[发明专利]组合型多相减振装置

说明书

技术领域

本发明涉及建筑结构工程减振和抗风技术领域，具体涉及一种组合型多相减振装置。

背景技术

随着高层建筑向大高宽比以及轻质高强材料的方向发展，结构刚度和阻尼逐渐减少，对风和地震等强烈的刺激越来越敏感。结构振动控制作为一种经济有效的手段，近年来越来越受到重视，抗震及消能减振技术在过程中也得到了十足的应用和发展。

建筑减振技术从控制理论上看主要有主动控制、被动控制、半主动控制和混合控制四种方法，其中应用最多的阻尼器就是被动控制的一种。国内外许多学者致力于减振方法的研究，并取得了大量的成果。然而阻尼器在应用中暴露了自身的一些弊端。如多数阻尼器工作机理单一，减振能力有限；调谐液体阻尼器和调谐质量阻尼器均存在有效带宽较窄的问题；粘滞阻尼器存在粘滞材料老化的问题，且材料本身造价高；金属阻尼器屈服点集中，低周疲劳性能差；颗粒阻尼器响应滞后，且噪音大。所以研究一种能自启动、适应不同工程、便于制作、天然环保，同时耗能效果好的混合消能减振装置有很大的工程意义和应用价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种综合利用球体颗粒、粘性液体、机械部件、筛网组成的组合型多相减振装置，该装置减振频带宽、噪音小、效果理想。

本发明的技术方案如下：

本发明提出的一种组合型多相减振装置，包括容器1、可移动颗粒体系2、固定颗粒体系3、粘性液体4、弹簧体系5和筛网14，其中：所述筛网14镶嵌于容器1内下部，将容器１下部分割成若干空间，每个空间内放置有球体颗粒13；所述可移动颗粒体系2和固定颗粒体系3垂直放置于容器1内上部，一组球体颗粒体系3位于两组可移动颗粒体系2之间，容器1内装有粘性液体4；所述可移动颗粒体系2由横向放置的第一圆柱体、第一轴承杆和固定板8组成，相邻的第一圆柱体沿着横向平行布置；第一圆柱体中部沿直径开孔，所述第一轴承杆依次穿过沿横向布置的圆柱体中部开孔部位，第一轴承杆两端穿过固定板8上预留孔洞11，其端部连接运动轨道9；所述运动轨道9固定于容器1内壁上，所述运动轨道9水平布置；位于同一水平面上相邻的运动轨道9之间设有固定卡槽10；所述固定板８通过弹簧体系5连接容器1内壁；所述固定颗粒体系3由横向放置的第二圆柱体和第二轴承杆组成，第二圆柱体沿着横向平行布置；第二圆柱体中部沿直径开孔，所述第二轴承杆依次穿过第二圆柱体中部开孔部位，所述第二轴承杆两端分别连接容器1内壁上的固定卡槽10；所述粘性液体4由一种或多种液体混合而成，可在容器1内振荡，其作用机理类似于调谐液体阻尼器，通过液体晃荡时自由表面的破碎波效应和液体与容器壁的摩擦作用消耗能量，液体晃荡对容器侧压力提供对结构的非线性恢复力，减小结构振动幅度；在容器1内，可移动颗粒体系2与固定颗粒体系3相互碰撞耗能，弹簧体系5的恢复力帮助可移动颗粒体系2与固定颗粒体系3实现撞击；粘性液体4分别与可移动颗粒体系2和固定颗粒体系3上的圆柱体相互摩擦耗能，同时颗粒之间组成的孔洞，可增加流体粘性，提高耗能能力；粘性溶液4与球体颗粒13或球体颗粒13间相互摩擦耗能；筛网14与球体颗粒13间碰撞摩擦耗能；通过液相和固相的组合来进行减振。

本发明中，所述容器1内部设有弹簧体系5，通过恢复力使可移动颗粒体系2向固定颗粒体系3方向发生移动，实现有效碰撞耗能，同时设置弹簧体系参数和可移动颗粒体系2的质量，使可移动颗粒体系2的运动频率与结构基频调谐，提高减振耗能效率。

本发明中，所述固定板8上设有弹簧挂钩12，所述弹簧挂钩12与弹簧体系5匹配。

本发明中，所述第一圆柱体和第二圆柱体的表面光滑，半径不能太大，且不能太靠近液面。

本发明中，所述筛网14由不锈钢制成。

本发明中，所述球体颗粒13直径大于筛网14孔径，且每个被划分的空间里均有若干个球体颗粒。

本发明中，所述容器1中可根据固定器或者悬吊器与被减振结构相连，将阻尼器安装在结构上达到耗能减振效果。可采取固定器使阻尼器通过螺母固定于框架结构内部，可采取悬吊器使阻尼器通过吊杆悬吊在主结构内部。

本发明中，所述该粘性液体4可采取粘度系数不同的一种或多种稳定液体，可分层或混合。

本发明中，所述运动轨道9和固定卡槽10的设计可方便替换连杆可移动颗粒体系2、固定颗粒体系3。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：

1、本发明结构清晰简单，且采用可更换的内部连杆颗粒体系及液体，可长期有效帮助结构减振耗能。

2、本发明混合利用颗粒阻尼装置、调谐液体阻尼装置的优点，增大减振频带，增强减振耗能效果。