[發(fā)明專利]一種多維可調(diào)碰撞耗能減振裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510016602.0
• 申請(qǐng)日: 2015-01-13
• 公開（公告）號(hào): CN104594520B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 田利;蓋霞;馬瑞升;徐震;尹東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號(hào): E04B1/98
• 分類號(hào): E04B1/98
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司37221
• 代理人: 趙妍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及建筑結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，具體的說，是涉及一種多維可調(diào)碰撞耗能減振裝置。

背景技術(shù)

近年來，建筑結(jié)構(gòu)的高度不斷增加，結(jié)構(gòu)形式日趨復(fù)雜，如何使建筑物具有良好的抗震或風(fēng)性能，減少地震或風(fēng)荷載對(duì)建筑物造成的危害成為土木工程領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，受到越來越多的關(guān)注。目前常用的振動(dòng)控制技術(shù)可以分為被動(dòng)控制、主動(dòng)控制、半主動(dòng)控制、智能控制和混合控制。

結(jié)構(gòu)被動(dòng)控制一般是指在結(jié)構(gòu)的某個(gè)部位附加一個(gè)子系統(tǒng)，或?qū)Y(jié)構(gòu)自身的某些構(gòu)件做構(gòu)造上的處理以改變結(jié)構(gòu)體系的動(dòng)力特性。被動(dòng)控制技術(shù)諸如調(diào)諧質(zhì)量阻尼器、懸掛質(zhì)量擺、調(diào)諧液體阻尼器等因其構(gòu)造簡(jiǎn)單、造價(jià)低、易于維護(hù)且無需外界能源支持等優(yōu)點(diǎn)而引起了廣泛的關(guān)注，并成為當(dāng)前應(yīng)用開發(fā)的熱點(diǎn)。

調(diào)諧質(zhì)量阻尼器(TMD)是一種由彈簧、阻尼器和質(zhì)量塊組成的振動(dòng)系統(tǒng)。其工作原理：結(jié)構(gòu)在外部激勵(lì)(地震或風(fēng)荷載)下產(chǎn)生振動(dòng)，帶動(dòng)調(diào)諧質(zhì)量阻尼器系統(tǒng)一起振動(dòng)，調(diào)諧質(zhì)量阻尼器系統(tǒng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的慣性力反作用到結(jié)構(gòu)上，通過調(diào)諧這個(gè)慣性力實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)的振動(dòng)控制。

懸掛質(zhì)量擺減振裝置是把質(zhì)量擺懸掛在結(jié)構(gòu)上，當(dāng)體系在外部激勵(lì)下結(jié)構(gòu)產(chǎn)生水平振動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)質(zhì)量擺的振動(dòng)。而擺振動(dòng)產(chǎn)生的慣性力則反作用于結(jié)構(gòu)本身，當(dāng)這種慣性力與結(jié)構(gòu)本身的運(yùn)動(dòng)相反時(shí)就產(chǎn)生了振動(dòng)控制效果，從而達(dá)到控制結(jié)構(gòu)振動(dòng)的目的。

申請(qǐng)?zhí)枮?01410314460.1的中國(guó)專利文獻(xiàn)記載了一種建筑物的減震裝置，包括阻尼結(jié)構(gòu)，所述阻尼結(jié)構(gòu)包括嵌固與建筑物某一區(qū)間的內(nèi)部中央處的基座懸吊于所述基座上的擺動(dòng)組件，所述擺動(dòng)組件包括與所述基座轉(zhuǎn)動(dòng)連接的擺臂及安裝在所述擺臂下端的擺錘；所述建筑物減震裝置還包括一端與上述擺錘相連，另一端與地面可轉(zhuǎn)動(dòng)支座相連的消能結(jié)構(gòu)。該方案中，在地震較小的情況下可起到平衡建筑物，能夠減小建筑物左右擺動(dòng)幅度。

申請(qǐng)?zhí)枺?01320013261.8的中國(guó)專利文獻(xiàn)記載了一種建筑物減震裝置，包括底襯板、螺栓、螺母、減震球、箱式球架、上襯板和橡膠減震密封套組成，在橡膠減震密封套的上部，設(shè)有水平方向且互為垂直的減震孔一和減震孔二，在橡膠減震密封套的頂部設(shè)有聯(lián)結(jié)柱；箱式球架由螺栓和螺母將上球架和下球架聯(lián)接在一起，在上球架和下球架上分別設(shè)置有減震球孔，將減震球定位于減震球孔內(nèi)；底襯板、減震球、箱式球架和上襯板按照順序安裝在橡膠減震密封套的內(nèi)部；橡膠減震密封套的底部設(shè)有凸緣，凸緣和底襯板上設(shè)有安裝孔。該方案可以緩沖地震時(shí)產(chǎn)生垂直和水平的破壞力，減小地震對(duì)建筑物的破壞。

上述裝置中，只能控制一個(gè)方向或某幾個(gè)特定方向的振動(dòng)，而考慮到地震或風(fēng)荷載激勵(lì)方向的不確定性和多維性，以及結(jié)構(gòu)振動(dòng)的復(fù)雜性，這樣的振動(dòng)控制裝置無法很好的滿足振動(dòng)控制的要求。

因此，如何設(shè)計(jì)一種全新的裝置，使之能夠多方向的減緩地震能量和風(fēng)風(fēng)荷載激勵(lì)能量，來有效的建筑物負(fù)載的能量，是本領(lǐng)域技術(shù)人員函需解決的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種多維可調(diào)碰撞耗能減振裝置。本方案所提供的減振裝置，通過設(shè)計(jì)全新的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了多方向能量消耗，有效的減少的建筑物被地震能及風(fēng)能的影響，達(dá)到耗能減振的效果。

為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種多維可調(diào)碰撞耗能減振裝置，包括：

外箱體；

與所述外箱體滑動(dòng)連接的內(nèi)箱體；

所述內(nèi)箱體的底部通過彈性減震組件與外箱體固定連接；內(nèi)箱體內(nèi)部設(shè)有一多方向連接件，該多方向連接件通過一剛性吊桿與質(zhì)量球固定連接，通過質(zhì)量球與內(nèi)箱體的碰撞來消耗非豎直方向的能量，且內(nèi)箱體和彈性減震組件構(gòu)成調(diào)諧質(zhì)量阻尼器結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)豎向耗能。

優(yōu)選的，所述多方向連接件為萬向鉸。

優(yōu)選的，所述質(zhì)量球的外部包裹有粘彈性材料層。

優(yōu)選的，所述彈性組件包括彈簧組與阻尼器組，彈簧組包括多個(gè)彈簧，任一彈簧的上端均與內(nèi)箱體固定連接，彈簧的下端與外箱體固定連接。

優(yōu)選的，所述阻尼器組包括多個(gè)液體粘滯阻尼器，任一液體粘滯阻尼器的上端均與內(nèi)箱體固定連接，液體粘滯阻尼器的下端與外箱體固定連接。

優(yōu)選的，所述內(nèi)箱體的外壁設(shè)置有滑塊，外箱體的內(nèi)壁設(shè)有與所述滑塊相適配的豎向?qū)к墶?/p>

優(yōu)選的，所述粘彈性材料層為橡膠、硅膠、乳膠或環(huán)氧樹脂。

優(yōu)選的，所述剛性吊桿的中心線與外箱體的中心線重合。

優(yōu)選的，所述外箱體及內(nèi)箱體均為金屬材質(zhì)，所述外箱體及內(nèi)箱體均為圓筒狀結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選的，所述彈簧和液體粘滯阻尼器為間隔設(shè)置。