一种基于不倒翁原理的调谐质量阻尼器

1.本发明涉及减震技术领域，具体涉及一种基于不倒翁原理的调谐质量阻尼器。


背景技术：

2.随着科学技术的不断进步以及人口的增长，多层、高层建筑数量逐渐增加，这些建筑一般具有水平跨度小、竖向高度大等特点，这使得此类建筑在地震作用下，高楼层位置具有巨大的振动幅度，从而存在楼层结构易在地震作用下被损坏的问题。
3.因此，有必要研发一种能减小建筑受震时的振动幅度的减震阻尼系统。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种基于不倒翁原理的调谐质量阻尼器，以解决现有技术中存在的问题。
5.为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种基于不倒翁原理的调谐质量阻尼器，包括矩形底盘、矩形挡板、不倒翁球体和螺栓。
6.若干所述矩形底盘相互拼接并固定在建筑结构的顶层楼面上，每个矩形底盘的四个边缘均连接有矩形挡板，每四块矩形挡板依次连接并与所连接的矩形底盘形成长方体腔室，若干不倒翁球体放置在长方体腔室内。
7.所述不倒翁球体为圆球状，不倒翁球体的内部开设有空腔，空腔呈圆球状且其球心位于不倒翁球体的球心正上方。
8.所述不倒翁球体的顶部开设有贯穿空腔内外侧的螺纹孔，螺栓旋入螺纹孔。
9.进一步，所述空腔内设置有填充物，填充物的体积小于空腔的体积。
10.进一步，所述填充物为散粒物质或粘滞液体。
11.进一步，当所述空腔内的填充物为粘滞液体时，空腔的内壁呈蜂窝状或在空腔内设置若干层金属网。
12.进一步，所述矩形底盘与矩形挡板采用螺栓连接。
13.本发明的技术效果是毋庸置疑的，本发明结构通过中间不倒翁球体装置与结构的相对运动以及内部物质对于地震能量的耗散，有效减小结构在地震作用下的响应，并且本发明成本较低，对于结构影响较小。
附图说明
14.图1为本发明所述阻尼器的俯视图；
15.图2为本发明所述阻尼器的纵切面示意图；
16.图3为不倒翁球体的示意图。
17.图中：矩形底盘1、矩形挡板2、不倒翁球体3、螺栓4和空腔5。
具体实施方式
18.下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。
19.实施例1：
20.本实施例公开了一种基于不倒翁原理的调谐质量阻尼器，包括矩形底盘1、矩形挡板2、不倒翁球体3和螺栓4。
21.若干所述矩形底盘1相互拼接并固定在建筑结构的顶层楼面上，矩形底盘1的尺寸符合建筑模数规定，矩形底盘1的拼接数量根据建筑结构的楼面尺寸确定，以灵活适应不同楼面尺寸的需求。参见图1或2，每个所述矩形底盘1的四个边缘均螺栓连接有矩形挡板2，每四块矩形挡板2依次连接并与所连接的矩形底盘1形成长方体腔室，若干不倒翁球体3放置在长方体腔室内。
22.参见图3，所述不倒翁球体3为圆球状，不倒翁球体3的内部开设有空腔5，空腔5呈圆球状且其球心位于不倒翁球体3的球心正上方，使得不倒翁球体3重心低于其形心，形成不倒翁的工作机制。
23.所述空腔5内设置有填充物，填充物的体积小于空腔5的体积，填充物为散粒物质或粘滞液体。当所述空腔5内的填充物为粘滞液体时，空腔5的内壁呈蜂窝状或在空腔5内设置若干层金属网。
24.所述不倒翁球体3的顶部开设有贯穿空腔5内外侧的螺纹孔，填充物从螺纹孔填入，之后将螺栓4旋入螺纹孔进行封闭。
25.在本实施例中，在所述不倒翁球体3内部空腔中加入散粒物质，如钢球、玻璃球、混凝土球、铅球、陶粒砂或沙，在地震作用下，散粒物质的运动具有滞后性，在不倒翁球体运动时，散粒物质的滞后性可以使得散粒物质填充物之间以及散粒物质与不倒翁装置之间碰撞与摩擦，耗散掉更多的能量。
26.若在不倒翁球体内部空腔中加入硅油等粘滞液体，在地震作用下，硅油等粘滞液体具有滞后性，在不倒翁装置运动时，硅油等粘滞液体的滞后性可以使得硅油等粘滞液体之间以及硅油等粘滞液体与不倒翁装置之间碰撞与摩擦，增加系统的阻尼性能，耗散掉更多的能量。
27.所述矩形挡板2主要是为了防止地震时不倒翁球体3对建筑物内结构或非结构构件产生过大的撞击力。地震时，本发明所设计的矩形底盘1与楼面同步运动，不倒翁球体3因自身惯性，发生限幅摆动，形成吸震的调谐质量阻尼器工作机制。当不倒翁球体3摆动时内部填充物产生相对于不倒翁腔体的运动，增加调谐质量阻尼器的阻尼特性，提高阻尼器的减震效果。为减轻结构地震灾害和提高结构地震安全性提供有效手段。
28.实施例2：
29.本实施例公开了一种基于不倒翁原理的调谐质量阻尼器，包括矩形底盘1、矩形挡板2、不倒翁球体3和螺栓4。
30.若干所述矩形底盘1相互拼接并固定在建筑结构的顶层楼面上，矩形底盘1的尺寸符合建筑模数规定，矩形底盘1的拼接数量根据建筑结构的楼面尺寸确定，以灵活适应不同楼面尺寸的需求。参见图1或2，每个所述矩形底盘1的四个边缘均螺栓连接有矩形挡板2，每
四块矩形挡板2依次连接并与所连接的矩形底盘1形成长方体腔室，若干不倒翁球体3放置在长方体腔室内。
31.参见图3，所述不倒翁球体3为圆球状，不倒翁球体3的内部开设有空腔5，空腔5呈圆球状且其球心位于不倒翁球体3的球心正上方，使得不倒翁球体3重心低于其形心，形成不倒翁的工作机制。
32.所述空腔5内设置有填充物，填充物的体积小于空腔5的体积，填充物为散粒物质或粘滞液体。当所述空腔5内的填充物为粘滞液体时，空腔5的内壁呈蜂窝状或在空腔5内设置若干层金属网。
33.所述不倒翁球体3的顶部开设有贯穿空腔5内外侧的螺纹孔，填充物从螺纹孔填入，之后螺栓4旋入螺纹孔进行封闭。
34.在本实施例中，在所述不倒翁球体3内部空腔中加入粘滞液体，如油、硅油或硅胶，在地震作用下，硅油等粘滞液体具有滞后性，在不倒翁装置运动时，硅油等粘滞液体的滞后性可以使得硅油等粘滞液体之间以及硅油等粘滞液体与不倒翁装置之间碰撞与摩擦，增加系统的阻尼器，耗散掉更多的能量。
35.实施例3：
36.本实施例公开了一种基于不倒翁原理的调谐质量阻尼器，包括矩形底盘1、矩形挡板2、不倒翁球体3和螺栓4。
37.若干所述矩形底盘1相互拼接并固定在建筑结构的顶层楼面上，参见图1或2，每个矩形底盘1的四个边缘均连接有矩形挡板2，每四块矩形挡板2依次连接并与所连接的矩形底盘1形成长方体腔室，若干不倒翁球体3放置在长方体腔室内。
38.参见图3，所述不倒翁球体3为圆球状，不倒翁球体3的内部开设有空腔5，空腔5呈圆球状且其球心位于不倒翁球体3的球心正上方。
39.所述不倒翁球体3的顶部开设有贯穿空腔5内外侧的螺纹孔，螺栓4旋入螺纹孔。
40.在地震作用下，该装置中心的不倒翁球体可以随着下部矩形底盘的相对运动方向的改变而发生摆动。当不倒翁球体摆动时，会耗散掉输入结构的能量，以此有效降低结构的振动幅度。
41.实施例4：
42.本实施例主要结构同实施例3，进一步，所述空腔5内设置有填充物，填充物的体积小于空腔5的体积。
43.实施例5：
44.本实施例主要结构同实施例4，进一步，所述填充物为散粒物质或粘滞液体。
45.实施例6：
46.本实施例主要结构同实施例5，进一步，当所述空腔5内的填充物为粘滞液体时，空腔5的内壁呈蜂窝状或在空腔5内设置若干层金属网。
47.实施例7：
48.本实施例主要结构同实施例3，进一步，所述矩形底盘1与矩形挡板2采用螺栓连接。