多级弹簧颗粒阻尼器的制作方法

本发明涉及一种多级弹簧颗粒阻尼器，通过弹簧储能并将能量进行转移，最终以内腔体内颗粒与颗粒、颗粒与内壁的多次碰撞来耗能，属于土木结构振动控制领域，可用于高层建筑、高耸结构和桥梁结构等。

背景技术：

近年来，由于高层建筑的迅速发展，使得地震振动、风致振动等问题得到了广泛的重视与研究。耗能减震等被动控制技术被广泛应用于减小高层建筑在地震、风力作用下的振动响应，其中调谐质量阻尼器（TMD）得益于构造简单、造价低等优点，应用最为广泛，但其也有一定的局限性，一是减振频带窄，一般只在较小频率范围内有效，对工作环境变化敏感；二是控制振动单一，不能有效地进行多振动控制，所以对大型高层建筑而言传统的调谐质量阻尼器并非最理想的减振装置。弹簧与结构之间产生充分的动量交换，能够增加其减振效果；腔体内的颗粒可以在碰撞过程中最大限度地吸收通过弹簧转移来的系统振动能量,并通过提高颗粒间的碰撞概率,充分消耗系统的动能，提高减振效率。

技术实现要素：

为了克服现有调谐质量阻尼器减振频带窄和控制振型单一等不足，本发明提供一种多级弹簧颗粒阻尼器，这种阻尼器在带多区格颗粒减振的碰撞阻尼器结构上设置了两级弹簧装置，实现更高的减振效率，以满足土建工程的实际需求。

为了实现上述目的，本发明采取如下技术方案。

本发明涉及一种多级弹簧颗粒阻尼器，包括阻尼器外腔体1、阻尼器内腔体2、内腔体弹簧装置3、外腔体弹簧装置4、颗粒群5、定向轮6、滑槽7、缓冲材料8、固定结构9。其中：阻尼器外腔体1为长方体结构，其底部沿长度方向布置有两条滑槽7；阻尼器内腔体2为长方体结构，阻尼器内腔体2位于阻尼器外腔体1内，其底部设有定向轮6，阻尼器内腔体2通过定向轮6可以在阻尼器外腔体１内部底面来回滑动；阻尼器内腔体2内部粘贴有缓冲材料8，阻尼器内腔体2内部通过水平或竖向隔断分为若干个单元，每个单元内均布置有颗粒群5；阻尼器内腔体2一侧通过内腔体弹簧装置3与阻尼器外腔体1内壁相连；阻尼器外腔体１一侧通过外腔体弹簧装置4与固定结构9相连；内腔体弹簧装置3与外腔体弹簧装置4的频率可根据结构特性合理搭配；在风或/和地震等作用下，通过内腔体弹簧装置３和外腔体弹簧装置4将输入的能量最终转移到阻尼器内腔体２，充分激发阻尼器内腔体2内的颗粒群和颗粒群之间的碰撞摩擦，以及颗粒群５与阻尼器内腔体2内壁之间的碰撞摩擦，从而取得更好的减振效果；内腔体弹簧装置3与外腔体弹簧装置4频率的合理搭配，使减振频带大大拓宽。

本发明中，所述颗粒群5在水平面的投影面积为阻尼器内腔体2每个单元的底面面积的20%~100%。

本发明中，所述颗粒群5由若干圆形颗粒组成，圆形颗粒直径为2mm-50mm，颗粒材质为金属或非金属。

本发明中，所述缓冲材料8包括橡胶、泡沫塑料或针织棉中任一种或多种，以增加碰撞所耗散的能量。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

1）本发明综合多种阻尼器的优势，通过多种减振机制，达到良好的效果，其应用范围更广。内外腔体两级弹簧频率的合理搭配，使减振频带更宽，减振效果更好，相对传统调谐质量阻尼器而言，能更好的满足现代土建工程的需求。

2）采用尺寸大小不同的颗粒群，可以中分利用空间，增加颗粒间的接触摩擦，也有利于颗粒的运动，通过部分采取小直径颗粒，有效降低了碰撞时的噪声水平。

3）实验表明，不同颗粒材料的减振效果没有显著变化，因此,可以在较为广泛的范围内选取颗粒的材料。

4）本发明中阻尼器构造形式简单，可以根据基本结构的特点设置不同的组合方式，使阻尼器布置位置更为灵活，适用于不同方向的地震作用，以达到较好的减震效果。

附图说明

图1为本发明多级弹簧颗粒阻尼器正立面图；

图2为本发明多级弹簧颗粒阻尼器侧立面图；

图3为本发明多级弹簧颗粒阻尼器俯视图。

图中标号：1为阻尼器外腔体，2为阻尼器内腔体，3为内腔体弹簧装置，4为外腔体弹簧装置，5为颗粒群，6为定向轮，7为滑槽，8为缓冲材料，9为固定结构。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式。

实施例1：如图1所示，本发明多级弹簧颗粒阻尼器的一种实施例，其主要包括阻尼器外腔体1、阻尼器内腔体2、内腔体弹簧装置3、外腔体弹簧装置4、颗粒群5、定向轮6、滑槽7、缓冲材料8和固定结构9。阻尼器外腔体1为长方体结构，其底部沿长度方向布置两条滑槽7；阻尼器内腔体2为长方体结构，通过定向轮可以在外部腔体内部底面来回滑动；内部腔体2内部粘贴有缓冲材料8，内部腔体2通过水平或竖向隔断进行分区，各个单元均布置有颗粒群5；颗粒群5由大小不同的金属或非金属圆形颗粒组成；内部腔体通过内腔体弹簧装置3与外腔体1相连；外部腔体通过外腔体弹簧装置4与固定结构9相连；内腔体弹簧装置3与外腔体弹簧装置4的频率可根据结构特性合理搭配。在风或/和地震等作用下，通过内腔体和外腔体两级弹簧将输入的能量最终转移到阻尼器内腔体，充分激发内部腔体内颗粒和颗粒的碰撞摩擦,以及颗粒与内部腔体2内壁的碰撞摩擦，从而取得更好的减振效果；两级弹簧频率的合理搭配，使减振频带大大拓宽。

阻尼器外部腔体和内部腔体由钢板焊接加工而成，内腔体每个单元上均布置若干颗粒，内部腔体内壁、底面及隔板覆盖有缓冲材料。内腔体通过弹簧装置与外部腔体相连，并可在外部腔体底部做单向来回滑动。外部腔体通过一组弹簧装置与结构相连接，在外腔体底部设置滑槽，使得外部腔体可以沿着轨道方向来回滑动。内部腔体与外部腔体弹簧的频率根据结构特性合理设置，可大大拓宽本装置的减振频带。