CN109594684A - 一种高压传动式黏滞阻尼墙 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高压传动式黏滞阻尼墙，属于结构减震技术领域，阻尼介质通过剪切板上设置的阻尼孔产生阻尼力，可快速降低振动幅度，消耗输入振动能量，阻尼孔为圆孔，阻尼介质为硅油，硅油充满整个封闭箱体，剪切板齿轮与旋转轴内齿轮相啮合，当剪切板上方的旋转轴转动时，旋转轴内齿轮的转动会带动剪切板齿轮产生水平运动，并使得剪切板沿着水平方向移动，硅油通过剪切板上设置的阻尼孔而产生的阻尼力可以消耗地震输入能量，保证墙体上方的框架梁不易发生剪切破坏。本发明结构简单，可以有效地减少地震振动的输入能量，各零部件和配件均可在工厂预制加工，可以保证墙体的整体性，减震效果更好，安全系数更好，结构耐久性提高，可以长期使用。
Description
技术领域
本发明涉及结构减震技术领域，特别是一种高压传动式黏滞阻尼墙。
背景技术
近年来，大地震频繁发生，地震的破坏性以及其产生的次生灾害已经严重威胁人们的生命安全。随着时代的发展，我国的经济水平快速发展，高层、超高层以及一些特种结构的建筑越来越多，同时对我们房屋建筑抗震性能的要求也越来越高，当地震发生时，阻尼墙能够消耗大部分地震输入能量，保护房屋的整体结构，减轻了地震对于房屋的破坏。
传统黏滞阻尼墙是通过阻尼介质与阻尼钢板产生的粘性力耗散振动能量。传统黏滞阻尼墙的与钢板所产生的阻尼力大小与阻尼介质的材质有关，阻尼介质材料的粘性性能的好坏直接会影响到阻尼墙的耗能性能，传统的黏滞阻尼墙是通过在墙体内部加入粘性比较大的阻尼介质，在墙体中插入一块钢板，钢板的上端与墙体的上部结构梁连接，当地震来临时，上部结构梁的运动使得钢板在充满粘性阻尼介质的墙体中进行左右运动，粘性阻尼介质和钢板表面所产生的粘性力可以消耗地震产生的能量，达到消能减震的效果。但是此方法主要是依靠钢板表面与阻尼介质之间的粘性力，容器产生不了高压，在大震作用下产生的阻尼力不够，而且为了保证剪切钢板在阻尼墙内运动，剪切钢板与阻尼墙接触面为长条形，这种形状的密封很困难。一旦密封处理不好，就可能会导致阻尼介质溢出，影响钢板与阻尼介质产生的粘性力的大小。
吴美良、钱稼茹在《黏滞阻尼墙的研究与工程应用》这篇文章中介绍了普通黏滞阻尼墙，其结构包括内钢板、外钢板、粘性阻尼介质，外钢板与上部结构梁连接，内钢板表面与粘性材料之间有很大的粘性力，因此产生了阻尼力，但是针对内钢板与墙体上端的密封很难处理，并不能保证在钢板运动过程中粘性液体会不会溢出，另外此方法主要是依靠钢板表面与粘性材料产生的粘性力，容器内部也没有高压，因此产生的阻尼力不大。故该装置在结构和设计上存在不足，也不能够满足现代化生产的需要。但是高压传动式黏滞阻尼墙有效地解决了这些不足之处，首先旋转轴与墙体接触面是圆形，密封处理很方便，可以保证封闭箱体内的阻尼介质不会溢出，此外在剪切板上开阻尼孔，在剪切板沿着水平方向运动时，由于两端剪切板伸至封闭箱体内壁上部，阻尼介质会优先从阻尼孔中穿过，产生喷流，在阻尼介质运动过程中，封闭箱体会产生高压，可以产生更大的阻尼力，从而更有效的减少地震输入能量。
发明内容
为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种构造简单、增大阻尼力的高压传动式黏滞阻尼墙，不仅可提高减震消能的效果，而且能提高结构的安全性和耐久性。本发明通过阻尼介质从剪切板的阻尼圆孔流动从而产生喷流，阻尼介质充满整个封闭箱体，阻尼介质运动时，封闭箱体内也会产生高压从而产生更大的阻尼力，达到消能减震的效果。
一种高压传动式黏滞阻尼墙，其包括封闭箱体，行动机构，端部剪切板，旋转轴，旋转轴内齿轮，旋转轴外齿轮，行动机构下齿轮，剪切板齿轮，阻尼介质，聚四氟乙烯，顶板，密封件，剪切板，导轨，剪切板上设置阻尼孔，行动机构上部与结构梁底部连接，顶板与剪切板焊接，剪切板与导轨上部相连，导轨与封闭箱体焊接。
行动结构下齿轮与旋转轴外齿轮相啮合，使得行动机构不会上下运动，封闭箱体上部与行动机构变截面处相错合，使得行动机构不会左右运动，行动机构的上部与结构梁底部连接，其作用为防止行动机构与封闭箱体脱落，保证行动机构能够沿着水平方向移动。行动机构与封闭箱体的平面和侧面接触面上留有一定间隙，并设置聚四氟乙烯，其作用为减少行动机构与封闭箱体之间的摩擦。旋转轴穿过封闭箱体，为一实心或空心钢圆管，旋转轴在封闭箱体的侧壁处为光滑圆截面，其作用是因为圆截面的密封容易处理，可在该处设置密封件，以为防止封闭箱体中的阻尼介质溢出。旋转轴带有内齿轮和外齿轮，旋转轴内齿轮与剪切板齿轮相啮合。两端剪切板伸至封闭箱体内壁上顶部，其作用为防止封闭箱体内部阻尼介质从剪切板上方流过。剪切板与封闭箱体内侧壁留有一定间隙，两端剪切板与封闭箱体内壁上顶部之间留有一定间隙，在两端剪切板与封闭箱体内壁上顶部之间设置聚四氟乙烯，其作用为减少两端剪切板与封闭箱体内壁上顶部之间的摩擦。剪切板上设置若干个阻尼圆孔，阻尼介质为硅油，且充满整个封闭箱体，其作用为尽量使得封闭箱体内的阻尼介质优先从阻尼孔流动，从而产生喷流，产生阻尼力，而且封闭箱体内部压强会增大，会增加阻尼力。在封闭箱体底部设置凹形导轨，导轨的侧壁卡住剪切板，剪切板齿轮受到旋转轴内齿轮的约束，可以保证剪切板只沿着水平方向产生运动。凹形导轨两侧侧壁与底部与封闭箱体焊接，导轨上部与剪切板底部设置聚四氟乙烯，其作用为可以减小剪切板与导轨运动过程中的摩擦。
采用上述结构后，行动机构与上层结构梁相连，而封闭箱体与下层结构梁相连，地震作用下两者产生相对位移，行动机构下齿轮带动旋转轴外齿轮旋转，旋转轴内齿轮与剪切板齿轮相嵌合，从而也带动剪切板沿着水平方向运动，两个端部剪切板伸至封闭箱体内壁上顶部，剪切板与封闭箱体内侧壁留有一定间隙，两端剪切板与封闭箱体内壁上顶部之间留有一定间隙，在两端剪切板与封闭箱体内壁上顶部之间设置聚四氟乙烯，减少两端剪切板与封闭箱体内壁上顶部之间的摩擦。剪切板上设置阻尼圆孔，这样会使得封闭箱体内的阻尼介质优先从阻尼孔流动，从而产生喷流，产生阻尼力，而且封闭箱体内部压强会增大，会增加阻尼力大小。在封闭箱体底部设置凹形导轨，导轨的侧壁卡住剪切板，旋转轴内齿轮与剪切板齿轮相啮合，这样可以保证剪切板在只沿着水平方向运动。凹形导轨两侧侧壁与底部与封闭箱体焊接，导轨上部与剪切板底部设置聚四氟乙烯，可以减小剪切板与导轨运动过程中的摩擦。
此外，本阻尼墙结构简单，各零部件和配件均可在工厂预制加工，经济合理。采用这种高压传动式黏滞阻尼墙密封易处理，且可产生更大的阻尼力，减震的效果更好，安全系数更高，结构耐久性高，可长期使用。
上述高压传动式黏滞阻尼墙工作过程如下：
地震作用时，行动机构下齿轮10带动旋转轴12转动，旋转轴内齿轮15带动剪切板5沿着水平方向运动，由于两端剪切板伸至封闭箱体7内壁上顶部，剪切板5上设置阻尼圆孔3，孔径大，数目多，因此封闭箱体7内部的阻尼介质4会优先从阻尼孔3流入，产生喷流，从而产生阻尼力，由于阻尼介质4充满整个封闭箱体7，封闭箱体7被端部剪切板11和剪切板5分割成一个一个的小腔体，受到压缩的腔体流体压强增大，迫使阻尼介质4从阻尼孔中流动，从而产生阻尼力，剪切板5与封闭箱体7内侧壁留有一定间隙，封闭箱体7底部设置凹形导轨6，由于导轨6两侧卡住剪切板5，旋转轴内齿轮1与剪切板齿轮15相啮合，保证剪切板5只沿着水平方向运动。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术中的技术方案，下面将对实施例技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为高压传动式黏滞阻尼墙整体示意图；
图2为阻尼介质运动方向示意图；
图3为行动结构运动方向示意图；
图4为行动结构与封闭箱体防脱落示意图；
图5为箱体内部剪切板运动示意图；
图6为箱体内部剖面图；
图7为旋转轴与箱体接触面的密封件示意图；
图8为导轨示意图；
图9为注油孔和排气孔示意图；
在图1～9图中，1为旋转轴内齿轮；2为旋转轴外齿轮；3为阻尼孔；4为阻尼介质；5为剪切板；6为导轨；7为封闭箱体；8为聚四氟乙烯；9为行动机构；10为行动机构下齿轮；11为端部剪切板；12为旋转轴；13为顶板；14为密封件；15为剪切板齿轮；16为注油孔；17为排气孔。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
图1是本发明的高压传动式黏滞阻尼墙的整体结构示意图，它主要包括封闭箱体7，行动机构9，剪切板5，导轨6，旋转轴内齿轮1，旋转轴外齿轮2，旋转轴12等，其中封闭箱体7内充满着阻尼介质4，旋转轴12的旋转轴内齿轮1可带动剪切板5可沿水平方向来回移动，现有的各类黏滞阻尼墙缺乏高压、非圆形孔密封等问题难以处理，一旦阻尼介质溢出，就可能造成阻尼力的减小并对工程结构的安全性造成很大影响，本发明提供一种对高压传动式黏滞阻尼墙的改进方法，使密封易处理，可在箱体内阻尼介质形成高压，从而产生更大阻尼力，其加工步骤如下：(1)将行动机构9在工厂内预制好，行动机构的两块侧板上的台阶上表面粘贴一道聚四氟乙烯8，且其下端制作形成旋转轴外齿轮2。(2)将剪切板5、端部剪切板11和上顶板13之间焊接成一个整体，并在各个剪切板上预留阻尼孔3，其上顶板制作形成旋转轴内齿轮1，并在端部剪切板11上表面粘贴一道聚四氟乙烯8。(3)预先准备四块钢板，先将其中上侧下侧和左侧三块钢板焊接，右侧钢板暂留不焊接，并且在两侧钢板都预留穿旋转轴的洞口。(4)将旋转轴内齿轮1、旋转轴外齿轮2与旋转轴焊接，并将其穿入第3步的侧板预留洞口。(5)将暂留的另一个侧板穿过旋转轴的另一侧，并将预制好的导轨6与下侧钢板焊接，校正位置后，最后将暂留的侧钢板与其他三个钢板焊接成一个整体。(6)将阻尼介质4通过注油孔灌入，排去气体后，用堵头将所有的注油孔及排气孔封住。(7)将预制好的行动机构8与封闭箱体7相嵌成一个整体。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，对于其他阻尼墙同样适用，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种高压传动式黏滞阻尼墙，其包括封闭箱体(7)，行动机构(9)，端部剪切板(11)，旋转轴(12)，旋转轴内齿轮(1)，旋转轴外齿轮(2)，阻尼介质(4)，聚四氟乙烯(8)，顶板(13)，密封件(14)，剪切板(5)，导轨(6)，行动机构下齿轮(10)，剪切板齿轮(15)，剪切板(5)上设置阻尼孔(3)，行动机构(9)上端与结构梁底部连接，行动机构(9)下端有行动机构下齿轮(10)，顶板(13)与剪切板(5)焊接，剪切板(5)与导轨上部相连，导轨(6)与封闭箱体(7)焊接。
2.根据权利要求1所述的一种高压传动式黏滞阻尼墙，其特征在于：所述行动机构(9)的上部与结构梁底部连接，行动机构(9)下部带有行动机构下齿轮(10)，其与旋转轴外齿轮(10)相嵌合，行动机构(9)的两个侧板上下厚度不一，上部薄，下部厚，形成一个台阶，其上为封闭箱体(7)的上顶板。
3.根据权利要求1所述的一种高压传动式黏滞阻尼墙，其特征在于：所述的封闭箱体(7)的上顶板与行动机构(9)之间的平面和侧面接触面上均设置聚四氟乙烯(8)。
4.根据权利要求1所述的一种高压传动式黏滞阻尼墙，其特征在于：所述的旋转轴(12)穿过封闭箱体(7)，为一实心或空心钢圆管，该旋转轴(12)在封闭箱体(7)的内部部分设有旋转轴内齿轮(15)，在封闭箱体(7)的外部设有旋转轴外齿轮(10)，旋转轴(12)在封闭箱体(7)的侧壁处为光滑圆截面，该处采用密封件(14)密封。
5.根据权利要求1所述的一种高压传动式黏滞阻尼墙，其特征在于：所述的阻尼孔(3)设置在若干个剪切板(5)和端部剪切板(11)上，为保证在较大阻尼力下不破坏，若干个剪切板(5)在顶部与顶板(13)焊接，端部剪切板(11)则在侧面与顶板(13)焊接，顶板(13)的上表面设置剪切板齿轮(15)与旋转轴轴内齿轮(1)相嵌合，并且剪切板(5)与封闭箱体(7)两侧侧壁留有间隙，两端剪切板(11)伸至封闭箱体(7)内壁上顶部，并留有间隙，端部剪切板(11)与封闭箱体(7)内壁上顶部之间设置聚四氟乙烯(8)。
6.根据权利要求1所述的一种高压传动式黏滞阻尼墙，其特征在于：所述阻尼介质(4)为硅油，并且充满整个封闭箱体(7)。
7.根据权利要求1所述的一种高压传动式黏滞阻尼墙，其特征在于：所述导轨(6)为凹型导轨，导轨(6)底部以及两侧与封闭箱体(7)焊接，导轨(6)的侧面、上部与剪切板(5)接触面之间设置聚四氟乙烯(8)。
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