流砂型混合消能減震阻尼裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開一種流砂型混合消能減震阻尼裝置，包括阻尼器和安裝板。所述阻尼器具有一個中空的腔體。所述阻尼器固定在所述安裝板的上表面。所述安裝板的下表面與建筑物結(jié)構(gòu)件相連。所述阻尼器的腔體中裝入若干圓球和/或鵝卵石。所述阻尼器的腔體中還填入砂土和水的混合物。本實用新型綜合了調(diào)諧液體阻尼器、調(diào)諧質(zhì)量阻尼器、粘滯阻尼器和顆粒阻尼器的優(yōu)點，耗能效果好，在建筑工程抗震和抗風(fēng)領(lǐng)域具有廣泛適用性。
【專利說明】流砂型混合消能減震阻尼裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及建筑結(jié)構(gòu)工程減震和抗風(fēng)【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著高層建筑向大高寬比以及輕質(zhì)高強材料的方向發(fā)展，結(jié)構(gòu)剛度和阻尼逐漸減小，對風(fēng)和地震等強激勵越來越敏感。結(jié)構(gòu)振動控制作為一種經(jīng)濟有效的手段，近年來越來越受到重視，抗震及消能減震技術(shù)在工程中也得到了十足的應(yīng)用和發(fā)展。
[0003]建筑減震技術(shù)從控制理論看王要有王動控制、被動控制、半王動控制和混合控制四種方法，其中應(yīng)用較多的阻尼器就是被動控制的一種。國內(nèi)外許多學(xué)者致力于減震理論和方法的研究，并取得了大量的成果。然而阻尼器在工程應(yīng)用中暴露出了自身的一些弊端，如多數(shù)阻尼器工作機理單一，減震能力有限；調(diào)諧液體阻尼器和調(diào)諧質(zhì)量阻尼器均存在有效帶寬較窄的問題；粘滯阻尼器存在粘滯材料的老化問題，且材料本身造價高；金屬阻尼器屈服點集中，低周疲勞性能差；顆粒阻尼器響應(yīng)滯后，且噪音大。所以研究一種能自啟動、適應(yīng)不同工程、便于制作、天然環(huán)保，同時耗能效果好的混合消能減震裝置有很大的工程意義和實用價值。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型的目的是解決現(xiàn)有的阻尼器應(yīng)用范圍受限的問題。
[0005]為實現(xiàn)本實用新型目的而采用的技術(shù)方案是這樣的，一種流砂型混合消能減震阻尼裝置，包括一個中空的阻尼器腔體。所述阻尼器腔體固定在結(jié)構(gòu)構(gòu)件上。所述阻尼器腔體中裝入若干圓球和/或鵝卵石。所述阻尼器腔體中還填入飽和砂土。
[0006]進一步，所述阻尼器腔體是由鋼板圍成的中空立方體或圓柱體。
[0007]進一步，還包括一塊安裝板。所述阻尼器腔體固定在所述安裝板的上表面。采用螺栓將所述安裝板與結(jié)構(gòu)構(gòu)件相連。
[0008]進一步，所述阻尼器腔體是混凝土澆筑成的中空立方體或圓柱體。
[0009]進一步，所述阻尼器腔體的上端具有敞口。所述敞口加設(shè)蓋板。
[0010]本實用新型的技術(shù)效果是毋庸置疑的。在地震或者風(fēng)的作用下，安裝有本實用新型所公開裝置的建筑物發(fā)生振動，引發(fā)腔內(nèi)砂土液化和流動，腔內(nèi)圓球或鵝卵石在慣性力的作用下與流體存在相對運動或相對運動趨勢，從而導(dǎo)致流砂對圓球或鵝卵石產(chǎn)生一定的吸附力。上述過程存在多種消能減震的工作機理，可以有效地消耗地震能量，保證結(jié)構(gòu)的安全。
[0011]更好的是，本實用新型所公開的裝置具有取材方便、天然環(huán)保、造價低且易于施工的優(yōu)勢。
[0012]更好的是，本實用新型對水平任意方向的振動都有較好的減振效果，可廣泛用于建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計和既有建筑的抗震加固。
[0013]更好的是，本實用新型綜合了多種類型阻尼器的優(yōu)點:
[0014]相對于調(diào)諧液體阻尼器和調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，本實用新型有效帶寬長，減震效果穩(wěn)定。不局限于一階振型的減震控制，對高階振型也有一定的減震效果；
[0015]相對于粘滯阻尼器，本實用新型不存在阻尼材料老化問題，使用過程中也無需過多維護；
[0016]相對于金屬阻尼器，本實用新型不存在屈服點集中，低周疲勞性能差等問題；
[0017]相對于顆粒阻尼器，本實用新型不存在響應(yīng)滯后，且噪音大等問題。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2為本實用新型的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖(圖1所示裝置移除上蓋和部分側(cè)板)；
[0020]圖3為圖1的剖視圖；
[0021]圖中:阻尼器腔體一 1、砂土和水的混合物一 2、圓球一 3、安裝板一 4、安裝孔一 5、
砂土和水混合物的上表面一 M。

【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明，但不應(yīng)該理解為本實用新型上述主題范圍僅限于下述實施例。在不脫離本實用新型上述技術(shù)思想的情況下，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)知識和慣用手段，做出各種替換和變更，均應(yīng)包括在本實用新型的保護范圍內(nèi)。
[0023]實施例1:
[0024]一種流砂型混合消能減震阻尼裝置，包括阻尼器腔體I和安裝板4。所述阻尼器腔體I具有一個中空的腔體，阻尼器腔體I內(nèi)裝有飽和沙土(砂土和水的混合物2)。
[0025]參見圖1，所述阻尼器腔體I固定在所述安裝板4的上表面。所述安裝板4的下表面與結(jié)構(gòu)構(gòu)件相連。實施例中，所述安裝板4是一塊平整的鋼板，其板面上具有若干安裝孔5。安裝時，可以通過穿過所述安裝孔5的螺栓將所述安裝板4，及其與之相連的阻尼器腔體I固定在構(gòu)件上。
[0026]參見圖2，該圖展現(xiàn)所述阻尼器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。即所述阻尼器腔體I中裝入若干圓球3和/或鵝卵石。本實施例中，所示阻尼器腔體I的容積可以根據(jù)實際抗震需要選擇。實施例中，所述圓球3是半徑為r的鋼球、混凝土球或陶粒球中的一種或多種。所述半徑為r的數(shù)值可以根據(jù)實際情況選擇單一直徑或不同直徑。優(yōu)選地，r = 50mm?100mm。優(yōu)選地，所述鵝卵石選擇圓球形鵝卵石。
[0027]本實施例中，所述阻尼器腔體I中的圓球3的數(shù)量可以根據(jù)實際需要選擇。優(yōu)選地，圓球3總的水平投影面積為阻尼器腔體I底面積的20%?40% ;圓球3總的體積應(yīng)為阻尼器腔體I體積的5%?15%。
[0028]所述阻尼器I的腔體中還填入砂土和水的混合物2，形成摩阻材料。該混合物2耐熱，不易揮發(fā)，屬于不燃材料，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，粘性系數(shù)可以根據(jù)需要通過調(diào)節(jié)水和砂土的配合比(以下簡稱水砂比)和砂土的粒徑來選擇。本實用新型所采用的砂土，為生活中普通的砂土即可；水砂比可根據(jù)工程頻率大小進行調(diào)節(jié)。優(yōu)選地，水砂比需滿足飽和砂土的要求。所以此流砂型混合消能減震阻尼器具有很強的工程適應(yīng)性。
[0029]值得說明的是，由于阻尼器腔體I內(nèi)有可移動圓球3和摩阻材料，在風(fēng)或地震作用下，建筑物發(fā)生振動，阻尼器腔體I內(nèi)的砂土顆粒形同“液體”一樣處于懸浮狀態(tài)，產(chǎn)生流動，效果同調(diào)諧液體阻尼器(TLD)，消耗能量。
[0030]更好的是，在結(jié)構(gòu)發(fā)生振動時，由于慣性力的存在導(dǎo)致阻尼器腔體I內(nèi)的圓球3與流動的混合物2之間產(chǎn)生相對運動。同時，流動的混合物2對圓球3產(chǎn)生一定的吸附力，其工作原理同調(diào)諧質(zhì)量阻尼器(TMD)，有效地減輕結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)。
[0031]更好的是，在結(jié)構(gòu)發(fā)生振動時，流動的混合物2對圓球3產(chǎn)生一定的吸附力，該吸附力與相對運動速度相關(guān)，故該阻尼器也有粘滯阻尼器的效果，有效地減輕結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)。
[0032]更好的是，在結(jié)構(gòu)發(fā)生振動時，圓球3會產(chǎn)生滾動和碰撞，故該阻尼器也有顆粒阻尼器的效果，有效地減輕結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)。
[0033]綜上，本實施例公開的技術(shù)方案逆向考慮了砂土液化的不利影響，其工作原理類同TLD和TMD，同時又具有粘滯阻尼器和顆粒阻尼器的效果，故命名為流砂型混合消能減震阻尼裝置。這也是本裝置的優(yōu)勢所在:不同的結(jié)構(gòu)在不同的地震作用下，本阻尼裝置具有不同的耗能機理，故該阻尼裝置具有較好的魯棒性，克服了單一阻尼器的不足。
[0034]實施例2:
[0035]本實施例的主要結(jié)構(gòu)同實施例1。
[0036]在實施例1中，所述阻尼器腔體I可以是上端敞口、下端封閉的容器，以滿足盛水的需要。優(yōu)選地，為避免對人身安全的不利影響，所述阻尼器腔體I應(yīng)當具有一定的封閉性。本實施例中，可對所述阻尼器腔體I加設(shè)頂蓋，或者在混合物2上表面加塑料網(wǎng)片并加蓋草皮，即可以保持水分又美化環(huán)境，符合環(huán)保要求。
[0037]進一步地，所述阻尼器腔體I是由鋼板圍成的中空立方體或圓柱體，所述中空立方體或圓柱體上端敞口、下端封閉，使其成為上端敞口的容器。實施例中，可以通過鋼質(zhì)蓋板密封該容器的上端敞口?；蛘撸鲎枘崞髑惑wI是混凝土澆筑成的中空立方體或圓柱體，所述中空立方體或圓柱體上端敞口、下端封閉，使其成為上端敞口的容器。實施例中，可以通過鋼質(zhì)蓋板密封該容器的上端敞口。
[0038]本實施例中，填充的砂土即可采用普通的砂土，其中的圓球3或鵝卵石可方便獲得。故該阻尼器取材容易，符合環(huán)保要求。
[0039]本實施例中，填充材料中的水砂比可根據(jù)結(jié)構(gòu)耗能需要自行調(diào)節(jié)。優(yōu)選地，所述阻尼器腔體I中填入砂土和水的混合物2后，混合物上表面為圖2所示的M，所述腔體內(nèi)的混合物的深度是所述立方體或圓柱體高度的1/2?2/3。
【權(quán)利要求】
1.一種流砂型混合消能減震阻尼裝置，其特征在于:包括一個中空的阻尼器腔體(I);所述阻尼器腔體(I)固定在結(jié)構(gòu)構(gòu)件上；所述阻尼器腔體(I)中裝入若干圓球(3);所述阻尼器腔體(I)中還填入飽和砂土。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種流砂型混合消能減震阻尼裝置，其特征在于:所述阻尼器腔體(I)是由鋼板圍成的中空立方體或圓柱體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種流砂型混合消能減震阻尼裝置，其特征在于:還包括一塊安裝板(4);所述阻尼器腔體(I)固定在所述安裝板(4)的上表面；采用螺栓(5)將所述安裝板(4)與結(jié)構(gòu)構(gòu)件相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種流砂型混合消能減震阻尼裝置，其特征在于:所述阻尼器腔體(I)是混凝土澆筑成的中空立方體或圓柱體。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或4所述的一種流砂型混合消能減震阻尼裝置，其特征在于:所述阻尼器腔體(I)的上端具有敞口 ；所述敞口加設(shè)蓋板。
【文檔編號】E04B1/98GK203977610SQ201420249546
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年5月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月16日
【發(fā)明者】賈傳果, 李英民, 王維, 田毅勛, 楊溥, 夏洪流, 董銀峰, 韓軍, 鄭妮娜 申請人:重慶大學(xué)