专利名称：内置颗粒式调谐及摩擦碰撞耗能阻尼器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种内部安放阻尼颗粒且具有调谐及摩擦碰撞耗能功能的阻 尼器，属于结构工程抗震与减震及抗风技术领域。
背景技术：
近年来迅速发展的调谐质量或调谐液体减振控制技术由于其无须对结构 采取传统的加强措施，且减震效果明显，易于实施，而日益受到广泛重视， 并在国内外工程中得到应用。调谐系统是在结构顶层加上惯性质量或者在附 属结构内部添加流动的液体，并配以弹簧和阻尼器与结构相连，对结构的某 些振型加以控制。调谐质量或调谐液体阻尼器的基本原理是利用二次系统吸 引主体结构的振动能量而使主体结构振动反应得到降低。
属于被动控制装置的调谐质量或调谐液体减振系统目前存在以下不足。 首先， 一般的调谐系统只针对结构在某一个方向的振动进行独立的减振设计， 多维振动控制尤其是竖向和扭转振动控制效果不佳。其次，调谐系统的时滞 现象比较严重，对诸如地震等短时激励作用的控制效果常常达不到设计预期 要求，如果调频不合理甚至可能带来负作用。另外，调谐质量或调谐液体一 般集中安装在建筑结构上的某一部位，远离安装位置的实际区域的减振效果 会明显降低。再有，调谐系统给原结构的局部构件带来附加内力，必要时需 要调整设计方案或进行加固。此外，调谐系统的造价较昂贵，不利于广泛应 用。因此开发成本低廉、反应灵敏、具有多维调谐减振效果的分布式阻尼器 具有重大的工程意义。
发明内容
本发明提出了一种内部安放阻尼颗粒且具有调谐及摩擦碰撞耗能功能的 阻尼器，本阻尼器具有成本低廉、分散灵活、多维减振的特点，在风和地震 作用下，阻尼颗粒能够在结构发生破坏之前充分滑动、振动、摩擦和碰撞， 阻尼器整体具有调谐结构频率并耗散外部动能的功能，从而保证结构安全。
为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。
本发明的一种内置颗粒式调谐及摩擦碰撞耗能阻尼器，主要包括与建 筑结构楼板构件或梁柱构件相连接的箱体、安放于箱体内的阻尼颗粒群、箱 体内部隔板和连接构件，其特征在于，所述的阻尼颗粒群均匀的堆放在箱体、 内部隔板和建筑结构楼板构件所形成的空间内，或堆放在箱体、内部隔板和 建筑结构梁柱构件所形成的空间内，在风或/和地震作用下，整个箱体能够调 谐结构自振特性，并且阻尼颗粒群的各阻尼颗粒之间及阻尼颗粒和内部隔板 之间能够充分发生多维振动、摩擦和碰撞。其中，阻尼颗粒群的堆放体积应 根据实际情况恰当采用。
所述的内置颗粒式调谐及摩擦碰撞耗能阻尼器，其特征在于所述的阻
尼颗粒群的单体外形为球形或椭球形，平均单体直径小于等于10mm。所述的
阻尼颗粒群的材料为陶粒砂或为钢珠或为建筑用粗砂。
所述的内置颗粒式调谐及摩擦碰撞耗能阻尼器，其特征在于与建筑结 构楼板构件或梁柱构件相连接的箱体的材料为钢筋混凝土或为高强混凝土或 为建筑用钢。
所述的内置颗粒式调谐及摩擦碰撞耗能阻尼器，其特征在于箱体的各方向的尺寸小于等于其上与之连接的建筑结构楼板构件或梁柱构件的具体外 露尺寸，即所述的箱体如果与梁柱等构件相连接，其箱体的长度、宽度和高 度应与梁柱等构件外露部分的长度、宽度和高度分别相一致，从而避免箱体 突出于原结构尺寸，影响使用功能和美观。所述的箱体如果与楼板相连接， 其长度和宽度应与箱体位置所在柱网的长度和宽度分别相一致。
所述的内置颗粒式调谐及摩擦碰撞耗能阻尼器，其特征在于内部隔板 的厚度小于等于10mm，内部隔板的表面光滑平整。内部隔板为混凝土板或钢
板。内部隔板的尺寸应根据实际减震方案要求确定，但不得使其外露于箱体。 所述的内置颗粒式调谐及摩擦碰撞耗能阻尼器，其特征在于所述的连
接构件为高强螺栓连接或为膨胀螺栓连接。连接构件应确保箱体、内部隔板 及结构构件之间具有足够的连接强度，在正常状态下不发生相对变形。
本发明通过在与结构和构件相连接的箱体内安放大量微小的颗粒，使之 形成具有一定质量的附属结构，改善原结构的动力特性，实现在风或/和地震 作用下能够调谐结构自振特性、转移和耗散结构本应该承受的部分外部动能 的功能，此外，各阻尼颗粒之间及阻尼颗粒和隔板之间能够充分发生摩擦和 碰撞，以离散分布的形式进一步耗散能量，从而降低原有建筑结构的破坏程 度。
与现有技术相比，本发明的优点如下
1) 本发明将阻尼颗粒群安放于附属结构或构件中，既可以增加调谐质量， 又可以利用阻尼颗粒群及阻尼颗粒和隔板之间的振动、摩擦和碰撞进行耗能， 结合微观耗能和宏观耗能的优点，能够有效提高减振控制效果。
2) 本发明采用较为分散灵活的布置方式，能够使结构各部分的振动都能
有效降低，同时由于阻尼颗粒群能够在多个方向运动，可以便捷地直接实现结构和构件的多维调谐减振控制。
3)所用材料成本很低，没有复杂构造，用低廉成本就能实现较为昂贵的 调谐质量阻尼器或调谐液体阻尼器的功能。
图1为本发明的内置颗粒式调谐及摩擦碰撞耗能阻尼器正剖面示意图； 图2为本发明的内置颗粒式调谐及摩擦碰撞耗能阻尼器在梁式构件中使
用情况下沿梁高方向的正剖面示意图； 图3为本发明的内置颗粒式调谐及摩擦碰撞耗能阻尼器在柱构件中使用
情况下沿柱高方向的正剖面示意图； 图4为本发明的内置颗粒式调谐及摩擦碰撞耗能阻尼器在楼板上部使用
情况下沿楼板厚度方向的正剖面示意图； 图5为本发明的内置颗粒式调谐及摩擦碰撞耗能阻尼器在楼板上部使用
情况下三维侧视图； 图中1——箱体，2——阻尼颗粒群，3——内部隔板，4——连接构件，
5——结构原有梁式构件，6——结构原有柱式构件，7——结构原
有楼板。
具体实施方式
实施例l:
下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式
。
如图2所示，为本发明的一种内置颗粒式调谐及摩擦碰撞耗能阻尼器实 施例，其主要包括箱体l、安放于箱体内的阻尼颗粒群2、箱体内部隔板3、 连接构件4和与箱体1相连接的结构原有梁式构件5。
箱体1由高强混凝土浇筑而成，通过高强螺栓形成的连接构件4与原有梁式构件5的一侧铆接。箱体1 一般在结构原有梁式构件5的两个侧面对称 布置。箱体内部隔板3为6mm厚的平整钢板，将箱体1沿梁高方向均匀分成 两份，如图2所示。阻尼颗粒群2安放在由箱体1、内部隔板3及结构原有梁 式构件5构成的空间内，具体材料为平均直径小于5mm的陶粒砂，其总净体 积小于梁式构件5体积的1/20。
箱体1的长度和高度应与结构原有梁式构件5外露部分的长度和高度分 别相一致。箱体1的宽度一般为结构原有梁式构件5下部宽度的1/3至1/2。 实施例2:
如图3所示，本实施例主要包括箱体l、安放于箱体内的阻尼颗粒群2、 箱体内部隔板3、连接构件4和与箱体1相连接的结构原有柱式构件6。
箱体1由高强混凝土浇筑而成，通过高强螺栓形成的连接构件4与结构 原有柱式构件6的一侧铆接。箱体1一般在结构原有柱式构件6的四个侧面 对称布置。箱体内部隔板3为6mm厚的平整钢板，将箱体1沿柱高方向均匀 分成4份，如图3所示。阻尼颗粒群2安放在由箱体1、内部隔板3及结构原 有柱式构件6构成的空间内，具体材料为平均直径小于5mm的陶粒砂，其总 净体积小于柱式构件6体积的1/20。
箱体1的长度和高度应与结构原有柱式构件6外露部分的长度和高度分 别相一致。箱体1的宽度一般为结构原有柱式构件6宽度的1/5至1/3。
实施例3:
如图4和图5所示，本实施例主要包括箱体1、安放于箱体内的阻尼颗粒 群2、箱体内部隔板3、连接构件4和在箱体1下部且与箱体1相连接的结构 原有楼板7，此处的结构原有楼板7为结构原有顶层楼板。
箱体1的材料为普通建筑用钢板，通过高强螺栓形成的连接构件4与结构原有楼板7多处铆接。箱体1一般在结构原有楼板7的上部连续均匀布置， 长度和宽度应与箱体1位置所在柱网的长度和宽度分别相一致。箱体1内部 隔板3为8mm厚的平整钢板，将箱体1沿柱网的长度或宽度均匀分成多份， 如图4和图5所示。阻尼颗粒群2安放在由箱体1、内部隔板3及结构原有楼 板7构成的空间内，具体材料为平均直径小于8mm的空心钢珠，其总净重量 应小于原有顶层楼板7重量的1/2。
以上为本发明的三个典型实施例，但本发明的实施不限于此。
权利要求
1、一种内置颗粒式调谐及摩擦碰撞耗能阻尼器，主要包括与建筑结构楼板构件或梁柱构件相连接的箱体(1)、安放于箱体内的阻尼颗粒群(2)、箱体内部隔板(3)和连接构件(4)，其特征在于，所述的阻尼颗粒群(2)均匀的堆放在箱体(1)、内部隔板(3)和建筑结构楼板构件所形成的空间内，或堆放在箱体(1)、内部隔板(3)和建筑结构梁柱构件所形成的空间内，在风或/和地震作用下，整个箱体(1)能够调谐结构自振特性，并且阻尼颗粒群(2)的各阻尼颗粒之间及阻尼颗粒和内部隔板(3)之间能够充分发生多维振动、摩擦和碰撞。
2、 根据权利要求l所述的内置颗粒式调谐及摩擦碰撞耗能阻尼器，其特征在 于所述的阻尼颗粒群(2)的单体外形为球形或椭球形，平均单体直径小于 等于10mm。
3、 根据权利要求2所述的内置颗粒式调谐及摩擦碰撞耗能阻尼器，其特征在 于所述的阻尼颗粒群(2)的材料为陶粒砂或为钢珠或为建筑用粗砂。
4、 根据权利要求1 3中任一权利要求所述的内置颗粒式调谐及摩擦碰撞耗能阻尼器，其特征在于与建筑结构楼板构件或梁柱构件相连接的箱体(1)的材料为钢筋混凝土或为高强混凝土或为建筑用钢。
5、 根据权利要求1 4中任一权利要求所述的内置颗粒式调谐及摩擦碰撞耗 能阻尼器，其特征在于箱体(1)的各方向的尺寸小于等于其上与之连接的 建筑结构楼板构件或梁柱构件的具体外露尺寸。
6、 根据权利要求1 5中任一权利要求所述的内置颗粒式调谐及摩擦碰撞耗能阻尼器，其特征在于内部隔板(3)的厚度小于等于10mm，内部隔板(3) 的表面光滑平整。
7、 根据权利要求6所述的内置颗粒式调谐及摩擦碰撞耗能阻尼器，其特征在 于内部隔板(3)为混凝土板或钢板。
8、 根据权利要求1 7中任一权利要求所述的内置颗粒式调谐及摩擦碰撞耗 能阻尼器，其特征在于所述的连接构件(4)为高强螺栓连接或为膨胀螺栓 连接。
全文摘要
本发明涉及一种内置微颗粒式调谐及摩擦耗能阻尼器，属于结构工程抗震与减震及抗风技术领域，包括与建筑结构楼板构件或梁柱构件相连接的箱体、安放于箱体内的阻尼颗粒群、箱体内部隔板和连接构件，阻尼颗粒群应根据实际情况以适当的体积均匀堆放在箱体、内部隔板和结构构件所形成的空间内，在风或地震作用下，整个箱体能够调谐结构自振特性，并且各阻尼颗粒之间及阻尼颗粒和内部隔板之间能够充分发生多维振动、摩擦和碰撞。本发明的内置微颗粒式调谐及摩擦耗能阻尼器构造简单、安装和调整简便、反应灵敏，具有多维调谐减振和摩擦碰撞减振的功能，能够有效降低原有结构在风或/和地震等动力作用下的反应，减轻原有结构的破坏程度。
文档编号E04B1/98GK101597925SQ200910087710
公开日2009年12月9日 申请日期2009年6月19日 优先权日2009年6月19日
发明者何浩祥, 周大兴, 王维凝, 闫维明 申请人:北京工业大学