[發明專利]一種混合消能減振阻尼裝置

有效

• 申請號: 201410734331.8
• 申請日: 2014-12-08
• 公開（公告）號: CN104453004A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 戴靠山;王健澤;毛日豐;向志華
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: E04B1/98
• 分類號: E04B1/98
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 張磊

技術領域

?本發明屬于消能減振技術領域，涉及一種混合消能減振阻尼裝置。

背景技術

隨著科學技術的發展，結構減振控制裝置已成為建筑物及構筑物減振必不可少的結構裝置。所謂結構減振控制，就是在結構上設置附加控制裝置，由附加裝置和結構本身兩者共同抵御地震和風振等動力作用，從而減小結構的動力響應，以滿足結構安全性、使用性和舒適性的功能要求。根據控制機制的不同,?結構減振控制分為被動控制、主動控制、混合控制及半主動控制。目前土木工程中常用的為被動控制，被動控制可以分為直接消能（耗能減振）法、隔振（基礎隔振）法、轉移（吸振減振）能量法等，較為常用或被研究較多的技術如調諧質量阻尼器、調諧液體阻尼器、顆粒阻尼器等；其中，調諧質量阻尼技術（TMD）和調諧液體阻尼技術（TLD）已經走向了工程實際，顆粒阻尼技術也逐步應用于土木工程領域，目前處于理論探討與試驗階段。許多學者對這些阻尼器作用的原理、優化方法作了大量研究，工程技術成熟，減振效果穩定。但在工程廣泛應用中，這些阻尼裝置也顯露出一些不足。例如，多數阻尼器作用機理單一、減振能力有局限；另外，一些阻尼裝置在使用過程中也出現負面影響，如顆粒阻尼常響應滯后且產生噪音，調諧液體阻尼提供的附加阻尼比較小等。研制和開發簡便實用的新型消能減振裝置來克服或避免單獨使用裝置時的不足已成為滿足工程需要的必然趨勢。

發明內容

本發明目的是提供一種綜合利用固體顆粒、粘性液體、機械部件組成的混合消能減振阻尼裝置，該裝置減振頻帶寬、噪音小、效果理想。

本發明的技術方案如下：

本發明提出的混合消能減振阻尼裝置，包括容器1、可移動顆粒體系2、固定顆粒體系3、粘性液體4和彈簧體系5，其中：所述可移動顆粒體系2和固定顆粒體系3垂直放置于容器1內，一組固定顆粒體系3位于兩組可移動顆粒體系2之間，容器1內裝有粘性液體4，所述可移動顆粒體系2由若干個固體顆粒6、軸承桿7及固定板8組成，若干個固體顆粒6沿著縱向和橫向排列，組成方陣，固體顆粒6中部沿直徑開孔，所述軸承桿7依次穿過沿橫向排列的固體顆粒6中部開孔部位，軸承桿7兩端穿過固定板8上的預留孔洞11，其端部連接運動軌道9；所述運動軌道9固定于容器1內壁上，所述運動軌道9水平布置，位于同一水平面上相鄰的運動軌道9之間設有固定卡槽10；所述固定板8通過彈簧體系5連接容器1內壁；所述固定顆粒體系3由若干個固體顆粒6和軸承桿7組成，若干個固體顆粒6沿著縱向和橫向排列，組成方陣，固體顆粒6中部沿直徑開孔，所述軸承桿7依次穿過沿橫向排列的固體顆粒6中部開孔部位，所述軸承桿7兩端分別連接容器1內壁上的固定卡槽10；所述粘性液體4由一種或多種液體混合而成，可在容器?1內振蕩，其作用機理類似于調諧液體阻尼器，通過液體晃蕩時自由表面的破碎波效應和液體與容器壁的摩擦作用消耗能量，液體晃蕩對容器側壓力提供對結構的恢復力，減小結構振動幅度；所述可移動顆粒體系2在容器1內與固定顆粒體系3相互碰撞耗能，彈簧體系5的恢復力幫助可移動顆粒體系2與固定顆粒體系3實現撞擊；粘性液體4與可移動顆粒體系2和固定顆粒體系3上的固體顆粒6相互摩擦耗能，同時顆粒之間組成的孔洞，可增加流體粘性，提高耗能能力；可移動顆粒體系2和固定顆粒體系3上的固體顆粒也可沿軸承桿7方向滑動，相互碰撞耗能。

本發明中，所述容器1內部設有彈簧體系5，通過恢復力使可移動顆粒體系2向固定顆粒體系3方向發生運動，實現有效碰撞耗能。同時設置彈簧體系參數（如數量、勁度系數）和可移動顆粒體系2的質量，使可移動顆粒體系2的運動頻率與結構基頻調諧，提高減振耗能效率。

本發明中，所述固定板8上設有彈簧掛鉤12，所述彈簧掛鉤12與彈簧體系5匹配。

本發明中，所述容器1內中間底部設有連桿顆粒體系。連桿顆粒體系分為可移動顆粒體系2和固定顆粒體系3。其中縱向運動的減振通過可移動顆粒體系2和固定顆粒體系3之間相互碰撞完成；橫向運動的減振通過可移動顆粒體系2和固定顆粒體系3內固體顆粒6沿軸承桿7方向運動而碰撞耗能。

本發明中，所述容器1可通過固定器或懸吊器5與被減振結構相連，將阻尼器安裝在結構上達到耗能減振效果。可采取固定器使阻尼器通過螺母固定于框架結構內部，可采取懸吊器使阻尼器通過吊桿懸吊在主結構內部。

本發明中，所述該粘性液體4可采取粘性系數不同的一種或多種穩定液體，可分層或混合。

本發明中，所述運動軌道9和固定卡槽10的設計可方便替換連桿可移動顆粒體系2、固定顆粒體系3。

本發明與現有技術相比，具有以下優點與有益效果：