[发明专利]一种混合消能减振装置

说明书

技术领域

本发明属于消能减振技术领域，涉及一种混合消能减振装置，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

阻尼器，是以提供运动的阻力，耗减运动能量的装置。利用阻尼来吸能减震不是什么新技术，在航天、航空、军工、枪炮、汽车等行业中早已应用各种各样的阻尼器（或减震器）来减振消能。从二十世纪七十年代后，人们开始逐步地把这些技术转用到建筑、桥梁、铁路等结构工程中，其发展十分迅速。特别是有五十多年历史的液压粘滞阻尼器， 在美国被结构工程界接受以前，经历了一个大量实验，严格审查，反复论证，特别是地震考验的漫长过程。

调谐质量阻尼器（TMD）是由质块，弹簧与阻尼系统组成。既由将其振动频率调整至主结构频率附近，改变结构共振特性，以达到减震作用的阻尼器。近年来在土木工程领域已有不少应用，如台北101大楼的减震装置就是一个TMD。阻尼器方面，许多早期研究局限于动力吸振器在工作频率与基本频率相协调的机械工程系统中的应用。但建筑结构所受到的如风和地震的环境荷载的作用具有许多频率分量，而通常叫做调谐质量阻尼器(TMD)的动力吸振器在复杂多自度和有阻尼建筑结构中的性能是不一样的。在过去20多年中，许多研究与开发工作因此而定位于研究TMD在这种振动环境中的效果。但TMD的最适频带较窄已是不争的事实。

颗粒阻尼器，在机械等领域已应用广泛，但在土木工程领域被应用的还寥寥无几，关于其特性的研究还在不断进行中。

而本发明就是试图通过结合TMD与颗粒阻尼器，使得产生的新型阻尼器具有更好的减震效果，并且去除单纯TMD的大质量、调谐频带窄以及单纯颗粒阻尼器效果不稳定，易老化的缺点，从而达到更好的抗震效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有混合耗能机制的混合消能减振装置。

本发明提出的一种具有混合耗能机制的混合消能减振装置，包括外层管体1、内层管体2、弹簧3、中心转轴4、叶片搅拌装置5、内置阻尼颗粒6、连接轴承7、悬吊装置8与缓冲材料10，其中：内层管体2内设有阻尼颗粒6，外层管体1和内层管体2间通过弹簧3连接组成连接管体，外层管体1和内层管体2间组成的空间填充有缓冲材料10；中心转轴4两端齿轮内侧设有连接轴承7，中心转轴4外设有叶片搅拌装置5，所述连接管体通过悬吊装置8的带齿段与中心转轴4两侧齿轮外端与结构连接，结构振动时通过齿带传动带动中心转轴4绕连接轴承7转动，连接管体随之转动，位于中心转轴4上的叶片搅拌装置5加剧内置阻尼颗粒6的在内层管体2空腔内壁的摩擦耗能；内外层管体之间的弹簧3使得其装置具有更多方向与更大程度的转动与振动，进而加剧耗能，而内外层管体之间的缓冲材料10，起着增加耗能与维持管体间稳定的双重作用。

本发明中，所述内层管体2的阻尼颗粒6可根据外层管体1和内层管体2大小来选取不同的材质钢，铜，玻璃等、大小8mm-20mm以及数量30个-150个，也可以采取多种形式颗粒的混合。

本发明中，所述装置可以通过管体自身绕中心转轴4的滚动或者转动以及叶片搅拌装置5的转动再带动与阻尼颗粒6的摩擦以达到多重的耗能方式。

本发明中，所述装置可根据结构主体的特点与具体安装难易程度来选择采用悬吊式或导轨式的安装方式。

本发明中，所述悬吊装置8采用导轨及其安装装置9代替，所述中心转轴4两端放置在导轨及其安装装置9上，所述导轨及其安装装置9通过螺栓固定在结构主体，结构响应时在中心转轴4带动下内外层管体会沿导轨滚动，进而带动管体内叶片转动与阻尼颗粒的摩擦滚动。

本发明与现有技术相比，具有以下优点与有益效果：

1.本发明构造明了，采用悬吊式或导轨式与结构主体相连，安装维护相对简单。

2.本发明混合利用颗粒阻尼装置与调谐质量阻尼装置的优点，增大了减振频带，多样的耗能方式加强了耗能减震的效果。

3.本发明所适的频带较宽，不局限在低频段，因而更具有普适性，对结构响应相比普通颗粒或质量阻尼器更具优势。

附图说明

图1是阻尼器采用悬吊装置时的主视图。

图2是阻尼器内外层管体部分的细部图。

图3是阻尼器的内部构造图，包括中心转轴4及其两端的齿轮，叶片搅拌装置5形式1。

图4是阻尼器的内部构造图，包括中心转轴4及其两端的齿轮，叶片搅拌装置5形式2。

图5是阻尼器采用导轨式安装方式时的俯视图。

图6是阻尼器采用导轨式安装方式时的主视图。