[发明专利]一种拉压与扭转黏滞耗能阻尼器与土木工程结构

说明书

本发明属于结构振动控制相关技术领域，其公开了一种拉压与扭转黏滞耗能阻尼器及土木工程结构，所述阻尼器包括外筒体机构、拉压耗能机构及扭转耗能机构，所述扭转耗能机构设置在所述外筒体机构内，所述拉压耗能机构连接于所述扭转耗能机构；所述扭转耗能机构能绕所述外筒体机构的中心轴转动；所述拉压耗能机构通过沿所述外筒体机构的轴向运动以提供轴向阻尼力；所述扭转耗能机构通过绕所述外筒体机构的中心轴旋转以起到受扭时的减振作用。本发明利用黏性流体提供的阻尼发挥耗能作用，从而能够同时在拉压和扭转方位上对结构起到减振耗能效果；该阻尼器具有功能丰富、构造简单、操作简单、能够自动复位等优点。

技术领域

本发明属于结构振动控制相关技术领域，更具体地，涉及一种拉压与扭转黏滞耗能阻尼器与土木工程结构。

背景技术

传统土木工程结构的抗震和抗风设计是通过提高结构自身的能力来耗散地震能量，然而对于比较严重的自然灾害，如强震和台风等，这种方法既不经济，也无法满足对安全的要求，达不到预期效果，所以工程结构振动控制一直是抗震技术中的热点问题之一。其中，结构消能减震技术通过在结构某些关键性部位(如支撑、剪力墙、连接缝或连接构件位置等)设置耗能装置，使得主体进入非弹性状态前装置率先进入耗能工作状态，进而通过该装置产生摩擦、弯曲、剪切、扭转等弹塑性或粘弹性滞回变形来耗散能量或吸收地震输入结构的能量，以减轻主体结构的地震反应。

目前，利用黏滞流体阻尼器对结构进行被动控制的方法由于装置简单，材料经济，减震性能好，在实际结构振动控制中具有广泛的应用前景。传统黏滞阻尼器主要由活塞、缸体、端盖、阻尼介质和连接体组成。活塞将缸体一分为二，活塞在缸体内往复运动过程中，阻尼介质在两个分隔腔体内迅速流动，流动中产生的阻尼力，将地震动能，通过活塞在阻尼介质中的往复运动转化为热量耗散掉，使活塞运动速度逐渐降低，最终达到阻尼耗能的目的。但现有技术中的黏滞流体阻尼器几乎只能在受拉和受压时发挥耗能的作用，无法在受扭时起到减振作用。实际上，由于地震波在地面上各点的波速、周期和相位不同，许多建筑、桥梁、大型机械设备均会产生扭转振动，甚至发生倾覆类的扭转破坏。因此传统黏滞流体阻尼器无法很好的满足工程振动控制的需求。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种拉压与扭转黏滞耗能阻尼器与土木工程结构，其利用黏性流体提供的阻尼发挥耗能作用，从而能够同时在拉压和扭转方位上对结构起到减振耗能效果，该阻尼器具有功能丰富、构造简单、操作简单、能够自动复位等优点。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种拉压与扭转黏滞耗能阻尼器，所述阻尼器包括外筒体机构、拉压耗能机构及扭转耗能机构，所述扭转耗能机构设置在所述外筒体机构内，所述拉压耗能机构连接于所述扭转耗能机构；所述扭转耗能机构能绕所述外筒体机构的中心轴转动；

所述拉压耗能机构通过沿所述外筒体机构的轴向运动以提供轴向阻尼力；所述扭转耗能机构通过绕所述外筒体机构的中心轴旋转以起到受扭时的减振作用。

进一步地，所述外筒体机构包括外筒体，所述外筒体呈圆柱状，其内部开设有圆柱形的收容腔；所述扭转耗能机构设置在所述收容腔内，其相背的两端分别通过上端轴承及下端轴承转动地连接于所述收容腔相背的两端面；所述收容腔内充满黏滞阻尼液。

进一步地，所述收容腔相背的两个底面分别开设有顶部凹槽及底部凹槽；所述顶部凹槽及所述顶部凹槽分别用于固定上端轴承及下端轴承，继而通过所述上端轴承及所述下端轴承连接所述扭转耗能机构相背的两端，使得所述扭转耗能机构能够绕所述外筒体的中心轴转动。

进一步地，所述拉压耗能机构包括顶部连接件、活塞杆、活塞式阻尼板、第一复位弹簧及第二复位弹簧，所述顶部连接件刚性连接于所述活塞杆的一端，所述活塞杆的另一端依次穿过所述外筒体的顶部及所述上端轴承后伸入所述扭转耗能机构内，且其刚性连接于所述活塞式阻尼板；所述第一复位弹簧套设在所述活塞杆上，且其位于所述活塞式阻尼板与所述顶部连接件之间，所述第二复位弹簧的一端抵靠在所述活塞式阻尼板上，且其与所述第一复位弹簧分别位于所述活塞式阻尼板相背的两侧。