懸吊式多單元碰撞阻尼器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種懸吊式多單元碰撞阻尼器，包括阻尼器腔體單元、顆粒、鋼索和限位裝置。阻尼器腔體單元為圓柱體或正方體，不同尺寸的阻尼器腔體單元按照一定的排列方式組成一個整體。每個單元內(nèi)放置一個顆粒，鋼索將結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)置的預(yù)埋件與阻尼器鉸接，并在阻尼器外部設(shè)置限位裝置，以防止其振動過大撞壞結(jié)構(gòu)。在風(fēng)或/和地震等作用下，該裝置能夠在水平方向上，沿著多個方向振動，一方面通過調(diào)諧結(jié)構(gòu)的自振頻率，另一方面通過顆粒滾動、滑動、摩擦、碰撞轉(zhuǎn)移和耗散基本結(jié)構(gòu)的動能。由于該阻尼器的各個阻尼器腔體單元的尺寸不同，使得顆粒與阻尼器腔體單元碰撞的頻率亦不相同，因此阻尼器可以在更寬的頻帶范圍內(nèi)減少基本結(jié)構(gòu)的振動。
【專利說明】懸吊式多單元碰撞阻尼器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種通過鋼索與主體結(jié)構(gòu)鉸接，在每個腔體單元內(nèi)置單個顆粒的由多個腔體單元組成的懸吊式多單元碰撞阻尼器，通過調(diào)諧和摩擦碰撞來耗能，屬于土木結(jié)構(gòu)(包括高層建筑、高聳結(jié)構(gòu)和橋梁結(jié)構(gòu)等)振動控制領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來調(diào)諧質(zhì)量阻尼器(TMD)或調(diào)諧液體阻尼器(TLD)減振控制技術(shù)以其對原結(jié)構(gòu)改動小、施工簡單、減振效果顯著等特點而廣受重視，并在國內(nèi)外土木工程中得到廣泛應(yīng)用。沖擊阻尼器作為一種新型的消能減振控制技術(shù)，具有對原系統(tǒng)改動小、耐久性好、可靠度高、對溫度變化不敏感，易于用在惡劣環(huán)境等優(yōu)點，逐漸成為土木工程研究人員的研究熱點。
[0003]屬于被動控制裝置的調(diào)諧質(zhì)量減振系統(tǒng)目前存在以下不足:首先，調(diào)諧質(zhì)量系統(tǒng)減振頻帶窄，往往只能對其調(diào)諧的頻率產(chǎn)生較好的減振效果，對于偏離該頻率的振動區(qū)域控制效果不佳。其次，調(diào)諧質(zhì)量阻尼器系統(tǒng)需設(shè)置昂貴的阻尼器單元，不利于廣泛應(yīng)用。而同樣屬于被動控制的沖擊阻尼器減振系統(tǒng)，目前也存在以下不足:首先，沖擊阻尼器在工作的時候會產(chǎn)生很大的噪聲。其次，沖擊阻尼器對裝置的制作精度要求高，從而提高了造價。此外，沖擊阻尼器不能夠根據(jù)基本結(jié)構(gòu)的運動狀況實時地調(diào)整自身信息以提高其工作效率。因此，將調(diào)諧質(zhì)量阻尼器和沖擊阻尼器結(jié)合起來，使其優(yōu)勢互補(bǔ)，并進(jìn)行改進(jìn)開發(fā)，形成一種構(gòu)造形式簡單、價格低廉、耗能能力好、調(diào)頻能力強(qiáng)的新型懸吊式多單元碰撞阻尼器，這對于實際工程的減振控制具有重要的參考應(yīng)用價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決傳統(tǒng)調(diào)諧質(zhì)量阻尼器調(diào)諧頻帶窄，設(shè)置耗能阻尼器昂貴的問題，以及傳統(tǒng)顆粒阻尼器由于顆粒堆疊以及彈性碰撞導(dǎo)致的耗能能力有限的問題，同時也為了解決傳統(tǒng)沖擊阻尼器噪聲大、信息調(diào)整的滯后性問題，本發(fā)明的目的在于提出一種懸吊式多單元碰撞阻尼器，該裝置結(jié)合調(diào)諧質(zhì)量阻尼器和沖擊阻尼器各自優(yōu)點，并加以改進(jìn)，即通過鋼索與主體結(jié)構(gòu)鉸接，在每個阻尼器腔體單元內(nèi)置一個顆粒，并將不同的腔體單元以一定的方式組合起來，形成懸吊式多單元碰撞阻尼器。本阻尼器構(gòu)造簡單、調(diào)頻能力強(qiáng)、碰撞耗能能力好、水平方向上多維控制效果好。在風(fēng)或/和地震作用下，每個腔體單元內(nèi)的顆粒可以伴隨阻尼器腔體，通過鋼索系統(tǒng)，沿著振動輸入的方向起到調(diào)諧基本結(jié)構(gòu)振動頻率的作用，同時，通過顆粒與阻尼器腔體之間的碰撞產(chǎn)生與基本結(jié)構(gòu)運動方向相反的作用力，同樣可以減弱基本結(jié)構(gòu)的振動。顆粒與阻尼器腔體單元間的摩擦、碰撞也可以耗散能量。限位裝置的設(shè)置可以保證阻尼器在超強(qiáng)風(fēng)或/和地震下，不至于擺動幅度過大而撞擊結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案。
[0006]本發(fā)明的一種懸吊式多單元碰撞阻尼器，包括:阻尼器腔體單元1、顆粒2、鋼索3和限位裝置4，阻尼器腔體單元I為圓柱體或正方體，若干個阻尼器腔體單元I按照一定的排列方式組成一個阻尼器框架結(jié)構(gòu)，每個阻尼器腔體單元I內(nèi)置一個顆粒2，預(yù)埋件與阻尼器框架結(jié)構(gòu)通過鋼索3鉸接，阻尼器框架結(jié)構(gòu)的外部設(shè)置有限位裝置4，以防止其振動過大撞壞結(jié)構(gòu)；該裝置能夠在水平方向上，沿著多個方向振動，一方面通過調(diào)諧結(jié)構(gòu)的自振頻率，另一方面通過顆粒2滾動、摩擦、碰撞轉(zhuǎn)移和耗散基本結(jié)構(gòu)的動能。
[0007]本發(fā)明中，所述顆粒2為球形，直徑應(yīng)結(jié)合具體需要設(shè)定。顆粒宜用恢復(fù)系數(shù)大的材料。
[0008]本發(fā)明中，顆粒2在水平面占用面積為其所在阻尼器腔體單元I水平面積的5%?20%。
[0009]本發(fā)明中，阻尼器腔體單元應(yīng)結(jié)合基本結(jié)構(gòu)的特點設(shè)置不同的組合方式。
[0010]本發(fā)明中，鋼索將結(jié)構(gòu)內(nèi)置的預(yù)埋件與阻尼器腔體鉸接，使得阻尼器能夠在水平方向上沿著多個方向振動，以抵抗不同方向作用的風(fēng)或/和地震荷載。
[0011]本發(fā)明中，阻尼器外部設(shè)置的限位裝置能夠保證阻尼器在較大的擺動幅度下不至于與基本結(jié)構(gòu)發(fā)生劇烈碰撞而損壞。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點如下:
I)本發(fā)明阻尼器腔體單元有多個尺寸，每個顆粒的尺寸是相同的，基本結(jié)構(gòu)在不同的頻率激勵下，基本可以保證有一種尺寸的阻尼器腔體單元內(nèi)顆粒與阻尼器腔體碰撞達(dá)到最優(yōu)的減振效率，這就能在更大的頻率范圍內(nèi)減小基本結(jié)構(gòu)的振動。
[0013]2)本發(fā)明阻尼器腔體單元可以按照基本結(jié)構(gòu)的特點設(shè)置不同的組合方式，這樣可以使阻尼器布置位置更為靈活，以達(dá)到最好的減振效果。
[0014]3)本發(fā)明實現(xiàn)了調(diào)諧質(zhì)量阻尼器與沖擊阻尼器的組合，使其既可以發(fā)揮調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的優(yōu)點，同時又可以將沖擊阻尼器在運動過程中產(chǎn)生的與基本結(jié)構(gòu)運動方向相反的作用力疊加在阻尼器的運動上，使阻尼器可以在更大的范圍內(nèi)運動，更加有效的調(diào)諧基本結(jié)構(gòu)的運動。
[0015]4)本發(fā)明構(gòu)造形式簡單靈活，可以采用廉價的顆粒作為附加阻尼的提供載體，降低了設(shè)置傳統(tǒng)阻尼器和沖擊阻尼器的造價，從而適用性和經(jīng)濟(jì)性更強(qiáng)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明懸吊式多單元碰撞阻尼器懸吊后正立面示意圖；
圖2為本發(fā)明懸吊式多單元碰撞阻尼器的阻尼器腔體單元的一種組合方式的示意圖； 圖中標(biāo)號:1為阻尼器腔體單元，2為顆粒，3為鋼索，4為限位裝置。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的【具體實施方式】。
[0018]實施例1:如圖1所示，為本發(fā)明的一種懸吊式多單元碰撞阻尼器實施實例，其主要包括阻尼器腔體單元1、顆粒2、鋼索3和限位裝置4。
[0019]阻尼器腔體單元I是由5mnTl0mm厚的鋼板焊接而成的圓柱體或正方體形的空腔，不同尺寸的阻尼器腔體單元I通過一定的方式組合在一起形成一個阻尼器。通過鋼索3將阻尼器與結(jié)構(gòu)內(nèi)的預(yù)埋件鉸接在一起，阻尼器懸吊于結(jié)構(gòu)頂層、樓面設(shè)備層或高聳結(jié)構(gòu)，t匕如電視塔的休息平臺處。每個阻尼器腔體單元I放置一個顆粒2。鋼索3的長度應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的頻率依據(jù)相關(guān)理論求得。顆粒2在水平面占用面積應(yīng)為阻尼器腔體單元I水平面積的5%?20%。
【權(quán)利要求】
1.一種懸吊式多單元碰撞阻尼器，包括阻尼器腔體單元(I)、顆粒(2)、鋼索(3)和限位裝置(4)，其特征在于:阻尼器腔體單元(I)為圓柱體或正方體結(jié)構(gòu)，若干個阻尼器腔體單元(I)按照一定的排列方式組成一個阻尼器框架結(jié)構(gòu)，每個阻尼器腔體單元(I)內(nèi)放置一個顆粒(2)，預(yù)埋件與阻尼器框架結(jié)構(gòu)通過鋼索(3)鉸接，阻尼器框架結(jié)構(gòu)的外部設(shè)置有限位裝置(4)，以防止其振動過大撞壞結(jié)構(gòu)；在風(fēng)或/和地震等作用下，在水平方向上，阻尼器沿著多個方向振動，一方面通過調(diào)諧結(jié)構(gòu)的自振頻率，另一方面通過顆粒(2)滾動、滑動、摩擦、碰撞轉(zhuǎn)移和耗散基本結(jié)構(gòu)的動能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的懸吊式多單元碰撞阻尼器，其特征在于:所述顆粒(2)為球形，顆粒(2)采用恢復(fù)系數(shù)大于0.6的材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的懸吊式多單元碰撞阻尼器，其特征在于:顆粒(2)在水平面占用面積為其所在阻尼器腔體單元(I)水平面積的5%~20%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的懸吊式多單元碰撞阻尼器，其特征在于:阻尼器腔體單元(I)應(yīng)結(jié)合基本結(jié)構(gòu)的特點設(shè)置不 同的組合方式。
【文檔編號】F16F7/10GK103498884SQ201310463201
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年10月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月8日
【發(fā)明者】魯正, 王佃超 申請人:同濟(jì)大學(xué)