[發明專利]懸浮嵌套型調諧液體顆粒阻尼器

有效

• 申請號: 201710242310.8
• 申請日: 2017-04-14
• 公開（公告）號: CN106930425B
• 公開（公告）日: 2018-12-04
• 發明（設計）人: 魯正;徐迪璐;楊可;劉吉林
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: E04B1/98
• 分類號: E04B1/98;E04H9/02
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 張磊

本發明涉及一種懸浮嵌套型調諧液體顆粒阻尼器，包括阻尼器腔體單元、緩沖材料、嵌套型顆粒群和內部液體。阻尼器腔體單元為一個或若干個，嵌套型顆粒群由圓若干個雙層嵌套的懸浮球組成，大小球之間用彈簧固定連接，小球內部都由空氣和顆粒物所填充。通過調節空氣和顆粒物的比例來使之懸浮，并作為一個相對獨立的微小阻尼器。阻尼器腔體單元內部充滿液體，其內壁和底部鋪設有緩沖材料。在風或/和地震的作用下，通過顆粒單元體內部顆粒與顆粒、顆粒單元群與腔體單元內壁、顆粒單元群與內部液體之間的不斷相互碰撞和摩擦，以及液體不斷晃蕩來吸收并耗散地震的能量。顆粒單元群的懸浮狀態可以提高顆粒間的碰撞效率和內部液體的晃蕩頻率，緩沖材料的引入可以提高阻尼器的阻尼能力。

技術領域

本發明涉及一種懸浮嵌套型調諧液體顆粒阻尼器，在一個或多個充滿液體的阻尼器單元內部懸浮多個內置顆粒物的球組成的顆粒群，通過嵌套型顆粒群之間的碰撞、摩擦，大小球之間的彈簧振動和內部液體的不斷晃蕩來吸收并耗散地震的能量，屬于土木結構（包括高層建筑、高聳結構和橋梁結構等）振動控制領域。

背景技術

近年來，隨著高層建筑的迅速發展，其地震震動、風振振動問題得到了廣泛的關注與研究。其中，通過顆粒—結構、顆粒—顆粒之間的非彈性碰撞與摩擦來實現動量交換及結構能量耗散的顆粒阻尼器，具有對原系統改動小、可靠度高、耐久性好、對溫度變化不敏感、易于用在惡劣環境等優點，受到了廣大土木工程研究人員的重視。

然而，目前常見的顆粒阻尼器仍存在著一定的不足：首先，傳統的顆粒阻尼器內顆粒堆疊在一起，這樣大大減小了顆粒的碰撞效率，減振效果不佳；其次，由于顆粒阻尼器需要的起振力大，起振點高，對起振點以下的激勵減振效果不明顯。此外，顆粒阻尼器在工作時會產生較大的噪聲，而噪聲的產生與顆粒的數量及質量密切相關。因此，在現有顆粒阻尼器的基礎上加以改進，采用內置顆粒物并彈性連接的大小球作為顆粒群，懸浮在阻尼器的內部液體中，可以有效分散懸浮球，起到增大碰撞效率和內部液體的晃蕩頻率的效果。同時，內部液體的包裹可以吸收一定的碰撞噪聲，內部液體的晃蕩也可以解決顆粒阻尼器起振點低的問題，這對于實際工程的減震控制有著重大的意義。

發明內容

為了解決傳統顆粒阻尼器碰撞效率低、起振點低，以及工作中產生較大的噪聲的問題，本發明的目的在于提出一種懸浮嵌套型調諧液體顆粒阻尼器，該裝置在發揮傳統顆粒阻尼器的優勢的基礎上加以改進，即在一個或多個充滿液體的阻尼器腔體內部，放置多個雙層嵌套的懸浮球，同時附加緩沖材料。本阻尼器構造簡單、消能減震效果好。在風或/和地震的作用下，通過顆粒單元體內部顆粒與顆粒、顆粒單元群與腔體單元內壁、顆粒單元群與內部液體之間的不斷相互碰撞和摩擦，以及液體不斷晃蕩來吸收并耗散地震的能量。顆粒單元群的懸浮狀態可以提高顆粒間的碰撞效率和內部液體的晃蕩頻率，顆粒單元體內部大小球之間的彈簧以及顆粒單元體內部的顆粒物之間發生的二次碰撞也可以增加能量的耗散。同時，緩沖材料的引入可以提高阻尼器的阻尼能力。

為了實現上述目的，本發明采取如下技術方案。

一種懸浮嵌套型調諧液體顆粒阻尼器，包括阻尼器腔體單元1、嵌套型顆粒群2、內部液體3和緩沖材料4，其中：阻尼器腔體單元1為長方體或圓柱體結構；阻尼器腔體單元1內部被內部液體3填充滿，阻尼器腔體單元1的內壁和底部鋪設有緩沖材料4；阻尼器腔體單元1中的內部液體3中懸浮有若干嵌套型顆粒群2；所述嵌套型顆粒群2由相同的雙層嵌套的懸浮球組成，所述懸浮球由大球和小球組成，大球套于小球外，且大球和小球之間通過彈簧固定連接，小球內部由空氣和顆粒物所填充；在風或/和地震的作用下，通過嵌套型顆粒群2之間的碰撞、摩擦，和內部液體3的不斷晃蕩來吸收并耗散地震的能量；懸浮球中小球內的顆粒物發生的二次碰撞以及嵌套型顆粒群2的懸浮狀態可以提高顆粒群的碰撞效率和內部液體3的晃蕩頻率。