[發明專利]復合式全向調諧減震阻尼擺

有效

• 申請號: 201310173316.6
• 申請日: 2013-05-10
• 公開（公告）號: CN103243831A
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發明（設計）人: 何浩祥;韓恩圳;呂永偉;叢茂林
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: E04B1/98
• 分類號: E04B1/98
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 魏聿珠

技術領域

本發明涉及一種具有在結構所有方向（水平各向、豎向、扭轉及搖擺各向）均能進行調諧耗能減震的阻尼擺，屬于結構工程的抗震減震技術領域。

背景技術

地震時的地面運動是復雜的多維運動，各點的周期和相位均不相同，導致地面各質點的運動不僅有平動分量，也有轉動分量(一個繞豎直軸旋轉的扭轉分量和兩個繞水平軸旋轉的搖擺分量)，地震動的多維特性決定了地震下建筑結構的動力特性也是多維的，既包括水平兩向和豎向的變形，也包括扭轉和搖擺變形。目前我國高層建筑平、立面日趨復雜，偏心結構大量涌現，地震過程中作用在結構質心上的慣性力會對剛心產生扭轉力矩，使結構產生不可忽略的平動與扭轉耦合的空間振動。

地震給人們的生命財產造成了嚴重的損失。為了減輕地震災害，傳統的結構抗震設計方法是依靠結構本身的強度、剛度和延性來抗御地震作用。但當地震強度達到某種程度以后，上述方法既不經濟，又達不到預期的效果。世界各國的結構工程師都在努力尋求經濟、有效、可靠的方法來減小這種損失。結構振動控制方法的出現，為解決傳統的抗震結構體系中存在的問題提供了一條有效途徑。然而，目前的減震控制研究大都是將結構簡化成平面模型進行考慮，結構在地震作用下的反應是多維的，特別是對于非對稱結構，不考慮多維耦和減震控制將導致減震效果大大降低，不能滿足實際工程的需要。此外，對于諸如電視塔等高聳結構，其安裝普通阻尼器的空間及位置均十分有限，甚至會影響結構初始剛度。因此，開展針對高聳結構等類型的土木工程水平和扭轉耦聯振動控制研究具有重要意義。

傳統上的TMD(Tuned?Mass?Damper.調諧質量阻尼器)、TLD(Tuned?Liquid?Damper.調諧液體阻尼器)存在一些不足。最明顯的是，一般的調諧系統只針對結構在某一個方向的振動進行獨立的減振設計，多維振動控制尤其是豎向和扭轉振動控制效果不佳。此外，傳統的TMD、TLD造價較昂貴，安裝受限，不利于廣泛應用。

復合式全向調諧減震阻尼擺很好的解決了這些問題，它主要由萬向鉸、隔震彈簧、阻尼擺箱體、剛性吊桿和質量塊組成，每個阻尼擺箱體都是簡易的的TMD、TLD的組合。通過在高聳結構頂層或其他樓層安裝復合式全向調諧減震阻尼擺，對結構的某些振型加以控制，是一種新型的結構被動控制方法，其減震方法其原理與TMD、TLD相似，但它比TMD、TLD具有更為簡單、經濟、易于實施等優點。因此開發成本低廉、反應靈敏、具有多維調諧減振效果的阻尼系統具有重大的工程意義。

發明內容

本發明涉及一種具有在結構所有方向（水平各向、豎向、扭轉及搖擺各向）均能進行調諧耗能減震的阻尼擺，屬于結構工程的抗震減震技術領域。

本發明提出了一種復合式全向調諧減震阻尼擺，本阻尼擺具有多維減震、制作簡單、布置靈活、成本低廉等特點。在地震作用下，阻尼器內部的液體和顆粒阻尼能夠在平動、轉動和擺動是發生碰撞，耗散能量，從而保證結構安全。

為了實現上述目的，本發明采取了如下技術方案。

所述的復合式全向調諧減震阻尼擺，主要包括：隔震彈簧上部鋼板1、隔震彈簧2、隔震彈簧下部鋼板3、剛性吊桿4、阻尼擺箱體5、質量塊6、阻尼顆粒7、豎向鋼隔板8、阻尼孔9、阻尼孔板10、橫向鋼隔板11、萬向鉸12、調諧液體13。其特征在于:隔震彈簧上部鋼板1與隔震彈簧下部鋼板3通過隔震彈簧2連接，與隔震彈簧下部鋼板3通過萬向鉸12連接阻尼器；所述的阻尼器是由兩個阻尼擺箱體5和一個質量塊6由剛性吊桿4串聯，且質量快6位于最底端；所述的阻尼箱體5內部由橫向隔板11分割成上下兩層，阻尼箱體5的上層由豎向鋼隔板8分割且填充阻尼顆粒7，顆粒阻尼7在顆粒阻尼箱體5內，通過顆粒阻尼7自身以及與顆粒阻尼箱體5和豎向鋼隔板8的相互碰撞，實現水平方向和部分豎向的減震耗能；阻尼箱體5的下層填充調諧液體13，在下層布置四個阻尼孔板10，且阻尼孔板10與阻尼擺箱體5固接，確保地震作用時，阻尼孔板10不會在調諧液體13中擺動；箱體下層的調諧液體13通過與阻尼孔9之間的摩擦實現水平方向和部分豎向的減震耗能。

所述的顆粒阻尼7采用主體顆粒和細顆粒進行級配。

每個阻尼擺箱體5都由三根剛性吊桿4相連，并且三根剛性吊桿4均勻成三角形布置，確保地震時結構不會發生嚴重扭轉。

箱體上層的豎向鋼隔板8是固接的，并將阻尼擺箱體5上層平均分為多份，確保地震作用時，每部分的阻尼顆粒7能發生碰撞。

兩個阻尼擺箱體5和一個質量塊6由剛性吊桿4串聯而成阻尼器，接點處為固接或者鉸接。