[发明专利]一种串、并联多级阀粘滞阻尼方法及阻尼器

说明书

技术领域

本发明涉及土木工程结构抗震防灾领域，具体说是一种串、并联多级阀粘滞阻尼方法及阻尼器。尤指用于桥梁、高层建筑及大跨空间结构抗震并保护主体结构安全的串、并联多级阀粘滞阻尼方法及阻尼器。

背景技术

随着地震等自然灾害的频发，土木工程结构抗震防灾装置及方法备受业界关注。在现有技术中，应用于土木工程结构中的抗震装置有多种类型，如金属阻尼器、摩擦阻尼器、粘滞阻尼器、粘弹性阻尼器等。

粘滞阻尼器作为一种速度相关性阻尼装置，具有阻尼效率高、极小的静力刚度等优点，更适合于土木工程结构抗震。现有的粘滞阻尼器主要有如下几种：

1、多功能单出杆式粘滞阻尼器。

如专利号为201020584783.X、授权公告号为CN201818696U、名称为“一种可设定初始刚度的单活塞杆粘滞阻尼器”的实用新型专利，以及申请号为201020584796.7、授权公告号为CN201884543U、名称为“一种单活塞杆弹性粘滞阻尼器”的实用新型专利。

以上两种专利通过设置于内外缸筒之间的间隙作为补偿缸，可即便在活塞杆为单出杆的情形下消除活塞移动运动过程中工作缸体内出现“真空”和“锁死”现象，通过在缸体内设置阻尼单向阀和弹簧，实现初始刚度可调及弹性刚度功能。该类型阻尼器活塞杆为单出杆，可有效减少阻尼器总长度，节约安装空间，但补偿缸构造复杂，适用阻尼力吨位较小。

2、利用缸筒和活塞之间的间隙调节阻尼力的双出杆粘滞阻尼器。

如专利号为200420073009.7、授权公告号为CN2716585Y、名称为“变间隙式粘滞阻尼器”的实用新型专利及如申请号为201110409853.7、公开号为CN102518731A、名称为“高耗能间隙自适应型粘滞阻尼器”的发明专利申请。

以上两种专利通过利用缸筒和活塞之间的间隙实现阻尼作用，该耗能原理与缸体内部的介质的粘度有关，而粘度与温度具有一定相关性，因而，在工程实践中，此种阻尼作用方式的温度稳定性较差。

3、能实现各种附加功能的阻尼器。

如专利号为201120262317.4、授权公告号为CN202248354U、名称为“一种建筑用具有自动监测滞回性能的粘滞阻尼器”的实用新型专利和如专利号为200810040841.X、授权公告号为CN100585217C、名称为“带轴向限位装置的粘滞阻尼器”的发明专利。

前者可实时在线监测阻尼器的工作状态，后者可通过限位装置，有效保护阻尼器在极端荷载作用下不发生损伤破坏。

因此，现有已公开的粘滞阻尼器专利存在如下缺点：

1、改进型单出杆阻尼器的补偿装置复杂，阀门耐久性差，且阻尼吨位小。

2、阻尼作用机理与温度相关，阻尼器温度稳定性较差。

3、大吨位及较好温度稳定性的土木工程抗震粘滞阻尼器的构造特性及阻尼作用机理，参考资料有限。

4、阻尼系数可调范围狭窄，粘滞阻尼器参数设计相对困难。

5、缸筒内工作压力大、所需备压较大，对构件及密封件的冲击效应较大，缸筒阻尼吨位小，耐久性不够。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种串、并联多级阀粘滞阻尼方法及阻尼器，实现大吨位阻尼力，具有较好阻尼稳定性，且阻尼系数参数灵活可调。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种串、并联多级阀粘滞阻尼方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，在确定粘滞阻尼器需要产生的阻尼力值F后，根据下述公式计算出阻尼系数C，

F=C×V^α

公式中，V为粘滞阻尼器的活塞杆3的速度，α为非线性速度指数，

步骤2，根据下述公式计算并调整粘滞阻尼器的串联活塞7的个数m和每个活塞7上单方向并联的薄壁小孔阀6的个数n以获得所需的阻尼系数C

公式中，C_i为薄壁小孔阀6的阻尼系数，A_净为粘滞阻尼器的缸体5内截面的净面积，α为非线性速度指数，

步骤3，根据步骤2的计算，将n个薄壁小孔阀6装配到每个活塞7上完成薄壁小孔阀6的单方向并联，

步骤4，根据步骤2的计算，将m个活塞7装配到活塞杆3上完成活塞7的串联，

步骤5，将活塞杆3装入粘滞阻尼器中，完成粘滞阻尼器的装配，所述粘滞阻尼器的左右两端各设有一个万向球铰1，粘滞阻尼器通过万向球铰1安装于结构预留的耳座上，