可自动归位颗粒阻尼器的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种可自动归位颗粒阻尼器，包括阻尼器腔体、颗粒群、缓冲材料、以及多级摩擦摆支座。阻尼器腔体为圆柱体或长方体，可以为单个腔体，也可以在水平或/和竖向设立多个分区，每个分区腔体内平铺一层颗粒群，腔体内壁粘贴有缓冲材料，帮助颗粒碰撞耗能，通过将阻尼器腔体固定在多级摩擦摆支座上，支座由多级变曲率滑动面、多个滑块和固定栓板组成。阻尼器腔体固定在底部四个多级摩擦摆支座上，并在摩擦摆的底座和盖板之间设置限位装置，以防止其过大的摆动。在风或/和地震等作用下该阻尼器能随主体结构运动而运动，一方面可调谐主体结构自振频率，另一方面通过颗粒群的摩擦、滚动、滑动、碰撞转移和耗散结构的振动能量，加入缓冲材料后尤其可以增加耗能的效果。
【专利说明】可自动归位颗粒阻尼器
【技术领域】
[0001]本实用新型属于土木工程领域，具体为一种固定在多级摩擦摆支座上，通过颗粒碰撞提供阻尼的可自动归位颗粒阻尼器，可以应用于土木结构(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】
[0002]摩擦摆式支座具有构造简单、结构紧凑、转动灵活优点，广泛用于土木结构(包括高层建筑、高耸结构和桥梁结构等)的振动控制领域，例如安装于建筑物主体结构与基础的连接处、桥梁支座处。经过精心设计的弧形滑动面可以延长结构自振周期，起到减震作用；经过合理设计的滑动面摩擦系数又可以起到良好的耗能作用。但是，单独的摩擦摆式支座因为对于安装位置的要求决定着它不能应用于很多既有建筑的振动控制领域，同时由于单级摩擦摆滑动半径固定导致摩擦耗能能力有一定限制。
[0003]近来，颗粒阻尼由于概念简单、成本低廉，适用于高温、辐射、腐蚀等恶劣环境，还可以利用结构上现成的或附带的空腔，其阻尼作用也不受方向限制。这些优点为颗粒阻尼在工程实践中的广泛应用提供了可能。但颗粒阻尼器也有其自身不足的限制，比如颗粒与腔体的碰撞多为弹性碰撞，碰撞耗能能力有限；传统的颗粒阻尼器内颗粒堆叠在一起，这样极大地限制了颗粒的运动能力，减振效果不佳。
[0004]本实用新型可自动归位颗粒阻尼器将多级摩擦摆支座与颗粒阻尼器结合，可以将阻尼器放置于结构之上，可以有效利用空间，做到优势互补，并采用改进支座为多级摩擦摆支座，形成一种安装方便、价格低廉、耗能能力好、耐久性优良的新型阻尼器，具有重大的工程意义。
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的在于提出一种可自动归位颗粒阻尼器，该装置结合多级摩擦摆支座和颗粒阻尼器的各自优点，并加以改进，即将阻尼器空腔分隔，每个腔体内只容纳一层颗粒群，保证最大限度地发挥颗粒群的运动能力，并在空腔内部粘贴缓冲材料，增强碰撞的耗能能力。本实用新型抛弃了普通的单级摩擦摆支座，改用多级摩擦摆支座，可以增大阻尼器的运动半径，增加摩擦耗能，通过将阻尼器空腔体固定在四个角部的多级摩擦摆支座上，腔体便可以随摩擦摆支座盖板在圆弧滑道上摆动。滑块与盖板的特殊关节的设计可以保证阻尼器腔体在运动过程中始终保持水平，并且该阻尼器的运动不受方向的约束，对任意方向的振动均有减振耗能作用。同时，不仅颗粒间、颗粒与阻尼器腔体间的碰撞、摩擦可以耗散能量，多级摩擦摆支座摆动过程中，滑块与滑道之间的摩擦也能耗散振动能量。限位装置的设置可以保证阻尼器在超强风或/和强地震作用下，不至于摆动幅度过大而撞击结构产生破坏。
[0006]为了实现上述目的，本实用新型采取如下技术方案。
[0007]本实用新型提出的可自动归位颗粒阻尼器，包括阻尼器腔体1、颗粒群2、缓冲材料3和多级摩擦摆支座4，阻尼器腔体1为圆柱体或长方体空腔，阻尼器腔体1是一个或多个，多个阻尼器腔体1水平或竖直方向布置，每个阻尼器腔体1内部平铺一层颗粒群2，阻尼器腔体1内壁上粘贴有缓冲材料3 ;其中:阻尼器腔体1底部四周分别固接于四个多级摩擦摆支座4上，使阻尼器腔体1随滑块沿球面滑动时能保持水平；每个多级摩擦摆支座(4)由盖板5、底座7、第一滑块8、第一滑道9、限位装置10、第二滑块11和第二滑道12组成，盖板5和底座7相对布置，其两侧通过两个固定栓板6连接，盖板5底部下方及底座(7)顶部上方均开有第一凹球形，所述第一凹球形表面构成两个第一滑道9，所述第一滑块8位于第一滑道9上，两块相对的第一滑块8上均有开有第二凹球形，所述第二凹球形表面构成两个第二滑道12，两个第二滑道12上设有第二滑块11，所述第二滑块11的两端分别位于两个第二滑道12上；盖板5与底座7之间连接处设置有限位装置10。
[0008]本实用新型中，所述颗粒群2由若干球形颗粒组成，是钢球、混凝土球、玻璃球或陶瓷球中的一种或多种，颗粒群2在水平面投影面积为阻尼器腔体1水平面积的409Γ80%，颗粒群2体积为阻尼器腔体1体积的59Γ20%。
[0009]本实用新型中，所述缓冲材料3采用橡胶、泡沫塑料或珍珠棉中任一种或几种。以增加碰撞耗能能力。
[0010]本实用新型中，所述第一滑块8与第一滑道9接触处涂有复合磨擦材料，所述第一滑块8与第一滑道9的半径相同。
[0011]本实用新型中，所述第二滑块11与第二滑道12接触处涂有复合磨擦材料，所述第二滑块11与第二滑道12的半径相同。
[0012]本实用新型中，采用四个多级摩擦摆支座4，放置于阻尼器腔体1底部的四个角部。四个多级摩擦摆支座4型号完全相同，可以对水平任意方向的振动起到减振作用。
[0013]本实用新型中，在多级摩擦摆支座4的盖板5与底座7之间设置限位装置10。该限位装置10具有小位移下不工作，大位移下提供拉力防止摆动幅度过大的功能。
[0014]本实用新型的效果是:颗粒群的碰撞由阻尼器腔体运动而激发，阻尼器的频率主要由多级摩擦摆支座提供，并通过设置限位装置来调整。多级摩擦摆支座可以提供水平向任意方向的摆动，所以该阻尼器对水平任意方向的振动都有减振效果，并且由于采用的多级摩擦摆支座，颗粒阻尼器的运动半径明显实用新型增大，滑动摩擦耗能明显增加。采用附加缓冲材料的方法，增加颗粒与腔体碰撞所消耗的能量，提高耗能效率。本实用新型构造形式简单，采用可靠耐久廉价的颗粒作为附加阻尼的提供载体，结合调谐质量阻尼器和颗粒阻尼器的优点，通过调频质量、颗粒碰撞与摩擦、多级摩擦摆支座的摩擦来消耗能量，降低了传统阻尼器的造价，从而适用性和经济性更强。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为可自动归位颗粒阻尼器的正立面示意图；
[0016]图2为可自动归位颗粒阻尼器的平面示意图；
[0017]图3为可自动归位颗粒阻尼器的半剖平面示意图；
[0018]图4为可自动归位颗粒阻尼器支座的立面示意图；
[0019]图中标号:1 一阻尼器腔体，2—颗粒群，3—缓冲材料，4一多级摩擦摆支座，5—盖板，6—固定栓板，7—底座，8—第一滑块，9一第一滑道，10—限位装置，11 一第二滑块，12—第二滑道。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图详细说明本实用新型的【具体实施方式】。
[0021]实施例1:如图1 一图4阻尼器腔体1、颗粒群2、缓冲材料3和多级摩擦摆支座4。多级摩擦摆支座由盖板5、底座7、第一滑块8、第一滑道9、限位装置10、第二滑块11和第二滑道12组成。其中:多级摩擦摆支座4的第一滑道9、第二滑道12均为不锈钢材料制作的凹球形表面，并在第一滑块8、第二滑块11底面涂有复合摩擦材料，当第一滑块8或第二滑块11在第一滑道9或第二滑道12上滑动时产生摩擦力辅助消耗能量，摩擦材料往往采用聚四氟乙烯(PTFE)，第一滑块8底面半径与下部第一滑道9半径相同，第二滑块11底面半径与下部第二滑道12半径相同。在阻尼器腔体1下四角处分别固定四个多级摩擦摆支座4，从而阻尼器腔体1随滑块沿球面滑动时能保持水平。阻尼器腔体1为长方体或圆柱体空腔。阻尼器腔体1可以是一个或多个，多个阻尼器腔体1可以水平或竖直方向布置，每个腔体1内部平铺一层颗粒群2，阻尼器腔体1内壁上粘贴有缓冲材料3。阻尼器腔体1固接于四个多级摩擦摆支座4的盖板5上，盖板5与底座7之间设置有限位装置10，以防止其发生过大摆动。在风或/和地震作用下，该装置能够在水平方向上，沿着多个方向振动，一方面通过调谐结构自振频率，另一方面通过颗粒群2的滚动、滑动、摩擦、碰撞转移和耗散结构的动能，粘贴缓冲材料3可以增加碰撞所耗散的能量。而且对于多级摩擦摆支座，当第一滑块8或第二滑块11在第一滑道9或第二滑道12上滑动时产生的摩擦力也可以消耗能量。
[0022]阻尼器腔体1是由5mnTl0mm厚的钢板焊接而成的长方体空腔，在空腔的内壁和底面粘贴缓冲材料3。缓冲材料3可以用橡胶、泡沫塑料或者珍珠棉等材料制作，厚度在5mm左右。阻尼器空腔1固定在四个多级摩擦摆支座4的盖板5上，盖板5下连第一滑块8，第一滑块8沿着圆弧形第一滑道9摆动。按照要求的频率设计第一滑道9的曲率半径，使得阻尼器频率与结构频率协调。限位装置10是在小位移下不工作，大位移时提供较高拉力的限位索。在一个或多个阻尼器空腔1内摆放一层颗粒群2，颗粒群2在水平面投影面积应为阻尼器腔体1水平面积的409Γ80%，颗粒群2的体积应为阻尼器腔体1体积的59Γ20%。在运送阻尼器过程中，可以通过安装固定栓板6防止阻尼器的摆动，固定栓板6要求具有一定的弯曲刚度，在使用过程中将固定栓板6拆除便可以实现摆动。
【权利要求】
1.可自动归位颗粒阻尼器，包括阻尼器腔体(I)、颗粒群(2)、缓冲材料(3)和多级摩擦摆支座(4)，阻尼器腔体(I)为圆柱体或长方体空腔，阻尼器腔体(I)是一个或多个，多个阻尼器腔体(I)水平或竖直方向布置，每个阻尼器腔体(I)内部平铺一层颗粒群(2)，阻尼器腔体(I)内壁上粘贴有缓冲材料(3);其特征在于:阻尼器腔体(I)底部四周分别固接于四个多级摩擦摆支座(4)上，使阻尼器腔体(I)随滑块沿球面滑动时能保持水平；每个多级摩擦摆支座(4)由盖板(5)、底座(7)、第一滑块(8)、第一滑道(9)、限位装置(10)、第二滑块(11)和第二滑道(12 )组成，盖板(5 )和底座(7 )相对布置，其两侧通过两个固定栓板(6 )连接，盖板(5)底部下方及底座(7)顶部上方均开有第一凹球形，所述第一凹球形表面构成两个第一滑道(9)，所述第一滑块(8)位于第一滑道(9)上，两块相对的第一滑块(8)上均有开有第二凹球形，所述第二凹球形表面构成两个第二滑道(12)，两个第二滑道(12)上设有第二滑块(11 )，所述第二滑块(11)的两端分别位于两个第二滑道(12 )上；盖板(5 )与底座(7)之间连接处设置有限位装置(10)。
2.根据权利要求1所述的可自动归位颗粒阻尼器，其特征在于所述颗粒群(2)由若干球形颗粒组成，是钢球、混凝土球、玻璃球或陶瓷球中的一种，颗粒群(2 )在水平面投影面积为阻尼器腔体(I)水平面积的409Γ80%，颗粒群(2)体积为阻尼器腔体(I)体积的59Γ20%。
3.根据权利要求1所述的可自动归位颗粒阻尼器，其特征在于所述缓冲材料(3)采用橡胶、泡沫塑料或珍珠棉中任一种。
4.根据权利要求1所述的可自动归位颗粒阻尼器，其特征在于所述第一滑块(8)与第一滑道(9)接触处涂有复合磨擦材料，所述第一滑块(8)与第一滑道(9)的半径相同。
5.根据权利要求1所述的可自动归位颗粒阻尼器，其特征在于所述第二滑块(11)与第二滑道(12)接触处涂有复合磨擦材料，所述第二滑块(11)与第二滑道(12)的半径相同。
【文档编号】E04B1/98GK204252309SQ201420581528
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年10月10日 优先权日:2014年10月10日
【发明者】鲁正, 张鼎昌 申请人:同济大学