[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

摘要

本发明公开了一种基于建筑消防水箱的调谐液体阻尼器的设计方法。该方法包括：确定消防水箱是否适合改造成为调谐液体阻尼器；当消防水箱适合改造成为调谐液体阻尼器时，获取消防水箱与消防水箱下方建筑结构自振周期、频率的差距；制定并调整消防水箱内扰流网的设置和水位设置方案；确定消防水箱的减震效果。本发明通过在高层建筑顶部消防水箱中增设扰流网并控制水位，可使其既兼顾消防水箱的功能又实现TLD功能，从而起到减振作用；不需另外设置大量的小型浅水箱作为TLD，而利用建筑顶部原有消防水箱作为TLD，既降低减振成本又不影响建筑使用，在消防水箱内增设扰流网，既不影响建筑消防水箱的水量，又可通过改变水的晃动频率来达到建筑减振效果。

主权项

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fw与h/L的关系曲线、消防水箱中水的晃动频率fw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；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。