[發明專利]一種串、并聯多級閥粘滯阻尼方法及阻尼器

有效

• 申請號: 201310012054.5
• 申請日: 2013-01-11
• 公開（公告）號: CN103061425A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 汪正興;王天亮;王波;劉鵬飛;柴小鵬;方華兵;高陽;趙建;朱治寶;劉德清;楊學祥
• 申請（專利權）人: 中鐵大橋局集團武漢橋梁科學研究院有限公司;中鐵大橋局集團有限公司
• 主分類號: E04B1/98
• 分類號: E04B1/98;E01D19/00
• 代理公司: 北京捷誠信通專利事務所(普通合伙) 11221
• 代理人: 魏殿紳;龐炳良

技術領域

本發明涉及土木工程結構抗震防災領域，具體說是一種串、并聯多級閥粘滯阻尼方法及阻尼器。尤指用于橋梁、高層建筑及大跨空間結構抗震并保護主體結構安全的串、并聯多級閥粘滯阻尼方法及阻尼器。

背景技術

隨著地震等自然災害的頻發，土木工程結構抗震防災裝置及方法備受業界關注。在現有技術中，應用于土木工程結構中的抗震裝置有多種類型，如金屬阻尼器、摩擦阻尼器、粘滯阻尼器、粘彈性阻尼器等。

粘滯阻尼器作為一種速度相關性阻尼裝置，具有阻尼效率高、極小的靜力剛度等優點，更適合于土木工程結構抗震。現有的粘滯阻尼器主要有如下幾種：

1、多功能單出桿式粘滯阻尼器。

如專利號為201020584783.X、授權公告號為CN201818696U、名稱為“一種可設定初始剛度的單活塞桿粘滯阻尼器”的實用新型專利，以及申請號為201020584796.7、授權公告號為CN201884543U、名稱為“一種單活塞桿彈性粘滯阻尼器”的實用新型專利。

以上兩種專利通過設置于內外缸筒之間的間隙作為補償缸，可即便在活塞桿為單出桿的情形下消除活塞移動運動過程中工作缸體內出現“真空”和“鎖死”現象，通過在缸體內設置阻尼單向閥和彈簧，實現初始剛度可調及彈性剛度功能。該類型阻尼器活塞桿為單出桿，可有效減少阻尼器總長度，節約安裝空間，但補償缸構造復雜，適用阻尼力噸位較小。

2、利用缸筒和活塞之間的間隙調節阻尼力的雙出桿粘滯阻尼器。

如專利號為200420073009.7、授權公告號為CN2716585Y、名稱為“變間隙式粘滯阻尼器”的實用新型專利及如申請號為201110409853.7、公開號為CN102518731A、名稱為“高耗能間隙自適應型粘滯阻尼器”的發明專利申請。

以上兩種專利通過利用缸筒和活塞之間的間隙實現阻尼作用，該耗能原理與缸體內部的介質的粘度有關，而粘度與溫度具有一定相關性，因而，在工程實踐中，此種阻尼作用方式的溫度穩定性較差。

3、能實現各種附加功能的阻尼器。

如專利號為201120262317.4、授權公告號為CN202248354U、名稱為“一種建筑用具有自動監測滯回性能的粘滯阻尼器”的實用新型專利和如專利號為200810040841.X、授權公告號為CN100585217C、名稱為“帶軸向限位裝置的粘滯阻尼器”的發明專利。

前者可實時在線監測阻尼器的工作狀態，后者可通過限位裝置，有效保護阻尼器在極端荷載作用下不發生損傷破壞。

因此，現有已公開的粘滯阻尼器專利存在如下缺點：

1、改進型單出桿阻尼器的補償裝置復雜，閥門耐久性差，且阻尼噸位小。

2、阻尼作用機理與溫度相關，阻尼器溫度穩定性較差。

3、大噸位及較好溫度穩定性的土木工程抗震粘滯阻尼器的構造特性及阻尼作用機理，參考資料有限。

4、阻尼系數可調范圍狹窄，粘滯阻尼器參數設計相對困難。

5、缸筒內工作壓力大、所需備壓較大，對構件及密封件的沖擊效應較大，缸筒阻尼噸位小，耐久性不夠。

發明內容

針對現有技術中存在的缺陷，本發明的目的在于提供一種串、并聯多級閥粘滯阻尼方法及阻尼器，實現大噸位阻尼力，具有較好阻尼穩定性，且阻尼系數參數靈活可調。

為達到以上目的，本發明采取的技術方案是：

一種串、并聯多級閥粘滯阻尼方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，在確定粘滯阻尼器需要產生的阻尼力值F后，根據下述公式計算出阻尼系數C，

F=C×V^α

公式中，V為粘滯阻尼器的活塞桿3的速度，α為非線性速度指數，

步驟2，根據下述公式計算并調整粘滯阻尼器的串聯活塞7的個數m和每個活塞7上單方向并聯的薄壁小孔閥6的個數n以獲得所需的阻尼系數C

公式中，C_i為薄壁小孔閥6的阻尼系數，A_凈為粘滯阻尼器的缸體5內截面的凈面積，α為非線性速度指數，

步驟3，根據步驟2的計算，將n個薄壁小孔閥6裝配到每個活塞7上完成薄壁小孔閥6的單方向并聯，

步驟4，根據步驟2的計算，將m個活塞7裝配到活塞桿3上完成活塞7的串聯，

步驟5，將活塞桿3裝入粘滯阻尼器中，完成粘滯阻尼器的裝配，所述粘滯阻尼器的左右兩端各設有一個萬向球鉸1，粘滯阻尼器通過萬向球鉸1安裝于結構預留的耳座上，