[发明专利]悬浮嵌套型调谐液体颗粒阻尼器

说明书

本发明涉及一种悬浮嵌套型调谐液体颗粒阻尼器，包括阻尼器腔体单元、缓冲材料、嵌套型颗粒群和内部液体。阻尼器腔体单元为一个或若干个，嵌套型颗粒群由圆若干个双层嵌套的悬浮球组成，大小球之间用弹簧固定连接，小球内部都由空气和颗粒物所填充。通过调节空气和颗粒物的比例来使之悬浮，并作为一个相对独立的微小阻尼器。阻尼器腔体单元内部充满液体，其内壁和底部铺设有缓冲材料。在风或/和地震的作用下，通过颗粒单元体内部颗粒与颗粒、颗粒单元群与腔体单元内壁、颗粒单元群与内部液体之间的不断相互碰撞和摩擦，以及液体不断晃荡来吸收并耗散地震的能量。颗粒单元群的悬浮状态可以提高颗粒间的碰撞效率和内部液体的晃荡频率，缓冲材料的引入可以提高阻尼器的阻尼能力。

技术领域

本发明涉及一种悬浮嵌套型调谐液体颗粒阻尼器，在一个或多个充满液体的阻尼器单元内部悬浮多个内置颗粒物的球组成的颗粒群，通过嵌套型颗粒群之间的碰撞、摩擦，大小球之间的弹簧振动和内部液体的不断晃荡来吸收并耗散地震的能量，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

近年来，随着高层建筑的迅速发展，其地震震动、风振振动问题得到了广泛的关注与研究。其中，通过颗粒—结构、颗粒—颗粒之间的非弹性碰撞与摩擦来实现动量交换及结构能量耗散的颗粒阻尼器，具有对原系统改动小、可靠度高、耐久性好、对温度变化不敏感、易于用在恶劣环境等优点，受到了广大土木工程研究人员的重视。

然而，目前常见的颗粒阻尼器仍存在着一定的不足：首先，传统的颗粒阻尼器内颗粒堆叠在一起，这样大大减小了颗粒的碰撞效率，减振效果不佳；其次，由于颗粒阻尼器需要的起振力大，起振点高，对起振点以下的激励减振效果不明显。此外，颗粒阻尼器在工作时会产生较大的噪声，而噪声的产生与颗粒的数量及质量密切相关。因此，在现有颗粒阻尼器的基础上加以改进，采用内置颗粒物并弹性连接的大小球作为颗粒群，悬浮在阻尼器的内部液体中，可以有效分散悬浮球，起到增大碰撞效率和内部液体的晃荡频率的效果。同时，内部液体的包裹可以吸收一定的碰撞噪声，内部液体的晃荡也可以解决颗粒阻尼器起振点低的问题，这对于实际工程的减震控制有着重大的意义。

发明内容

为了解决传统颗粒阻尼器碰撞效率低、起振点低，以及工作中产生较大的噪声的问题，本发明的目的在于提出一种悬浮嵌套型调谐液体颗粒阻尼器，该装置在发挥传统颗粒阻尼器的优势的基础上加以改进，即在一个或多个充满液体的阻尼器腔体内部，放置多个双层嵌套的悬浮球，同时附加缓冲材料。本阻尼器构造简单、消能减震效果好。在风或/和地震的作用下，通过颗粒单元体内部颗粒与颗粒、颗粒单元群与腔体单元内壁、颗粒单元群与内部液体之间的不断相互碰撞和摩擦，以及液体不断晃荡来吸收并耗散地震的能量。颗粒单元群的悬浮状态可以提高颗粒间的碰撞效率和内部液体的晃荡频率，颗粒单元体内部大小球之间的弹簧以及颗粒单元体内部的颗粒物之间发生的二次碰撞也可以增加能量的耗散。同时，缓冲材料的引入可以提高阻尼器的阻尼能力。

为了实现上述目的，本发明采取如下技术方案。

一种悬浮嵌套型调谐液体颗粒阻尼器，包括阻尼器腔体单元1、嵌套型颗粒群2、内部液体3和缓冲材料4，其中：阻尼器腔体单元1为长方体或圆柱体结构；阻尼器腔体单元1内部被内部液体3填充满，阻尼器腔体单元1的内壁和底部铺设有缓冲材料4；阻尼器腔体单元1中的内部液体3中悬浮有若干嵌套型颗粒群2；所述嵌套型颗粒群2由相同的双层嵌套的悬浮球组成，所述悬浮球由大球和小球组成，大球套于小球外，且大球和小球之间通过弹簧固定连接，小球内部由空气和颗粒物所填充；在风或/和地震的作用下，通过嵌套型颗粒群2之间的碰撞、摩擦，和内部液体3的不断晃荡来吸收并耗散地震的能量；悬浮球中小球内的颗粒物发生的二次碰撞以及嵌套型颗粒群2的悬浮状态可以提高颗粒群的碰撞效率和内部液体3的晃荡频率。