CN105002996B - 一种串联黏滞质量阻尼装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于房屋建筑结构、桥梁工程耗能减隔震（振）的串联黏滞质量阻尼装置，该阻尼装置包括：滚珠螺杆、旋转质量、滚珠螺母、黏滞液体、外筒、内筒、耳环和滚珠轴承。其中装置左侧旋转质量、滚珠螺母通过焊接连成整体；滚珠螺杆依次穿过滚珠螺母和旋转质量，并与滚珠螺母通过螺纹相互约束；装置右侧内筒、滚珠螺母通过焊接连成整体；滚珠螺杆依次穿过滚珠螺母和内筒右端，并与滚珠螺母通过螺纹相互约束；内筒与外筒之间填充黏滞液体。本发明将质量阻尼器和黏滞阻尼器串联，可以同时发挥质量阻尼器和非线性黏滞阻尼器的作用，并通过滚珠螺杆产生了黏滞阻尼增效和质量增效，耗能性能优良。
Description
技术领域
本发明属于土木工程结构减隔震技术领域，涉及一种串联黏滞质量阻尼装置。
背景技术
传统的房屋建筑减振方法是通过加大构件的截面和增加配筋来抵抗，其结果是截面越大，刚度越大，地震作用也越大，不仅难以保证安全，也使工程的造价大大提高，振动控制技术的引入解决了这一难题。消能减振技术作为一种被动的结构减振控制技术，近几年来已经逐步应用在建筑物或构筑物中。所谓消能减振技术，是在结构上附加消能减振装置，附加减振装置和结构本身共同承担地震和风振等作用，通过附加减振装置的耗能作用从而减小结构本身的动力响应，保证了结构的安全性、舒适性和正常使用性等功能要求。国内外学者已经对消能减振技术进行了大量研究，开发了诸多消能减振装置，例如调谐质量阻尼器(TMD)、调谐液体阻尼器(TLD)、黏滞阻尼器以及摩擦阻尼器等。这些阻尼器在实际使用中还显露出一些不足之处。例如，多数阻尼器采用单一的耗能机理；传统的调谐质量阻尼器所需质量太大，加重建筑物的承受负担；调谐液体阻尼器提供的附加阻尼比较小；摩擦阻尼器产生的热量较大、影响阻尼器性能等。研制和开发基于混合耗能机理并具有增效机制的新型减振装置，减小或避免传统消能减振装置的不利影响，具有重要的工程现实意义。
发明内容
本发明的目的在于为土木工程结构减隔震(振)，提供一种耗能性能优良的串联黏滞质量阻尼装置，解决了耗能效率低、隔震频域受限等问题。
本发明提出的一种串联黏滞质量阻尼装置，包括滚珠螺杆、旋转质量、滚珠螺母、黏滞液体、外筒、内筒和滚珠轴承，外筒内垂直布置的隔板将外筒分为左、右两室，右室内放置有内筒，内筒与右筒之间的间隙处填充黏滞液体；旋转质量和第一滚珠螺母通过焊接连成整体，旋转运动中使二者角速度保持一致；第一滚珠螺杆依次穿过第一滚珠螺母和旋转质量，并与第一滚珠螺母通过螺纹相互约束，所述第一滚珠螺母外壁嵌于左室一侧，且旋转质量位于左室内；第二滚珠螺母依次插入右室一侧，内筒一侧，通过焊接使第二滚珠螺母与右室、内筒连成整体，旋转运动中使三者角速度保持一致；第二滚珠螺杆依次穿过第二滚珠螺母和内筒右端，并与第二滚珠螺母通过螺纹相互约束；内筒与隔板之间通过滚珠轴承连接；
其中：滚珠螺杆将线性运动转化为高速的旋转运动，带动滚珠螺母、旋转质量和内筒高速旋转。
本发明中，内筒与外筒之间填充黏滞液体的指数α取0.1～1.0。
本发明中，外筒与第一滚珠螺母或第二滚珠螺母之间通过凹槽连接，并密封，二者并未通过焊接连为一体。
本发明中，滚珠螺杆一端设有耳环，用于固定阻尼装置。
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：内筒旋转使黏滞液体产生剪切阻抗，发挥黏滞阻尼作用；滚珠螺杆将线性运动转化为高速旋转运动，并带动旋转质量和内筒高速旋转，从而同时将旋转质量和黏滞耗能效果放大。
本发明还通过以下技术方案来实现：所述的串联黏滞质量阻尼装置，一般可直接与隔震层并联或通过人字型支撑、X型支撑与主体结构并联。
本发明的优点在于所述的串联黏滞质量阻尼装置采用混合耗能机制，集中了质量阻尼器和黏滞阻尼器的优点；通过滚珠螺杆的带动，旋转质量和内筒可以实现高速旋转，从而将调谐质量和黏滞耗能效果放大；用于隔震结构中，可以增加隔震结构适应的频域，有效降低上部结构位移；本发明还具有结构简洁紧凑、制造成本低廉和使用简便的优点。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为图1所示的串联黏滞质量阻尼装置的主视图；
图3为图1所示的串联黏滞质量阻尼装置的右视图；
图4为图1所示的串联黏滞质量阻尼装置的俯视图；
附图标记：1第一滚珠螺杆，2旋转质量，3第一滚珠螺母，4黏滞液体，5外筒，6内筒，7耳环，8滚珠轴承，9第二滚珠螺母，10第二滚珠螺杆。
具体实施方式
下面参照附图1～4对本发明实施的串联黏滞质量阻尼装置进行说明。
如图1～4所示，调谐黏滞质量阻尼装置包括质量阻尼部分和黏滞阻尼部分，其中质量阻尼部分，旋转质量2和第一滚珠螺母3通过焊接成为一个整体，第一滚珠螺杆1依次穿过第一滚珠螺母3和旋转质量2，并与第一滚珠螺母通过螺纹卡在一起；黏滞阻尼部分，第二滚珠螺母9和内筒6通过焊接成为整体，第二滚珠螺杆10依次穿过第二滚珠螺母9和内筒6右端，并与第二滚珠螺母9通过螺纹卡在一起。外筒5与第二滚珠螺母9之间通过带有凹槽连接并密封良好，二者并未通过焊接连为一体；内筒6左端通过滚珠轴承8与外筒5相连。
旋转质量在该阻尼装置中实现质量耗能；外筒与内筒之间的空腔填充黏滞液体，当内筒旋转时，黏滞液体通过剪切阻抗耗能。
当阻尼装置两端有相对位移时，螺杆相对外筒会同时产生线性运动和高速旋转运动，由于滚珠螺杆与滚珠螺母通过螺纹卡在一起，故螺杆可以带动旋转质量和内筒高速旋转。旋转质量和内筒的高速旋转分别使质量耗能和黏滞耗能得以明显放大。
Claims (4)
1.一种串联黏滞质量阻尼装置，包括滚珠螺杆、旋转质量、滚珠螺母、黏滞液体、外筒、内筒和滚珠轴承，其特征在于外筒内垂直布置的隔板将外筒分为左、右两室，右室内放置有内筒，内筒与右筒之间的间隙处填充黏滞液体；旋转质量和第一滚珠螺母通过焊接连成整体，旋转运动中使二者角速度保持一致；第一滚珠螺杆依次穿过第一滚珠螺母和旋转质量，并与第一滚珠螺母通过螺纹相互约束，所述第一滚珠螺母外壁嵌于左室一侧，且旋转质量位于左室内；第二滚珠螺母依次插入右室一侧，内筒一侧，通过焊接使第二滚珠螺母与右室、内筒连成整体，旋转运动中使三者角速度保持一致；第二滚珠螺杆依次穿过第二滚珠螺母和内筒右端，并与第二滚珠螺母通过螺纹相互约束；内筒与隔板之间通过滚珠轴承连接；
其中：滚珠螺杆将线性运动转化为高速的旋转运动，带动滚珠螺母、旋转质量和内筒高速旋转。
2.按照权利要求1所述的串联黏滞质量阻尼装置，其特征在于：内筒与外筒之间填充黏滞液体的指数取0.1~1.0。
3.按照权利要求1所述的串联黏滞质量阻尼装置，其特征在于：外筒与第一滚珠螺母或第二滚珠螺母之间通过凹槽连接，并密封，二者并未通过焊接连为一体。
4.按照权利要求1所述的串联黏滞质量阻尼装置，其特征在于：滚珠螺杆一端设有耳环，用于固定阻尼装置。
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