[發(fā)明專利]內(nèi)置顆粒式調(diào)諧及摩擦碰撞耗能阻尼器

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910087710.1
• 申請(qǐng)日: 2009-06-19
• 公開（公告）號(hào): CN101597925A
• 公開（公告）日: 2009-12-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何浩祥;閆維明;王維凝;周大興
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): E04B1/98
• 分類號(hào): E04B1/98
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 張 慧

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種內(nèi)部安放阻尼顆粒且具有調(diào)諧及摩擦碰撞耗能功能的阻尼器，屬于結(jié)構(gòu)工程抗震與減震及抗風(fēng)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近年來迅速發(fā)展的調(diào)諧質(zhì)量或調(diào)諧液體減振控制技術(shù)由于其無須對(duì)結(jié)構(gòu)采取傳統(tǒng)的加強(qiáng)措施，且減震效果明顯，易于實(shí)施，而日益受到廣泛重視，并在國(guó)內(nèi)外工程中得到應(yīng)用。調(diào)諧系統(tǒng)是在結(jié)構(gòu)頂層加上慣性質(zhì)量或者在附屬結(jié)構(gòu)內(nèi)部添加流動(dòng)的液體，并配以彈簧和阻尼器與結(jié)構(gòu)相連，對(duì)結(jié)構(gòu)的某些振型加以控制。調(diào)諧質(zhì)量或調(diào)諧液體阻尼器的基本原理是利用二次系統(tǒng)吸引主體結(jié)構(gòu)的振動(dòng)能量而使主體結(jié)構(gòu)振動(dòng)反應(yīng)得到降低。

屬于被動(dòng)控制裝置的調(diào)諧質(zhì)量或調(diào)諧液體減振系統(tǒng)目前存在以下不足。首先，一般的調(diào)諧系統(tǒng)只針對(duì)結(jié)構(gòu)在某一個(gè)方向的振動(dòng)進(jìn)行獨(dú)立的減振設(shè)計(jì)，多維振動(dòng)控制尤其是豎向和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)控制效果不佳。其次，調(diào)諧系統(tǒng)的時(shí)滯現(xiàn)象比較嚴(yán)重，對(duì)諸如地震等短時(shí)激勵(lì)作用的控制效果常常達(dá)不到設(shè)計(jì)預(yù)期要求，如果調(diào)頻不合理甚至可能帶來負(fù)作用。另外，調(diào)諧質(zhì)量或調(diào)諧液體一般集中安裝在建筑結(jié)構(gòu)上的某一部位，遠(yuǎn)離安裝位置的實(shí)際區(qū)域的減振效果會(huì)明顯降低。再有，調(diào)諧系統(tǒng)給原結(jié)構(gòu)的局部構(gòu)件帶來附加內(nèi)力，必要時(shí)需要調(diào)整設(shè)計(jì)方案或進(jìn)行加固。此外，調(diào)諧系統(tǒng)的造價(jià)較昂貴，不利于廣泛應(yīng)用。因此開發(fā)成本低廉、反應(yīng)靈敏、具有多維調(diào)諧減振效果的分布式阻尼器具有重大的工程意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出了一種內(nèi)部安放阻尼顆粒且具有調(diào)諧及摩擦碰撞耗能功能的阻尼器，本阻尼器具有成本低廉、分散靈活、多維減振的特點(diǎn)，在風(fēng)和地震作用下，阻尼顆粒能夠在結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞之前充分滑動(dòng)、振動(dòng)、摩擦和碰撞，阻尼器整體具有調(diào)諧結(jié)構(gòu)頻率并耗散外部動(dòng)能的功能，從而保證結(jié)構(gòu)安全。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案。

本發(fā)明的一種內(nèi)置顆粒式調(diào)諧及摩擦碰撞耗能阻尼器，主要包括：與建筑結(jié)構(gòu)樓板構(gòu)件或梁柱構(gòu)件相連接的箱體、安放于箱體內(nèi)的阻尼顆粒群、箱體內(nèi)部隔板和連接構(gòu)件，其特征在于，所述的阻尼顆粒群均勻的堆放在箱體、內(nèi)部隔板和建筑結(jié)構(gòu)樓板構(gòu)件所形成的空間內(nèi)，或堆放在箱體、內(nèi)部隔板和建筑結(jié)構(gòu)梁柱構(gòu)件所形成的空間內(nèi)，在風(fēng)或/和地震作用下，整個(gè)箱體能夠調(diào)諧結(jié)構(gòu)自振特性，并且阻尼顆粒群的各阻尼顆粒之間及阻尼顆粒和內(nèi)部隔板之間能夠充分發(fā)生多維振動(dòng)、摩擦和碰撞。其中，阻尼顆粒群的堆放體積應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況恰當(dāng)采用。

所述的內(nèi)置顆粒式調(diào)諧及摩擦碰撞耗能阻尼器，其特征在于：所述的阻尼顆粒群的單體外形為球形或橢球形，平均單體直徑小于等于10mm。所述的阻尼顆粒群的材料為陶粒砂或?yàn)殇撝榛驗(yàn)榻ㄖ么稚啊?/p>

所述的內(nèi)置顆粒式調(diào)諧及摩擦碰撞耗能阻尼器，其特征在于：與建筑結(jié)構(gòu)樓板構(gòu)件或梁柱構(gòu)件相連接的箱體的材料為鋼筋混凝土或?yàn)楦邚?qiáng)混凝土或?yàn)榻ㄖ娩摗?/p>

所述的內(nèi)置顆粒式調(diào)諧及摩擦碰撞耗能阻尼器，其特征在于：箱體的各方向的尺寸小于等于其上與之連接的建筑結(jié)構(gòu)樓板構(gòu)件或梁柱構(gòu)件的具體外露尺寸，即所述的箱體如果與梁柱等構(gòu)件相連接，其箱體的長(zhǎng)度、寬度和高度應(yīng)與梁柱等構(gòu)件外露部分的長(zhǎng)度、寬度和高度分別相一致，從而避免箱體突出于原結(jié)構(gòu)尺寸，影響使用功能和美觀。所述的箱體如果與樓板相連接，其長(zhǎng)度和寬度應(yīng)與箱體位置所在柱網(wǎng)的長(zhǎng)度和寬度分別相一致。

所述的內(nèi)置顆粒式調(diào)諧及摩擦碰撞耗能阻尼器，其特征在于：內(nèi)部隔板的厚度小于等于10mm，內(nèi)部隔板的表面光滑平整。內(nèi)部隔板為混凝土板或鋼板。內(nèi)部隔板的尺寸應(yīng)根據(jù)實(shí)際減震方案要求確定，但不得使其外露于箱體。

所述的內(nèi)置顆粒式調(diào)諧及摩擦碰撞耗能阻尼器，其特征在于：所述的連接構(gòu)件為高強(qiáng)螺栓連接或?yàn)榕蛎浡菟ㄟB接。連接構(gòu)件應(yīng)確保箱體、內(nèi)部隔板及結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間具有足夠的連接強(qiáng)度，在正常狀態(tài)下不發(fā)生相對(duì)變形。

本發(fā)明通過在與結(jié)構(gòu)和構(gòu)件相連接的箱體內(nèi)安放大量微小的顆粒，使之形成具有一定質(zhì)量的附屬結(jié)構(gòu)，改善原結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性，實(shí)現(xiàn)在風(fēng)或/和地震作用下能夠調(diào)諧結(jié)構(gòu)自振特性、轉(zhuǎn)移和耗散結(jié)構(gòu)本應(yīng)該承受的部分外部動(dòng)能的功能，此外，各阻尼顆粒之間及阻尼顆粒和隔板之間能夠充分發(fā)生摩擦和碰撞，以離散分布的形式進(jìn)一步耗散能量，從而降低原有建筑結(jié)構(gòu)的破壞程度。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下：

1)本發(fā)明將阻尼顆粒群安放于附屬結(jié)構(gòu)或構(gòu)件中，既可以增加調(diào)諧質(zhì)量，又可以利用阻尼顆粒群及阻尼顆粒和隔板之間的振動(dòng)、摩擦和碰撞進(jìn)行耗能，結(jié)合微觀耗能和宏觀耗能的優(yōu)點(diǎn)，能夠有效提高減振控制效果。