[发明专利]结构振动抑制装置

说明书

本发明有关一种装置，用以抑制风力，地震之类，对诸如建筑物及土木工程等结构造成的震动。

本发明人曾作独立发明或共同发明人提出过各种类型的震动抑制装置，如1987年4月24日提交的待批准美国申请第07/042，365号，名称为“结构震动抑制装置”，1988年4月8日提交的美国专利申请第07/179，438号，名称为“建筑物及其结构的震动抑制法”，1988年4月26日提交的美国专利申请第07/186，613号，名称为“结构对外部扰动响应的抑制法及应用设备”，1988    5月6日提交美国专利申请第07/191，278号，名称为“结构对外部扰动响应的有效抑制法及应用设备”，1988年5月20日提交的美国专利申请第07/196，325号，名称为“结构振动抑制装置”。本文引述上述各美国申请案作为参考。

随着高强度材料的发展，以及施工工程及结构分析计算机化的迅速发展，高层结构比传统结构重量减轻而较有柔性。这种柔性轻质高层结构有一个趋势，即其振动频率及减震因素减小，因此在地震和风力造成的外力作用下，有可能未予料的发生各类型大幅振动。因此，这种结构的振动使其住户感觉不适，并且产生的应力可能超过允许限度。

在1980年10月7日颁发范第弗等人（Vandiver）美国专利第4，226，554号中，阐述了一种吸收风力、海浪或地震的激振对结构造成的动力的装置，在装置中有一种液体盛放在结构上面安装的水槽中，结构受振时减少结构的动力响应。这类减震装置可用于解决上述问题。然而有一个缺点，因为在结构中占很大的空间，因此空间效率很低。

因此，本发明的目的，是提出一种抑制结构震动的装置，其结构紧凑，与先有技艺领域减震装置比较，有优良的空间效率。因此，可将本发明的减震装置，安装在结构的理想位置上。

为了上述和其他目的，本发明提出了一种抑制结构震动的装置。装置有在结构中安装的槽箱，并有腔室形成结构放在槽箱内，形成若干围绕槽箱轴线的同心环形腔，盛放一种液体，抑制结构的震动。腔中各容放一定量的液体，使其固有周期与结构相同。使用这种结构后，本发明的装置与先有领域比较，体积一定的槽箱有高的减震效果，因为在本发明结构中，液体的振动能在液体冲击反向的周向流及腔壁时消散，而在先有领域的结构中，在槽箱的中心部没有对振动起作用的抑制。

在一种理想装置中，有振动阻尼装置，至少设在一个腔中，对结构摆动造成的至少一个腔中的液体的振动作衰减。振动阻尼装置可以有一个网格件，配有框架安装在槽底，固定在框架上的网格，阻挡结构摆动造成的液体流动，可将网格件沿槽的径向方向安置。网格件可有效阻挡结构摆动造成的液体的周边流，因此结构的振动以及减震装置的振动都被衰减，从而可防止减振装置受结构的激振而振动。

现参照附图作举例对本发明叙述，附图如下：

图1简单表示一座建筑物，房顶设有本发明的减振装置，减振装置以垂直剖面显示;

图2为图1中减振装置的放大俯视图;

图3为沿图2中Ⅲ-Ⅲ剖线得到的剖视图;

图4表示图1有减振装置的建筑物的等效力学系统;

图5为图1中减振装置的改型的俯视图;

图6为沿图5中Ⅵ-Ⅵ剖线得到的剖视图。

现参看图1至3，一种按本发明制造的减振装置1，通过一个传统绝振基础3，安装在高层建筑物2的屋顶，基础3有迭层结构，有弹性板和钢板交替迭放。在屋顶安装减振装置1，理想用于抑制风力造成的振动。

减振装置1有槽箱4，安装在绝振基础3上。槽4中盛一种液体，实际上可以是饮用水，消防水，降温用或取暖用水等。槽箱4可有一个中空的圆柱形外槽箱6、上开口端6A。外槽箱6用三个圆柱形管制成的隔板7A，7B及7C分隔，图2中，三圆管在外槽箱6内同心围绕垂直轴线4A，形成分隔的槽或腔，从中心至外圆周分别为4A，4B，4C及4D，如图2所示。

对槽箱4中的液体5进行调节，使之与建筑物2有基本相同的固有周期。这调节是根据比重改变液体5的高度H。槽箱4中液体重量（有效质量）典型在1/50至1/200范围内调节，最好在建筑物2总重量1/50至1/100内调节。但这比例可达到约1/300。

槽箱4最好用耐腐蚀材料制造，例如合成树脂及不锈钢等。液体5最好用不挥发材料，如油等。槽箱4的材料及液体5的类型取决于施工条件。