐标。

6.根据权利要求3所述的一种内置可旋转挡板调谐液体阻尼器的设计方法，其特征在于，步骤S23具体为：

挡板可绕中心点进行旋转，通过旋转角度θ表示挡板与TLD长度方向的夹角；每块挡板的旋转角度相同，相邻挡板旋转方向相反；

其中，θ采用弧度制表示，θ最小为0，此时挡板与长边平行，当θ增大时，液体流经挡板的耗能增大，附加质量增大，因此θ越大TLD阻尼比越大而频率越小；旋转角度θ的区间为0至0.9，换算为角度制为0°至51.6°。

7.根据权利要求1所述的一种内置可旋转挡板调谐液体阻尼器的设计方法，其特征在于，步骤S3具体包括以下步骤：

S31、构建内置可旋转挡板TLD的有限元数值模型；

S32、进行有色噪声激励下的TLD数值模拟计算；

S33、通过TLD液面响应获取TLD的模态参数。