[发明专利]一种可实现阻尼变参数的套塞式粘滞阻尼器及其设计方法

说明书

 

技术领域

本发明专利涉及土木建筑工程结构消能减振（震）控制领域，更具体地，涉及一种可实现阻尼变参数的套塞式粘滞阻尼器及其设计方法。

背景技术

地震和风灾害严重威胁着人类的生存与发展，自从人类诞生以来人们就为抗拒这两种自然灾害而奋斗。随着科学技术和人民生活水平的提高，预防与抵御地震和风灾害的能力也在不断地提高，结构减振（震）控制技术作为抗御地震或强风的一种有效方法，也得到了发展和应用，并成为比较成熟的技术，结构减振（震）控制方法改变了通过提高结构刚度、强度和延性来提高结构的抗震抗风能力的传统方法，而是通过调整或改变结构动力特性的途径，改变结构的震动反应，有效地保护结构在地震或强风中的安全。在加入消能减振（震）器来控制结构的地震和风振反应的消能减振（震）方法是结构减振（震）控制技术中一种有效、安全、可靠、经济的减振（震）方法。

粘滞阻尼器是属于发展中的结构减振（震）控制技术中的一种被动控制技术。粘滞阻尼器是一种应用广泛的消能装置，它安装于大型结构工程(如：大型桥梁和高层建筑)的某些部位，如：节点。在风载荷或地震作用时，阻尼器具有足够的初始刚度，处于弹性状态，结构体系具有足够的抗侧向刚度以满足正常使用要求。当出现中、强地震、强风、爆炸或其他形式的冲击载荷和振动干扰时，随着结构侧向变形的增大，阻尼器进入较大的非弹性变形，如：弹塑性状态，产生较大阻尼，大量消耗输入结构的能量，避免主体结构出现明显的弹塑性状态，并且迅速衰减结构的动力反应，如：位移、速度、加速度。因此通过阻尼器而不是结构本身对输入主体结构能量的耗散，从而确保主体结构在强地震或强风中的安全性和稳定性。

粘滞阻尼器是根据流体运动，特别是当流体通过节流孔时会产生粘滞阻力的原理而制成的。根据阻尼力产生原理的不同，可分为缸式粘滞流体阻尼器、圆筒式粘滞阻尼器和粘滞阻尼墙。缸式粘滞阻尼器的结构构造主要沿用机械用液缸的结构，外缸加活塞。依据活塞上耗能构件的构造不同，又可将其分为孔隙式、间隙式和混合式阻尼器三种类型；本发明涉及的就是孔隙式粘滞阻尼器系列。

从结构上易知，对于同型号缸体尺寸的阻尼器，孔隙式粘滞阻尼器的阻尼性能，包括阻尼力和速度―出力特性直接由活塞上的阻尼孔参数控制和决定，阻尼孔参数具体包括阻尼孔的孔型、孔径、长度。现有技术和工艺是这样的，开发一款孔隙式粘滞阻尼器，在活塞上加工成阻尼孔，进行试制和实验；因不同的设计目标而需要重复设计和加工，并进行实验测量和研究，开发效率低下并且物力耗费严重。所以，在粘滞阻尼器的开发和研究过程中，快速把握和控制阻尼孔参数能提高设计和研发的效率，同时能大大节省人力和物力成本。

现有技术中，论文《套塞式粘滞阻尼器的流体动力学分析》中介绍了一种套塞式粘滞阻尼器的构造设计。该文发表在《工程抗震与加固改造》第32卷第6期（2010年12月）上。其设计的套塞式粘滞阻尼器将活塞分成内外两部分，内活塞和套筒形式的外活塞采用同轴心加工，中间无间隙并予以密封。在内外活塞之间采用紧固件保证其无相对运动。阻尼孔设在内活塞的外表面。该方案对某种特定的阻尼孔类型可以提供更多的控制参数来调节阻尼器性能。申请公布号为CN 102359532 A、申请公布日为2012年02月22日的中国发明专利申请一种在线可变阻尼粘滞阻尼器，其设有集成阀，通过调节集成阀可调节阻尼器的阻尼大小。该发明是一种具备可能实时控制的在线装置，可以对粘滞阻尼器的阻尼进行无级调节。公开号为CN 101576139A、公开日为2009年11月11日的中国发明专利申请可控式粘滞阻尼器，其在活塞中设有由前阀和后阀组成的单向压差调节装置来实现阻尼器性能的可控化。

     以上现有技术，设计较为复杂，或者不是通过阻尼孔技术来控制阻尼参数，或者是不能快速把握和控制阻尼孔参数从而提高设计效率，或者不能提供加工制造成本更低廉的结构形式。因此有必要进一步改进。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能快速把握和控制阻尼孔参数从而提高设计效率的可实现阻尼变参数的套塞式粘滞阻尼器及其设计方法。