本發(fā)明涉及一種齒輪型慣性減震裝置，屬于土木工程結(jié)構(gòu)耗能減震技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

消能減振技術(shù)，是在結(jié)構(gòu)上附加消能減振裝置，附加減振裝置和結(jié)構(gòu)本身共同承擔(dān)地震和風(fēng)振等作用，通過(guò)附加減振裝置的耗能作用從而減小結(jié)構(gòu)本身的動(dòng)力響應(yīng)，保證了結(jié)構(gòu)的安全性、舒適性和正常使用性等功能要求。傳統(tǒng)金屬屈服阻尼器利用在小震下處于彈性狀態(tài)，在大震下結(jié)構(gòu)變形增加，剛度下降阻尼器屈服耗能，但往往耗能能力不足。本領(lǐng)域慣性減震裝置作為一種加速度依賴型的消能減震裝置，其慣性單元是一種具有質(zhì)量增效能力的兩節(jié)點(diǎn)單元?，F(xiàn)有的質(zhì)量增效的機(jī)制，主要是利用滾珠螺桿和旋轉(zhuǎn)螺母將結(jié)構(gòu)的徑向運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為高速的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)從而有效地耗散結(jié)構(gòu)的振動(dòng)能量，但此類阻尼器機(jī)械加工精度高，其采用的粘滯阻尼耗能單元要求極高的密封性，腔體內(nèi)壓力高。

為了解決上述問(wèn)題，給出了本發(fā)明技術(shù)方案，采用現(xiàn)有的金屬屈服耗能單元耗能，附加設(shè)計(jì)一套或者若干套質(zhì)量增效機(jī)構(gòu)，聯(lián)合構(gòu)成一種新型慣性減震裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于提供一種齒輪型慣性減震裝置。

需要保護(hù)的技術(shù)方案表征為：

齒輪型慣性減震裝置，包括金屬屈服耗能單元(3)、上連接板(1)、下連接板(2)，金屬屈服耗能單元(3)通過(guò)上連接板(1)、下連接板(2)固定于結(jié)構(gòu)墻體體內(nèi)，其特征在于，還包括齒輪型慣性單元；所述齒輪型慣性單元置于上連接板(1)、下連接板(2)之間并通過(guò)其上下兩端分別與上連接板(1)、下連接板(2)固定連接；所述齒輪型慣性單元包括上部齒板(4)、下部支撐板(5)、齒輪(8)、旋轉(zhuǎn)質(zhì)量(6)、旋轉(zhuǎn)軸(7)和軸承(9)，結(jié)構(gòu)為：上部齒板(4)、齒輪(8)、下部支撐板(5)三者位置相對(duì)應(yīng)；所述上部齒板(4)頂部與所述上連接板(1)固定，其下部邊緣設(shè)有外齒用于與齒輪(8)咬合傳動(dòng)；齒輪(8)外套在旋轉(zhuǎn)軸(7)上，旋轉(zhuǎn)軸(7)在兩端設(shè)有旋轉(zhuǎn)質(zhì)量(6)，旋轉(zhuǎn)軸(7)在其中點(diǎn)處再設(shè)置軸承(9)，并通過(guò)該軸承(9)將整個(gè)旋轉(zhuǎn)軸體安裝固定于下部支撐板(5)的頂部，下部支撐板(5)底部固定于下連接板(2)上。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)與有益效果：

1.本發(fā)明由金屬屈服耗能單元、齒輪型慣性單元(即為質(zhì)量增效機(jī)構(gòu)，增大耗能單元耗能能力)、以及安裝連接裝置組成，充分利用齒輪型慣性單元的兩節(jié)點(diǎn)質(zhì)量增效單元吸收振動(dòng)能量，利用金屬屈服耗能單元耗散能量。

2.本發(fā)明，在小震和風(fēng)振作用下，結(jié)構(gòu)層間變形較小，阻尼器處于彈性階段，可為結(jié)構(gòu)提供附加剛度；在大震作用下，結(jié)構(gòu)層間變形較大，齒輪型慣性單元高效吸收振動(dòng)能量，金屬屈服耗能單元率先屈服耗散能量，可以有效地降低結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)。

3.齒輪型慣性單元實(shí)際安裝質(zhì)量小，對(duì)裝置部件機(jī)械加工要求低，質(zhì)量增效效果顯著且易于調(diào)節(jié)，能夠提供有效的控制力。

4.本發(fā)明裝置設(shè)置方便靈活，能夠有效吸收并耗散振動(dòng)能量，裝置旋轉(zhuǎn)質(zhì)量小，具有較好的推廣應(yīng)用價(jià)值。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明示意圖；

圖2為圖1中軸承細(xì)部圖；

圖中標(biāo)號(hào)：

1上連接板、2下連接板；

3金屬屈服耗能單元；

4上部齒板、5下部支撐板、6旋轉(zhuǎn)質(zhì)量、7旋轉(zhuǎn)軸、8齒輪、9軸承、10滾珠。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例作進(jìn)一步說(shuō)明，但不作為對(duì)本發(fā)明的限定。

實(shí)施例1

如圖1所示。

本發(fā)明裝置包括金屬屈服耗能單元(3)、上連接板(1)、下連接板(2)，金屬屈服耗能單元(3)通過(guò)上連接板(1)、下連接板(2)固定于結(jié)構(gòu)墻體體內(nèi)，其特征在于，還設(shè)計(jì)有一個(gè)齒輪型慣性單元(作為實(shí)施例)作為金屬屈服耗能單元(3)的增效機(jī)構(gòu)，

所述齒輪型慣性單元置于上連接板(1)、下連接板(2)之間并通過(guò)其上下兩端分別與上連接板(1)、下連接板(2)固定連接；同時(shí)，該慣性單元左右兩側(cè)布置兩組金屬屈服耗能單元(3)(作為實(shí)施例)。

所述齒輪型慣性單元包括上部齒板(4)、下部支撐板(5)、齒輪(8)、旋轉(zhuǎn)質(zhì)量(6)、旋轉(zhuǎn)軸(7)和軸承(9)，結(jié)構(gòu)為：

上部齒板(4)、齒輪(8)、下部支撐板(5)三者位置相對(duì)應(yīng)；

所述上部齒板(4)頂部與所述上連接板(1)固定，其下部邊緣設(shè)有外齒用于與齒輪(8)咬合傳動(dòng)；

齒輪(8)外套在旋轉(zhuǎn)軸(7)上，旋轉(zhuǎn)軸(7)在兩端設(shè)有旋轉(zhuǎn)質(zhì)量(6)，旋轉(zhuǎn)軸(7)在其中點(diǎn)處再設(shè)置軸承(9)，并通過(guò)該軸承(9)將整個(gè)旋轉(zhuǎn)軸體安裝固定于下部支撐板(5)的頂部，下部支撐板(5)底部固定于下連接板(2)上。

如圖2所示的軸承，已為現(xiàn)有技術(shù)。

基于上述結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，當(dāng)上部齒板(4)相對(duì)于下部支撐板(5)發(fā)生相對(duì)水平位移時(shí)，上部齒板(4)帶動(dòng)齒輪(8)繞著旋轉(zhuǎn)軸(7)軸線做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。旋轉(zhuǎn)軸(7)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)與其固定連接的旋轉(zhuǎn)質(zhì)量(6)旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)速度由齒輪(8)和上部齒板(4)的齒數(shù)比值決定。

齒輪(8)的半徑、齒數(shù)以及旋轉(zhuǎn)質(zhì)量(6)的大小可以根據(jù)質(zhì)量增效的設(shè)計(jì)目標(biāo)靈活調(diào)節(jié)。

在設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)阻尼器的設(shè)計(jì)要求，金屬屈服耗能單元(3)的數(shù)量可以增加，結(jié)構(gòu)形式可以調(diào)整其它形式的開(kāi)洞和加勁肋。采用本領(lǐng)域常規(guī)技術(shù)，例如通過(guò)焊接、螺栓連接或者卡槽等方式即可實(shí)現(xiàn)所述金屬屈服耗能單元(3)與上下連接板之間的固定連接。本發(fā)明阻尼器可以通過(guò)人字形支撐、剪刀撐、抗震壁等方式設(shè)置在結(jié)構(gòu)墻體內(nèi)。

所述齒輪型慣性單元作為增效機(jī)構(gòu)，設(shè)置的數(shù)量和增效效果也可以根據(jù)增效設(shè)計(jì)需求來(lái)定。當(dāng)需要使用多個(gè)增效機(jī)構(gòu)時(shí)，可以與所述金屬屈服耗能單元(3)依次相間隔設(shè)置；或者集中設(shè)置于兩側(cè)金屬屈服耗能單元(3)的中央位置，使呈整體對(duì)稱布置。

本發(fā)明還包括安裝連接裝置，由上連接板(1)、下連接板(2)以及安裝螺栓組成，為本領(lǐng)域通用的現(xiàn)有技術(shù)。

以上，本發(fā)明由金屬屈服耗能單元、齒輪型慣性單元、以及安裝連接裝置組成，充分利用齒輪型慣性單元的兩節(jié)點(diǎn)質(zhì)量增效單元吸收振動(dòng)能量，利用金屬屈服耗能單元耗散能量。在振動(dòng)作用下，齒輪型慣性單元高效吸收振動(dòng)能量，結(jié)構(gòu)層間變形較小時(shí)，阻尼器可為結(jié)構(gòu)提供附加剛度；在結(jié)構(gòu)層間變形較大時(shí)，金屬屈服耗能單元率先屈服耗散能量，可以有效地降低結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)，具有較好的推廣應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
一種齒輪型慣性減震裝置，屬于土木工程結(jié)構(gòu)耗能減震技術(shù)領(lǐng)域。包括金屬屈服耗能單元、上連接板、下連接板，金屬屈服耗能單元通過(guò)上連接板、下連接板固定于結(jié)構(gòu)墻體體內(nèi)，其特征在于，還包括齒輪型慣性單元；所述齒輪型慣性單元置于上連接板、下連接板之間并通過(guò)其上下兩端分別與上連接板、下連接板固定連接；所述齒輪型慣性單元包括上部齒板、下部支撐板、齒輪、旋轉(zhuǎn)質(zhì)量、旋轉(zhuǎn)軸和旋轉(zhuǎn)軸承，等。充分利用齒輪型慣性單元的兩節(jié)點(diǎn)質(zhì)量增效單元吸收振動(dòng)能量，利用金屬屈服耗能單元耗散能量；可為結(jié)構(gòu)提供附加剛度；有效地降低結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)。

技術(shù)研發(fā)人員：張瑞甫;趙志鵬;蔣一瑤
受保護(hù)的技術(shù)使用者：同濟(jì)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.07.03
技術(shù)公布日：2017.11.03