[實(shí)用新型]懸吊式多維碰撞減振阻尼器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201520223116.1
• 申請(qǐng)日: 2015-04-14
• 公開（公告）號(hào): CN204570985U
• 公開（公告）日: 2015-08-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 田利;蓋霞;馬瑞升;徐震
• 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: 趙敏玲

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型是一種懸吊式多維碰撞減振阻尼器，主要針對(duì)某些復(fù)雜或者重要的工程結(jié)構(gòu)，以及高聳建筑結(jié)構(gòu)的多維碰撞減振裝置。

背景技術(shù)

隨著社會(huì)的發(fā)展，工程結(jié)構(gòu)形式日益多樣化以及輕質(zhì)高強(qiáng)材料的應(yīng)用，結(jié)構(gòu)的剛度和阻尼比變小，在強(qiáng)風(fēng)或強(qiáng)烈地震作用下，結(jié)構(gòu)物的動(dòng)力反應(yīng)強(qiáng)烈，很難滿足結(jié)構(gòu)舒適性和安全性的要求。如何使建筑物具有良好的抗震和抗風(fēng)性能，減少風(fēng)荷載及地震作用對(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(lái)越多的關(guān)注，結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制已經(jīng)成為現(xiàn)代工程技術(shù)減小結(jié)構(gòu)動(dòng)力反應(yīng)的重要方法。

傳統(tǒng)的抗風(fēng)抗震設(shè)計(jì)方法，是通過提高結(jié)構(gòu)本身的強(qiáng)度和剛度來(lái)抵御風(fēng)荷載或地震作用，依靠構(gòu)件的彈塑性變形來(lái)耗能的，是一種“硬碰硬”式的抗震方法。它既不經(jīng)濟(jì)，又存在一定的安全隱患，并且高強(qiáng)材料自身的優(yōu)勢(shì)也難以得到充分的發(fā)揮。結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制可以有效地減輕結(jié)構(gòu)在風(fēng)和地震等動(dòng)力作用下的反應(yīng)和損傷，提高結(jié)構(gòu)的抗震能力和抗災(zāi)性能。

結(jié)構(gòu)控制的概念可以簡(jiǎn)單表述為：通過對(duì)結(jié)構(gòu)附加控制機(jī)構(gòu)或裝置，由控制機(jī)構(gòu)或裝置與結(jié)構(gòu)共同承受振動(dòng)作用，以協(xié)調(diào)和減輕結(jié)構(gòu)的震動(dòng)反應(yīng)，消耗外部荷載傳遞給結(jié)構(gòu)的能量，使它在外界干擾作用下的各項(xiàng)反應(yīng)值被控制在允許范圍內(nèi)。

本專利將調(diào)諧質(zhì)量阻尼器、懸掛質(zhì)量擺、碰撞阻尼三種較為成熟的減振技術(shù)相結(jié)合，研制出懸吊式多維碰撞減振裝置。在地震、風(fēng)荷載作用時(shí)，隨著結(jié)構(gòu)受力和變形的增大，耗能裝置率先產(chǎn)生較大阻尼，大量消耗輸入結(jié)構(gòu)的能量，從而使主體結(jié)構(gòu)避免進(jìn)入明顯的非彈性狀態(tài)并迅速衰減結(jié)構(gòu)的動(dòng)力反應(yīng)，保護(hù)主體結(jié)構(gòu)。

目前的減震控制設(shè)備大多數(shù)只能控制一個(gè)方向的振動(dòng)或者是某幾個(gè)特定方向的振動(dòng)，而考慮到結(jié)構(gòu)振動(dòng)的復(fù)雜性，這樣的振動(dòng)控制裝置無(wú)法很好的滿足振動(dòng)控制的要求；與傳統(tǒng)懸掛擺相比，本專利中擺線由帶有萬(wàn)向鉸的剛性桿替代，可以進(jìn)行任意方向上的減振，并且保證裝置在豎向振動(dòng)時(shí)，質(zhì)量球不會(huì)發(fā)生跳動(dòng)；質(zhì)量球?yàn)榫哂姓硰幉牧蠈拥慕饘偾颍鈱訛橄鹉z，制作簡(jiǎn)單，并且擺動(dòng)時(shí)可以與側(cè)壁發(fā)生碰撞，研究已經(jīng)表明：碰撞可以有效地減小結(jié)構(gòu)振動(dòng)的能量，起到耗能減振的效果。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型目的是提供一種懸吊式多維碰撞減振阻尼器，旨在減小建筑結(jié)構(gòu)(尤其是高層建筑或高聳結(jié)構(gòu)等)在地震、風(fēng)荷載作用下的振動(dòng)反應(yīng)，達(dá)到耗能減振的效果。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用下述技術(shù)方案：

懸吊式多維碰撞減振阻尼器，包括一個(gè)外部容器箱，所述的外部容器箱內(nèi)水平設(shè)置一個(gè)帶圓孔的隔板將其分為兩個(gè)空間，在所述的隔板上方設(shè)置有液體粘滯阻尼器與彈簧，所述液體粘滯阻尼器、彈簧的上端連接一個(gè)不與外部容器箱相接觸的圓板，下端連接在所述隔板上，所述的圓板中心處連接一個(gè)穿過隔板中心的圓孔與內(nèi)部金屬箱相連接的剛性連接桿，在所述內(nèi)部金屬箱的頂部垂直設(shè)置一個(gè)剛性吊桿，剛性吊桿的底部連接一個(gè)質(zhì)量球。

所述的質(zhì)量球和剛性吊桿設(shè)置在內(nèi)部圓筒箱中部，剛性吊桿上端與固定在金屬箱內(nèi)部上面的萬(wàn)向鉸相連，下端與質(zhì)量球固定連接，質(zhì)量球在金屬箱內(nèi)部任意方向擺動(dòng)，并可以與側(cè)壁發(fā)生碰撞。

在質(zhì)量球的外部貼附一層粘彈材料層，起到吸收能量、耗能減振的作用。

所述質(zhì)量球通過連有萬(wàn)向鉸的剛性吊桿與箱頂連接，保證與豎向振動(dòng)互不影響。

所述內(nèi)部金屬箱頂部通過連接桿與位于四根彈簧與四個(gè)液體粘滯阻尼器頂部的圓板相連接，且液體粘滯阻尼器與彈簧的相間布置在隔板上。

所述隔板中心孔的剛性連接桿固結(jié)在圓板和內(nèi)部金屬箱上，保證內(nèi)部金屬箱的豎向振動(dòng)并避免其擺動(dòng)。

所述剛性吊桿及質(zhì)量球的中心均位于金屬箱的豎向中心線上，且所述質(zhì)量球可沿任意方向擺動(dòng)。

所述粘彈性材料層的材質(zhì)為橡膠。

所述調(diào)諧質(zhì)量阻尼的頻率通過彈簧的剛度來(lái)調(diào)節(jié)；所述懸掛質(zhì)量擺的頻率由質(zhì)量球的質(zhì)量與剛性吊桿的長(zhǎng)度控制。

使用時(shí)，本實(shí)用新型應(yīng)當(dāng)固定于高聳結(jié)構(gòu)頂部。萬(wàn)向鉸的上端通過焊接與內(nèi)部金屬箱頂部相連，剛性吊桿的下端連接質(zhì)量球，萬(wàn)向鉸允許剛性桿沿著任意方向運(yùn)動(dòng)，剛性吊桿和質(zhì)量塊組成了一個(gè)多向的懸掛質(zhì)量擺，通過質(zhì)量球的擺動(dòng)和碰撞，減小所在結(jié)構(gòu)的振動(dòng)反應(yīng)，達(dá)到耗能減振的效果；剛性連接桿通過焊接固定于圓板及內(nèi)部金屬箱上，內(nèi)部金屬箱及其內(nèi)部質(zhì)量球、彈簧、液體粘滯阻尼器組成了一個(gè)豎向的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器。質(zhì)量球同時(shí)能夠?yàn)樨Q向的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器和水平方向的懸掛質(zhì)量擺提供質(zhì)量。可以通過調(diào)節(jié)剛性吊桿的長(zhǎng)度、彈簧的剛度或者質(zhì)量塊的質(zhì)量來(lái)保證減振器的頻率于結(jié)構(gòu)的固有頻率保持一致，達(dá)到最優(yōu)的減振效果。

本實(shí)用新型的有益效果是：