CN103541460B - 新型调谐颗粒质量阻尼器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新型调谐颗粒质量阻尼器，属于结构工程抗震与减震技术领域。它包括阻尼器固定板、质块滑动腔体、质块、连接弹簧、粘滞阻尼器、连接杆、阻尼器腔体、阻尼器隔舱板、多级配阻尼颗粒群。阻尼器固定板上设四个滑动腔，内部设置四个质量块在内部轨道中作低阻尼运动，滑动质块通过粘滞阻尼器与弹簧和阻尼固定板相连，通过连接杆与阻尼器腔体相连。阻尼器腔体内设置分舱板，每个阻尼器隔舱板上均匀单层放置有多级配阻尼器颗粒群。在风或/和地震作用下，阻尼器腔体在平面内的运动与基本结构的运动相反，产生与结构相反的控制力，内部阻尼颗粒激烈碰撞，引起系统机械能的快速耗散，增强系统减振的效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型调谐颗粒质量阻尼器，结合了调谐质量阻尼器和颗粒阻尼器特点，属于土木结构（包括高层建筑、高耸结构和桥梁结构等）振动控制领域。
背景技术
近年来随着对结构抗震减灾的不断深入研究，人们对结构抗震抗风性能要求越来越高。调谐质量阻尼器(TMD)减振控制技术由于其对原结构改变小，施工简单，且减震效果显著，而受到广泛重视。它对结构进行振动控制的机理是：原结构体系由于加入调谐质量阻尼器，其动力特性发生变化，原结构承受动力作用而剧烈振动时，由于调谐质量阻尼器质量块的惯性而向原结构施加反方向作用力，其阻尼也发挥耗能作用，从而达到使原结构的振动反应明显衰减的目的。目前的调谐质量阻尼器均为减震，多向减震需要安装多个调谐质量阻尼器，加重建筑物的承受负担，并且各个方向的频率不同，减震效果不佳。
颗粒阻尼技术作为一种新型的调谐质量、耗能减震控制技术，具有对原系统改动小、附加质量小、减震频带宽、多维控制能力好、可运用于恶劣环境等优点逐渐成为工程研究人员的研究热点。然而颗粒阻尼器中阻尼颗粒起振后发生的颗粒与颗粒间，颗粒与腔体间的碰撞多为弹性碰撞，碰撞耗散结构能量的能力有限。再次，传统颗粒阻尼器多采用具有一定堆叠高度的阻尼颗粒群，极大的限制了阻颗粒多方向滚动或滑动、摩擦、碰撞的机率。因此开发耗能能力好、多维控制效果好、采用混合耗能机制新型调谐颗粒阻尼器具有重大的工程意义。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的是提供一种新型调谐颗粒质量阻尼器。该阻尼系统构造简单，实用性强。在风振、地震作用下，系统的受力均匀、稳定、节省材料，又保证耗能体系稳固、有效，对建筑结构起到很好的保护作用。
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：新型调谐颗粒质量阻尼器，包括阻尼器固定板1、质块滑动腔体2、连接杆6、阻尼器腔体7、阻尼器隔舱板8和多级配阻尼颗粒9；其中：质块滑动腔体2数量为四个或四个以上，以正多边形顶点的形式固定在阻尼器固定板1上；质块滑动腔体2内设有质块3、连接弹簧4和粘滞阻尼器5、质块3位于质块滑动腔体2内，可做低阻尼滑动；连接弹簧4、粘滞阻尼器5与质块滑动腔2内壁与质块3外侧连接；连接杆6两端分别与质块3内侧与阻尼器腔体7相连；阻尼器腔体7为圆柱体结构，其竖直方向含有两个以上的阻尼器隔舱板8，每个阻尼器隔舱板8上均匀放置有多级配阻尼器颗粒群9；阻尼器腔体7在平面内运动与基本结构运动相反，产生与结构相反的控制力，多级配阻尼颗粒群9可在阻尼器隔舱板8上多维振动摩擦碰撞耗能。
本发明中，所述连接杆6的两端在连接处有一定幅度的转动，质块3的滑动通过连接杆6的传递从而控制阻尼腔体7在平面内的运动。
本发明中，所述阻尼器隔舱板8上分别放置有不同种主体颗粒和细颗粒的组合。其中主体颗粒粒径为10mm，材料为钢珠，细颗粒粒径1mm，材料为铝粉。
本发明中，所述阻尼器通过阻尼器固定板1与受震结构主体相连，可以选择倒置固定在结构顶部或正置安装在楼层面上。
结构发生振动时，阻尼器腔体在平面内与基本结构发生相对运动，产生控制力，并通过连接杆与质块传递给阻尼器固定板，减弱结构的震动。阻尼器腔体内部阻尼颗粒进行摩擦碰撞耗能。弹簧与滑动质块、滑动腔体内壁相连，间接控制阻尼器腔体运动，粘滞阻尼器使质块在质块滑动腔内做低阻尼运动。
本发明的优点在于：
1．本发明能够对水平方向的风振和地震的结构反应进行控制，并能根据不同方向的结构自振周期调整相应的弹簧刚度与粘滞阻尼器，可以自动复位。
2．本发明综合利用了调谐质量阻尼器与颗粒阻尼器的性能特点，增强耗能减振效果。
3．本发明可倒设在结构顶部或正设在结构层面间，易于使用。
4．本发明采用分层式的阻尼颗粒群布置方式，通过在不同的阻尼器隔舱板上添加阻尼颗粒群，从而控制频率，多层次多阶段地实现对结构的质量调谐和减振控制。
附图说明
图1为本发明新型调谐颗粒阻尼器的俯视图；
图2为本发明新型调谐颗粒阻尼器的侧立面示意图；
图3为本发明新型调谐颗粒阻尼器三维立体图；
图4为本发明质块滑动腔体局部图；
图中：1阻尼器固定板，2质块滑动腔体，3质块，4连接弹簧，5粘滞阻尼器，6连接杆，7阻尼器腔体，8阻尼器隔舱板，9多级配阻尼颗粒群。
具体实施方式
下面通过实施例结合附图进一步说明本发明。
实施例1：如图1至图4所示，为本发明的新型调谐颗粒阻尼器，包括阻尼器固定板1、质块滑动腔体2、质块3、连接弹簧4、粘滞阻尼器5、连接杆6、阻尼器腔体7、阻尼器隔舱板8和多级配阻尼颗粒9。质块3可在质块滑动腔体2内做低阻尼滑动。连接弹簧4、粘滞阻尼器5与质块滑动腔2内壁与质块3外侧连接，连接杆6与质块3内侧与阻尼器腔体7相连；阻尼器腔体6为圆柱体，竖直方向含有两个以上的阻尼器隔舱板8，每个阻尼器隔舱板8上均匀放置有多级配阻尼器颗粒群9；阻尼器腔体7在平面内运动与基本结构运动相反，产生与结构相反的控制力，多级配阻尼颗粒群9可以在阻尼器隔舱板8上多维振动摩擦碰撞耗能。
阻尼器固定板1为钢板，通过高强螺栓连接在结构构件预留的锚板上。质块滑动腔体2通过螺栓连接固定在阻尼器固定板1处，内部布置连接弹簧4与阻尼器5，质块3可在内部移动。连接杆6两端通过螺栓连接与质块3与阻尼器腔体7，两端均可转动。阻尼器腔体7内部分多层，分别放置多级配阻尼颗粒群。
Claims (4)
1.一种利用调谐质量阻尼器与颗粒阻尼器原理的新型调谐颗粒质量阻尼器，包括阻尼器固定板（1）、质块滑动腔体（2）、质块（3）、连接弹簧（4）、粘滞阻尼器（5）、连接杆（6）、阻尼器腔体（7）、阻尼器隔舱板（8）和多级配阻尼颗粒群（9）；其特征在于：质块滑动腔体（2）数量为四个或四个以上，以正多边形顶点的形式固定在阻尼器固定板（1）上；质块滑动腔体（2）内设有质块（3）、连接弹簧（4）和粘滞阻尼器（5）、质块（3）位于质块滑动腔体（2）内，可做低阻尼滑动；连接弹簧（4）、粘滞阻尼器（5）的两端分别与质块滑动腔体（2）内壁与质块（3）外侧连接；连接杆（6）两端分别与质块（3）内侧与阻尼器腔体（7）相连；阻尼器腔体（7）为圆柱体结构，其竖直方向含有两个以上的阻尼器隔舱板（8），每个阻尼器隔舱板（8）上均匀放置有多级配阻尼颗粒群（9）；阻尼器腔体（7）在平面内运动与基本结构运动相反，产生与结构相反的控制力，多级配阻尼颗粒群（9）可在阻尼器隔舱板（8）上多维振动摩擦碰撞耗能。
2.根据权利要求1所述的新型调谐颗粒质量阻尼器，其特征在于：所述连接杆（6）的两端在连接处有一定幅度的转动，质块（3）的滑动通过连接杆（6）的传递控制阻尼器腔体（7）在平面内的运动。
3.根据权利要求1所述的新型调谐颗粒质量阻尼器，其特征在于：所述阻尼器隔舱板（8）上分别放置有不同种主体颗粒和细颗粒的组合，其中主体颗粒粒径为10mm，材料为钢珠，细颗粒粒径1mm，材料为铝粉。
4.根据权利要求1所述的新型调谐颗粒质量阻尼器，其特征在于：所述阻尼器通过阻尼器固定板（1）与受震结构主体相连，选择倒置固定在结构顶部或正置安装在楼层面上。
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