一种速度放大组合型阻尼装置及电涡流阻尼墙的制作方法

本发明涉及建筑领域，特别是一种速度放大组合型阻尼装置及电涡流阻尼墙。

背景技术：

风和地震荷载作用下，建筑会发生大幅振动，影响建筑的安全与耐久性。目前，结构振动控制已经成为减小建筑振(震)动的主流措施。在结构振动控制领域，阻尼墙是一种被动消能减振构件，其作为墙体安装在建筑层间，利用建筑层间的相对运动以增加结构的阻尼实现消能减震。与其他消能减震装置相比，阻尼墙具有以下优点：

(1)制作安装方便，无需复杂的装置；

(2)墙体面积较大，消耗振动能量较多；

(3)将阻尼墙安装在建筑物的墙体位置，不影响建筑美观和使用功能；

(4)可作为新建建筑的耗能减震构件，同时还能用于建筑加固和震后修复。

目前工程所用阻尼墙多为黏滞阻尼墙。黏滞阻尼在长期使用中往往出现漏液现象，耐久性难以保证，严重影响阻尼墙的使用功能，后期养护、维修费用较高。

电涡流阻尼是一种新型阻尼技术，它是根据电磁感应定律把物体运动的机械能转化为导体板的电能，然后通过导体板的电阻效应耗散系统的振动能量，对于确定的电涡流阻尼组件来说，其输入的转动速度越快，其通过导体板的电阻效应耗散系统的振动能量就越高。电涡流阻尼具有非接触、无机械磨损、维护少、使用寿命长、方便安装调节等优点，因此用于建筑结构消能减震具有广阔的前景。

由于土木工程结构的振动速度较小，一般将黏滞阻尼墙布置在结构相对变形较大的楼层或者在黏滞阻尼墙上安装复杂的放大型装置，从而提高消能减震能力。

但是在相关研究中发现：风荷载作用下，建筑层间位移非常小，采用单一的位移或速度放大方式依然很难解决大吨位阻尼墙的设计与制作。

技术实现要素：

本发明的目的在于：针对现有技术存在风荷载作用下，建筑层间位移非常小，采用单一的位移或速度放大方式依然很难解决大吨位阻尼墙的设计与制作的问题，提供一种速度放大组合型阻尼装置及电涡流阻尼墙，能够以复合增速的方式解决大吨位阻尼墙的设计与制作，实现多倍的速度放大效应，增加了阻尼墙的耗能效率。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种速度放大组合型阻尼装置，包括，

刚性支架；

齿条，水平设置；

第一齿轮，与所述齿条相啮合；

杠杆，为至少两个，且均竖向设置，所有所述杠杆沿所述齿条长度方向布置，所述杠杆的一端与所述刚性支架通过第一转动轴可转动地连接，所述杠杆的另一端与所述齿条通过第二转动轴可转动地连接，相邻所述杠杆之间铰接有连接件，所述连接件与所述杠杆通过铰接轴相铰接，所述铰接轴位于所述第一转动轴和第二转动轴之间，所述连接件能够驱动所述齿条与所述第一齿轮啮合传动；

至少一级增速齿轮组件，所述第一齿轮与所述增速齿轮组件驱动配合；

电涡流阻尼组件，与所述刚性支架相连接，所述增速齿轮组件能够带动所述电涡流阻尼组件产生阻尼力。

本发明所述的一种速度放大组合型阻尼装置，所述连接件能够驱动所述齿条与所述第一齿轮啮合传动，在工作时，将上层建筑结构与连接件相连接，将下层建筑结构与刚性支架相连接，上层建筑结构带动连接件移动，所述连接件能够驱动所述齿条与所述第一齿轮啮合传动，来实现第一齿轮转动，在此过程中，所述铰接轴位于所述第一转动轴和第二转动轴之间，使得连接件位于第一转动轴与齿条之间，由于以第一转动轴为转动中心进行横向移动时，距离第一转动轴越远的位置，其位移速度越快，使得齿条的位移速度大于连接件的位移速度，进而在此过程中实现速度放大的目的，使得第一齿轮转动速度更快。

而第一齿轮通过至少一级增速齿轮组件来带动所述电涡流阻尼组件产生阻尼力，通过至少一级增速齿轮组件，使得第一齿轮输送给电涡流阻尼组件的转动速度进一步增大，从而实现多倍的速度放大效应，增加了阻尼墙的耗能效率。

综上所述，本发明所述的一种速度放大组合型阻尼装置，通过杠杆与连接件及齿条的配合，再配合以第一齿轮及增速齿轮组件，能够以复合增速的方式解决大吨位阻尼墙的设计与制作，实现多倍的速度放大效应，增加了阻尼墙的耗能效率。

优选地，所述刚性支架上设置有与所述第一转动轴相配合的第一条形孔，所述第一转动轴能够沿所述第一条形孔的长度方向在所述第一条形孔内移动。

设置第一条形孔，使得连接件横向移动时，第一转动轴能够沿所述第一条形孔内竖向移动，从而保证连接件带动齿条横向移动时，齿条在自重作用下，始终水平设置且与第一齿轮相啮合，以达到齿条驱动第一齿轮转动的目的。

优选地，所述齿条上设置有与所述第二转动轴相配合的第二条形孔，所述第二转动轴能够沿所述第二条形孔的长度方向在所述第二条形孔内移动。

设置第二条形孔，使得连接件横向移动时，第二转动轴能够沿所述第二条形孔内竖向移动，从而保证连接件带动齿条横向移动时，齿条在自重作用下，始终水平运动且与第一齿轮相啮合，其配合第一条形孔所能达到的效果，使得能够更好地达到齿条驱动第一齿轮转动的目的。

优选地，所述齿条与所述连接件相平行。使得齿条、连接件和两侧的杠杆能够形成一个平行四边形的运动体系，使得连接件能够更顺畅地带动齿条横向移动。

优选地，所述电涡流阻尼组件包括，

第一传动轴，所述第一齿轮能够驱动所述第一传动轴转动；

至少一个电涡流部件，所述电涡流部件包括与所述第一传动轴一起转动连接的转盘，所述转盘外侧依次套设有导体板和永磁体背铁，所述永磁体背铁内壁设置有至少两个永磁体，其中至少两个所述永磁体沿所述永磁体背铁内壁周向间隔设置。

在使用时，第一传动轴带动转盘和导体板切割由永磁体产生的磁感线，然后在导体板产生电涡流，之后电能转化为热能耗散，以实现阻尼的目的。

本方案所述的电涡流部件不会发生漏油现象，后期维护费用低，耐久性好，而且速度放大组合型阻尼装置仅产生阻尼，使得本发明的速度放大组合型阻尼装置也能适用于不可增加结构刚度的情况。

所述永磁体一般成对设置。

优选地，所述增速齿轮组件包括与所述第一传动轴同轴连接的第二齿轮，所述第一齿轮能够驱动所述第二齿轮转动，所述第二齿轮的角速度大于所述第一齿轮的角速度。

优选地，所述第一齿轮与所述第二齿轮相啮合，所述第二齿轮直径小于所述第一齿轮的直径，实现一级增速。

优选地，所述增速齿轮组件还包括第三齿轮，所述第三齿轮与所述第一齿轮同轴固定连接，所述第三齿轮和所述第二齿轮相啮合，以实现两级增速。

齿轮的多级传动伴随速度放大效应，在其设计与制作过程中可以根据出力要求改变齿轮齿条的模数、大小和齿数使其相互配合，进而实现需求的放大效应，且齿轮传动可实现惯质，为三元减振理论的应用提供了措施。

优选地，所述电涡流部件为两个，所述增速齿轮组件设置于两个所述电涡流部件之间，能够大大减小增速齿轮组件的偏载。

优选地，两个所述电涡流部件以齿条为中心对称设置，以消除增速齿轮组件的偏载。

优选地，所述第一齿轮的两侧均设置有所述第三齿轮，所述第二齿轮与所述第三齿轮对应设置。以减少第一齿轮所承受的偏载弯矩。

优选地，所述刚性支架包括两个竖向设置的侧板，所述侧板设置于电涡流部件与所述增速齿轮组件之间，所述第一传动轴贯穿所述侧板，且与所述侧板转动配合。

优选地，所述第一齿轮与所述第三齿轮通过第二传动轴同轴连接，所述第二传动轴的两端分别与对应侧的所述侧板转动配合。

本发明还公开了一种电涡流阻尼墙，包括上层建筑结构和下层建筑结构，还包括如本申请所述的速度放大组合型阻尼装置，所述上层建筑结构与所述连接件相连接，所述下层建筑结构与所述刚性支架相连接。

所述下层建筑结构普遍为刚性支架下方的楼板或梁；所述上层建筑结构普遍为连接件上方的楼板或梁；

在使用时，下层建筑结构与所述刚性支架相连接，用于支撑刚性支架，将上层建筑结构与所述连接件相连接，使得所述连接件能够将上层建筑结构的运动加速后转化为齿条的运动，再通过增速齿轮组件进一步加速后带动所述第一传动轴的转动，第一传动轴带动转盘和导体板切割由永磁体产生的磁感线，然后在导体板产生电涡流，之后电能转化为热能耗散，以实现阻尼的目的，进而使得本申请所述的一种具有速度放大组合型阻尼装置的电涡流阻尼墙，能够以复合增速的方式解决大吨位阻尼墙的设计与制作，实现多倍的速度放大效应，增加了阻尼墙的耗能效率。

优选地，所述速度放大组合型阻尼装置为至少两个。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明所述的一种速度放大组合型阻尼装置，通过杠杆与连接件及齿条的配合，再配合以第一齿轮及增速齿轮组件，能够以复合增速的方式解决大吨位阻尼墙的设计与制作，实现多倍的速度放大效应，增加了阻尼墙的耗能效率。

2、本申请所述的一种速度放大组合型阻尼装置，设置第一条形孔，使得连接件横向移动时，第一转动轴能够沿所述第一条形孔内竖向移动，从而保证连接件带动齿条横向移动时，齿条在自重作用下，始终水平设置且与第一齿轮相啮合，以达到齿条驱动第一齿轮转动的目的。

3、本申请所述的一种速度放大组合型阻尼装置，设置第二条形孔，使得连接件横向移动时，第二转动轴能够沿所述第二条形孔内竖向移动，从而保证连接件带动齿条横向移动时，齿条在自重作用下，始终水平设置且与第一齿轮相啮合，其配合第一条形孔所能达到的效果，使得能够更好地达到齿条驱动第一齿轮转动的目的。

4、本申请所述的一种速度放大组合型阻尼装置，所述齿条与所述连接件相平行。使得齿条、连接件和两侧的杠杆能够形成一个平行四边形的运动体系，使得连接件能够更顺畅地带动齿条横向移动。

5、本申请所述的一种速度放大组合型阻尼装置，电涡流部件不会发生漏油现象，后期维护费用低，耐久性好，而且速度放大组合型阻尼装置仅产生阻尼，使得本发明的速度放大组合型阻尼装置也能适用于不可增加结构刚度的情况。

6、本申请所述的一种速度放大组合型阻尼装置，齿轮的多级传动伴随速度放大效应，在其设计与制作过程中可以根据出力要求改变齿轮齿条的模数、大小和齿数使其相互配合，进而实现需求的放大效应，且齿轮传动可实现惯质，为三元减振理论的应用提供了措施。

7、本申请所述的一种具有速度放大组合型阻尼装置的电涡流阻尼墙，能够以复合增速的方式解决大吨位阻尼墙的设计与制作，实现多倍的速度放大效应，增加了阻尼墙的耗能效率，且不会发生漏油现象，后期维护费用低，耐久性好，而且速度放大组合型阻尼装置仅产生阻尼，在不可增加结构刚度的情况下，本发明的一种具有速度放大组合型阻尼装置的电涡流阻尼墙更加适用。

附图说明

图1是本发明的一种速度放大组合型阻尼装置结构示意图(主视)。

图2是本发明的附图1中a部放大示意图。

图3是本发明的一种速度放大组合型阻尼装置结构示意图(左视)。

图4是本发明的一种电涡流阻尼墙的结构示意图。

图标：1-上层建筑结构，2-侧板，3-电涡流部件，4-增速齿轮组件，5-刚性支架，6-连接件，7-铰接轴，8-杠杆，9-第一转动轴，10-第一支座，11-第二转动轴，12-第二支座，13-齿条加劲板；14-齿条；15-第一齿轮；16-第二传动轴；17-第三齿轮；18-第二齿轮；19-第一传动轴；20-转盘；21-导体板；22-永磁体；23-永磁体背铁；24-下层建筑结构；25-第一条形孔；26-第二条形孔；27-电涡流阻尼组件。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

如图1-3所示，本实施例所述的一种速度放大组合型阻尼装置，包括，

刚性支架5，包括两个竖向设置的侧板2，所述刚性支架5上部横向间隔设置有至少两个第一支座10，每个第一支座10上均竖向设置有第一条形孔25；

齿条14水平设置，所述齿条14的背部远离齿的一侧连接有齿条加劲板13，所述齿条加劲板13上沿齿条14长度方向间隔设置至少两个第二支座12，每个第二支座12上均竖向设置有第二条形孔26，所述第二条形孔26的位置与第一支座10的位置相对应，且数量一一对应；

第一齿轮15，与所述齿条14相啮合；

杠杆8，为至少两个，且均竖向设置，所有所述杠杆8沿所述齿条14长度方向布置，所述杠杆8的一端与所述刚性支架5通过第一转动轴9可转动地连接，所述杠杆8的另一端与所述齿条14通过第二转动轴11可转动地连接，相邻所述杠杆8之间铰接有连接件6，所述连接件6与所述杠杆8通过铰接轴7相铰接，所述铰接轴7位于所述第一转动轴9和第二转动轴11之间，所述连接件6能够驱动所述齿条14与所述第一齿轮15啮合传动；

至少一级增速齿轮组件4，所述第一齿轮15与所述增速齿轮组件4驱动配合；

电涡流阻尼组件27与所述刚性支架5相连接，所述增速齿轮组件4能够带动所述电涡流阻尼组件27产生阻尼力。

上述方案中，第一条形孔25与所述第一转动轴9相配合，所述第一转动轴9能够沿所述第一条形孔25的长度方向在所述第一条形孔25内移动，使得连接件6横向移动时，第一转动轴9能够沿所述第一条形孔25内竖向移动，从而保证连接件6带动齿条14横向移动时，齿条14在自重作用下，始终水平设置且与第一齿轮15相啮合，以达到齿条14驱动第一齿轮15转动的目的。

同时，第二条形孔26与所述第二转动轴11相配合，所述第二转动轴11能够沿所述第二条形孔26的长度方向在所述第二条形孔26内移动，使得连接件6横向移动时，第二转动轴11能够沿所述第二条形孔26内竖向移动，从而保证连接件6带动齿条14横向移动时，齿条14在自重作用下，始终水平设置且与第一齿轮15相啮合，其配合第一条形孔25所能达到的效果，使得能够更好地达到齿条14驱动第一齿轮15转动的目的。

本发明所述的一种速度放大组合型阻尼装置，所述连接件6能够驱动所述齿条14与所述第一齿轮15啮合传动，在工作时，将上层建筑结构1与连接件6相连接，将下层建筑结构24与刚性支架5相连接，上层建筑结构1带动连接件6移动，所述连接件6能够驱动所述齿条14与所述第一齿轮15啮合传动，来实现第一齿轮15转动，在此过程中，所述铰接轴7位于所述第一转动轴9和第二转动轴11之间，使得连接件6位于第一转动轴9与齿条14之间，由于以第一转动轴9为转动中心进行横向移动时，距离第一转动轴9越远的位置，其位移速度越快，使得齿条14的位移速度大于连接件6的位移速度，进而在此过程中实现速度放大的目的，使得第一齿轮15转动速度更快。

而第一齿轮15通过至少一级增速齿轮组件4来带动所述电涡流阻尼组件27产生阻尼力，通过至少一级增速齿轮组件4，使得第一齿轮15输送给电涡流阻尼组件27的转动速度进一步增大，从而实现多倍的速度放大效应，增加了阻尼墙的耗能效率。

在实际制作中，所述齿条14与所述连接件6常常相平行，该举措会使齿条14、连接件6和两侧的杠杆8能够形成一个平行四边形的运动体系，使得连接件6能够更顺畅地带动齿条14横向移动。

所述电涡流阻尼组件27具体包括，

第一传动轴19，所述第一齿轮15能够驱动所述第一传动轴19转动；

至少一个电涡流部件3，所述电涡流部件3包括与所述第一传动轴19一起转动连接的转盘20，所述转盘20外侧依次套设有导体板21和永磁体背铁23，所述永磁体背铁23内壁设置有至少两个永磁体22，其中至少两个所述永磁体22沿所述永磁体背铁23内壁周向间隔设置。

在使用时，第一传动轴19带动转盘20和导体板21切割由永磁体22产生的磁感线，然后在导体板21产生电涡流，之后电能转化为热能耗散，以实现阻尼的目的。

本方案所述的电涡流部件3不会发生漏油现象，后期维护费用低，耐久性好，而且速度放大组合型阻尼装置仅产生阻尼，使得本发明的速度放大组合型阻尼装置也能适用于不可增加结构刚度的情况。

所述永磁体22一般成对设置。

所述增速齿轮组件4具体包括与所述第一传动轴19同轴连接的第二齿轮18，所述第一齿轮15能够驱动所述第二齿轮18转动，所述第二齿轮18的角速度大于所述第一齿轮15的角速度。能够实现至少一级增速，下面以一级增速和二级增速为例：

一级增速：所述第一齿轮15与所述第二齿轮18相啮合，所述第二齿轮18直径小于所述第一齿轮15的直径。

二级增速：所述增速齿轮组件4还包括第三齿轮17，所述第三齿轮17与所述第一齿轮15同轴固定连接，所述第三齿轮17和所述第二齿轮18相啮合。

具体地，所述电涡流部件为两个，所述增速齿轮组件4设置于两个所述电涡流部件之间，能够大大减小增速齿轮组件4的偏载。两个所述电涡流部件以齿条14为中心对称设置，以消除增速齿轮组件4的偏载。

所述第一齿轮15的两侧均设置有所述第三齿轮17，所述第二齿轮18与所述第三齿轮17对应设置。以减少第一齿轮15所承受的偏载弯矩。

所述刚性支架5包括两个竖向设置的侧板2，所述侧板2设置于电涡流部件3与所述增速齿轮组件4之间，所述第一传动轴19贯穿所述侧板2，且与所述侧板2转动配合。

所述第一齿轮15与所述第三齿轮17通过第二传动轴16同轴连接，所述第二传动轴16的两端分别与对应侧的所述侧板2转动配合。

在此，需要说明：齿轮的多级传动伴随速度放大效应，在其设计与制作过程中可以根据出力要求改变第一齿轮15、第二齿轮18、第三齿轮17及齿条14的模数、大小和齿数使其相互配合，进而实现需求的放大效应，且齿轮传动可实现惯质(也称为惯性质量、表观质量)，为三元减振理论惯性力-阻尼力-弹性力的组合的应用提供了措施。

进一步优选地方案，齿条14可以为至少两个。

本实施例的有益效果：

综上所述，通过杠杆8与连接件6及齿条14的配合，再配合以第一齿轮15及增速齿轮组件4，能够以复合增速的方式解决大吨位阻尼墙的设计与制作，实现多倍的速度放大效应，增加了阻尼墙的耗能效率。

实施例2

如图4所示，本实施例所述的一种具有速度放大组合型阻尼装置的电涡流阻尼墙，包括上层建筑结构1和下层建筑结构24，还包括如实施例1所述的速度放大组合型阻尼装置，所述上层建筑结构1与所述连接件6相连接，所述下层建筑结构24与所述刚性支架5相连接。

所述下层建筑结构24普遍为刚性支架5下方的楼板或梁；所述上层建筑结构1普遍为连接件6上方的楼板或梁；

在使用时，下层建筑结构24与所述刚性支架5相连接，用于支撑刚性支架5，将上层建筑结构1与所述连接件6相连接，使得所述连接件6能够将上层建筑结构1的运动加速后转化为齿条14的运动，再通过增速齿轮组件4进一步加速后带动所述第一传动轴19的转动，第一传动轴19带动转盘20和导体板21切割由永磁体22产生的磁感线，然后在导体板21产生电涡流，之后电能转化为热能耗散，以实现阻尼的目的，进而使得本申请所述的一种具有速度放大组合型阻尼装置的电涡流阻尼墙，能够以复合增速的方式解决大吨位阻尼墙的设计与制作，实现多倍的速度放大效应，增加了阻尼墙的耗能效率。

优选地，所述速度放大组合型阻尼装置为至少两个。

本实施例的有益效果，本申请所述的一种具有速度放大组合型阻尼装置的电涡流阻尼墙，能够以复合增速的方式解决大吨位阻尼墙的设计与制作，实现多倍的速度放大效应，增加了阻尼墙的耗能效率，且不会发生漏油现象，后期维护费用低，耐久性好，而且速度放大组合型阻尼装置仅产生阻尼，在不可增加结构刚度的情况下，本发明的具有速度放大组合型阻尼装置的电涡流阻尼墙更加适用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。