[发明专利]一种内置格栅调谐液体阻尼器的设计方法

权利要求书

1.一种内置格栅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参数，计算TLD的有效质量、晃动频率以及阻尼比；

S2、结合TLD所在楼层的结构平面形状和空间限制，设计TLD的形状、尺寸以及储水高度；

S3、基于TLD的形状和尺寸，对TLD内部格栅的构造尺寸和安装位置进行设计；

S4、建立内置格栅TLD数值模型并模拟TLD液体的晃动过程，获取TLD的模态参数；

S5、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；

S6、判断TLD是否达到理想的控制效果，如达到，则获取内置格栅TLD的最终设计方案，如达不到，则返回步骤S3重新设计，并执行步骤S3及其后续步骤。

2.根据权利要求1所述的一种内置格栅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，设计质量比μ，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：

3.根据权利要求2所述的一种内置格栅调谐液体阻尼器的设计方法，其特征在于，步骤S2具体为：

考察受控结构的楼面设计，确定TLD的安装位置；

TLD采用矩形水箱的形式，根据步骤S1中计算的TLD晃动频率f_T进行TLD的尺寸设计；在楼面空间允许的情况下，确定TLD的长度L，并由矩形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；

结合步骤S1中得到的TLD有效质量M_T，计算出TLD的宽度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，若不满足则选择合适的安装位置或者调整长度L重新进行设计。

4.根据权利要求1所述的一种内置格栅调谐液体阻尼器的设计方法，其特征在于，步骤S3包括以下步骤：

S31、设计格栅的长度l_b、高度h_b以及厚度t_b；

S32、设计格栅安装位置P；

S33、设计格栅稠度比S；

S34、设计格条宽度比D。

5.根据权利要求4所述的一种内置格栅调谐液体阻尼器的设计方法，其特征在于，步骤S3具体为：

由步骤S2得到TLD的储水高度h和宽度W，因此格栅高度h_b应大于储水高度h，格栅长度l_b等于TLD宽度W，格栅厚度t_b应满足刚度要求；

两块格栅对称安装在TLD中间，通过位置P来表示格栅离x轴坐标原点的距离，具体公式为：

其中，x_i为格栅的物理坐标；

格栅构件是由若干格条组成，通过稠度比S来表示格栅固体所占液体横截面积的比值，具体公式为：

其中，d_s为格条宽度，d_w为缝隙宽度；

相同格栅稠度比下，不同的格条宽度会导致格栅的疏密性差异，通过格条宽度比D来归一化表示格条宽度，具体公式为：

其中，d_s最大等于hS，即D最大等于1。