[发明专利]一种跨层式颗粒惯容系统

说明书

本发明涉及一种跨层式颗粒惯容系统，包括颗粒阻尼单元和惯容单元，所述颗粒阻尼单元设置于待减震结构的顶部并能够进行往复运动，所述惯容单元设置于待减震结构的不同层间，所述颗粒阻尼单元的两端通过连接件和惯容单元连接，所述的颗粒阻尼单元的往复运动传递至惯容单元，使得惯容器产生质量放大效应，加剧颗粒球碰撞耗能；惯容器可放置于结构的顶层、层中和底层，充分利用结构层间加速度差值，增强装置的减振性能。本发明解决颗粒阻尼单元与惯容器在实际应用中跨层连接的问题，保证颗粒惯容系统能够最大限度的利用层间加速度差，以此实现高性能要求下颗粒阻尼技术的轻质化被动控制。

技术领域

本发明属于土木结构振动控制领域，具体涉及一种跨层式颗粒惯容系统。

背景技术

颗粒阻尼器是由传统的冲击阻尼器发展演变而来的一种被动控制技术，这些年来其在土木、机械、航天等领域已经得到较为深入的研究和应用。颗粒阻尼器是通过在振动体中的有限封闭空间内亦或在振动体外的附加腔体内填充一定数量的颗粒，利用颗粒与颗粒之间和颗粒与腔体壁之间的摩擦和碰撞作用消耗系统的振动能量，从而为主体结构提供阻尼，削弱主体结构的响应。颗粒阻尼技术具有耐久性好、可靠度高、对温度变化不敏感、减振性能好等优点，尤其在长期的恶劣环境下仍可充分发挥作用。

然而，现阶段颗粒阻尼器也存在一些弊端和不足：(1)为了提高其减振性能以及鲁棒性，需要更大的附加质量，但是附加质量增加到一定的程度，控制效率会大大降低；(2)传统颗粒阻尼器内颗粒堆叠在一起，颗粒碰撞效率低；(3)传统颗粒阻尼器工作时，能量耗散机制较为单一。

因此，如何有效增强阻尼效果和提高减振性能，对于实际工程的减震控制具有重大的意义。

发明内容

本发明的目的就是为了解决实际建筑结构对附加阻尼器的质量和体积有限制、碰撞效率低、能量耗散机制单一等问题，而提出一种跨层式颗粒惯容系统。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种跨层式颗粒惯容系统，包括颗粒阻尼单元和惯容单元，

所述颗粒阻尼单元设置于待减震结构的顶部并能够进行往复运动，

所述惯容单元设置于待减震结构的不同层间，

所述颗粒阻尼单元的两端通过连接件和惯容单元连接，所述的颗粒阻尼单元的往复运动传递至惯容单元。

颗粒阻尼单元在风/地震作用下，内部颗粒球与颗粒球之间和颗粒球与箱室之间的摩擦和碰撞作用消耗系统的振动能量；由此引起颗粒阻尼单元中的颗粒阻尼器箱体往复运动，同时带动惯容器运动，实现惯容器的质量放大和加剧颗粒间的碰撞，使颗粒阻尼单元可以以较小的附加质量比获得良好的减振效果；最后利用跨层时结构的层间加速差值进一步增强惯容器的质量放大效果，实现多机制耗能、充分利用建筑空间和提高空间利用率的目的。

进一步地，所述的颗粒阻尼单元包括颗粒阻尼器箱体，所述颗粒阻尼器箱体内装填颗粒球，所述颗粒阻尼器箱体底部连接滑块支座，待减震结构的顶部设置轨道，所述滑块支座滑动设置在所述轨道上，使得所述颗粒阻尼器箱体能够沿所述轨道往复运动。

进一步地，所述待减震结构的顶部在所述颗粒阻尼单元的两侧设置弹簧支座，所述弹簧支座与所述颗粒阻尼器箱体之间连接有耗能调谐弹簧。

进一步地，所述的耗能调谐弹簧为非线性弹簧，所述颗粒阻尼器箱体运动时发生非线性长度变化，实现伸缩形变耗能和调谐。

进一步地，所述的颗粒阻尼器箱体由颗粒阻尼器箱体底板、颗粒阻尼器箱体第一层、颗粒阻尼器箱体第二层构成，所述的颗粒阻尼器箱体第一层、颗粒阻尼器箱体第二层内设有一个或多个箱室，所述的箱室内装填颗粒球。

进一步地，所述的颗粒阻尼器箱体底板底部装有多个厚铁条及四周角部有通孔，所述的厚铁条端部被打孔；