[發(fā)明專利]滑動隔艙式多級配耗能-調(diào)諧顆粒阻尼器

無效

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• 申請日: 2011-10-12
• 公開（公告）號: CN102433943A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 閻維明;許維炳;王瑾;侯立群;李德月
• 申請（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: E04B1/98
• 分類號: E04B1/98
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 魏聿珠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種通過定向滑輪支撐與主體結(jié)構(gòu)相連接具有耗能、調(diào)諧作用的多級配顆粒阻尼器，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)

近年來隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及人們生活水平的提高，人們對結(jié)構(gòu)抗震性能及結(jié)構(gòu)抗風(fēng)舒適度性能要求越來越高。調(diào)諧質(zhì)量阻尼器(TMD)或調(diào)諧液體阻尼器(TLD)減振控制技術(shù)由于其對原結(jié)構(gòu)改變小，施工簡單，且減震效果顯著，而受到廣泛重視，并在國內(nèi)外工程中得到應(yīng)用。顆粒阻尼技術(shù)作為一種新型的調(diào)諧質(zhì)量、耗能減震控制技術(shù)，具有對原系統(tǒng)改動小、附加質(zhì)量小、減震頻帶寬、多維控制能力好、可運用于惡劣環(huán)境等優(yōu)點逐漸成為工程研究人員的研究熱點。

屬于被動控制裝置的顆粒阻尼減振系統(tǒng)目前存在以下不足：首先，現(xiàn)階段研究成果顯示，顆粒阻尼器中的阻尼顆粒起振條件較為苛刻，在一般的風(fēng)荷載或多遇地震作用下阻尼顆粒很難起振或起振后顆粒間、顆粒與腔體間碰撞摩擦不劇烈，加之顆粒附加質(zhì)量較小，因而顆粒阻尼器很難起到對主體結(jié)構(gòu)調(diào)諧質(zhì)量的作用。其次，顆粒阻尼器中阻尼顆粒起振后發(fā)生的顆粒與顆粒間，顆粒與腔體間的碰撞多為彈性碰撞，碰撞耗散結(jié)構(gòu)能量的能力有限。再次，傳統(tǒng)顆粒阻尼器多采用具有一定堆疊高度的阻尼顆粒群，極大的限制了阻尼顆粒多方向滾動或滑動、摩擦、碰撞的機(jī)率。此外，由于傳統(tǒng)顆粒阻尼器僅依靠阻尼顆粒自身滾動摩擦碰撞對結(jié)構(gòu)調(diào)頻往往導(dǎo)致調(diào)頻效果不好。因此開發(fā)阻尼顆粒起振條件低、耗能能力好、多維控制效果好、調(diào)頻能力強的新型顆粒阻尼器具有重大的工程意義。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有顆粒阻尼技術(shù)中存在的顆粒起振難，由于顆粒堆疊導(dǎo)致多維控制效果差，碰撞耗能能力有限，調(diào)諧能力差的問題，本發(fā)明提出了一種通過定向滑輪支撐與主體結(jié)構(gòu)相連接，內(nèi)設(shè)隔艙板，具有耗能、調(diào)諧作用的多級配顆粒阻尼器。本阻尼器具有阻尼顆粒起振條件低、碰撞耗能能力好、多維控制效果好、調(diào)頻能力強等特點，在風(fēng)或地震作用下，多級配阻尼顆粒中的主體顆粒能夠在結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞之前沿多方向充分滾動或滑動、摩擦、碰撞消耗能量，細(xì)顆粒可以在靜電力或粘接劑的作用下附著于主體顆粒表面，伴隨主體顆粒一起滾動、摩擦和碰撞，通過自身的塑性變形消耗主體結(jié)構(gòu)傳遞給主體顆粒或細(xì)顆粒的能量。與此同時上部阻尼器隔艙攜多級配顆粒可以通過定向滑動支撐在滑動槽上來回滾動或滑動以達(dá)到增加顆粒碰撞程度和調(diào)諧結(jié)構(gòu)頻率并耗散主體結(jié)構(gòu)動能的功能，從而保證結(jié)構(gòu)安全。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案。

本發(fā)明的一種滑動隔艙式多級配耗能-調(diào)諧顆粒阻尼器，主要包括：與建筑結(jié)構(gòu)或橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件相連的阻尼器錨固裝置1、阻尼器隔艙板2、多級配阻尼顆粒群3、定向滑輪支撐4、滑動槽5和阻尼器腔體6，其特征在于，阻尼器腔體6為長方體或圓柱體，豎直方向含有兩個以上的阻尼器隔艙板2，阻尼器腔體6底面連接有多個定向滑輪支撐4，定向滑輪支撐4可在阻尼器錨固裝置1內(nèi)的滑動槽5中滑動或滾動。每個阻尼器隔艙板2上均勻單層放置有多級配阻尼器顆粒群3，多級配阻尼器顆粒群3由主體顆粒和細(xì)顆粒組成。在風(fēng)或/和地震作用下，定向滑輪支撐4可以在滑動槽5上滑動或滾動以增加阻尼顆粒碰撞激烈程度調(diào)諧結(jié)構(gòu)頻率并耗散主體結(jié)構(gòu)動能；在風(fēng)或/和地震作用下，多級配阻尼顆粒群3可以在阻尼器隔艙板2上多維振動摩擦碰撞并發(fā)生塑性變形耗能。

所述的滑動隔艙式多級配耗能-調(diào)諧顆粒阻尼器，其特征在于：所述的多級配阻尼顆粒群3的級配顆粒包含主體顆粒和細(xì)顆粒，其中主體顆粒粒徑為10mm～100mm，材料為混凝土珠、鋼珠、玻璃球、陶粒砂，細(xì)顆粒粒徑為主體顆粒粒徑的1/200～1/10，材料為鐵粉、鉛粉、銅粉、鋁粉、鋅粉。

所述的滑動隔艙式多級配耗能-調(diào)諧顆粒阻尼器，其特征在于：細(xì)顆粒的體積約為主體顆粒體積的1/50～1/5，主體顆粒的體積約為阻尼器腔體的1/50～1/5，各阻尼器隔艙板2上分別放置有不同種主體顆粒和細(xì)顆粒的組合。各阻尼器隔艙板2上的多級配阻尼顆粒群3水平面占用面積應(yīng)為阻尼器隔艙板2水平截面面積的50％～80％。

所述的滑動隔艙式多級配耗能-調(diào)諧顆粒阻尼器，其特征在于：定向滑輪支撐4的滑動方向可以通過調(diào)整阻尼器錨固裝置1與主體結(jié)構(gòu)錨固方位得以改變，用以抵抗不同方向作用的風(fēng)或/和地震荷載。

所述的滑動隔艙式多級配耗能-調(diào)諧顆粒阻尼器，其特征在于：阻尼器錨固裝置1選用高強度(抗拉強度大于470MPa)的工字型型鋼，工字型型鋼上翼緣與滑動槽5焊接，工字型型鋼下翼緣通過高強螺栓與主體結(jié)構(gòu)連接，滑動槽5可以依據(jù)控制作用需求使用潤滑劑或干燥劑進(jìn)行處理。