一种旋转放大式黏滞阻尼墙的制作方法

本发明涉及结构减震技术领域，特别是一种旋转放大式黏滞阻尼墙。

背景技术：

全球有很多国家发生过地震，其中不乏一些重大地震，比如中国唐山大地震、美国加州旧金山大地震、日本阪神大地震等，这些地震引起的灾害给人们生活造成了严重影响，时时刻刻地威胁人们的生命财产安全。随着我国经济水平的迅速发展，高层建筑以及一些超高层的特种建筑越来越多，同时对房屋的安全性能提出了更高的要求，因此，建筑的抗震性能显得尤为重要，当地震突发时，阻尼墙可以消耗地震能量的作用，保护梁柱不易遭受破坏，提高了结构整体的抗震性能，增加了建筑物的延性，减少地震对房屋造成的破坏。

传统的黏滞组尼墙主要是通过阻尼介质与剪切板表面所产生的粘结力来消耗地震能量。粘结力的大小主要和阻尼介质的材料有关，因此阻尼介质材料的粘结性能直接会影响到阻尼墙的耗能性能，传统的黏滞阻尼墙是通过在墙体内部加入粘性比较大的阻尼介质，在墙体中插入一块剪切板，剪切板的上端与墙体的上部结构梁连接，地震发生时，上部结构梁的运动迫使剪切板在充满阻尼介质的墙体中左右运动，从而阻尼介质和剪切板表面所产生的粘性力可以消耗地震能量，可以减小地震对结构的破坏。但是此方法也有缺陷，首先阻尼墙的阻尼力是依靠阻尼介质与剪切板表面的粘结力产生的，在大震作用下，产生的阻尼力大小不够，容器内的压强不高，地震耗能效果不明显，而且剪切板与墙体上端的接触面是呈长方形，目前对于圆孔密封易处理，对于矩形这种接触面密封很困难，处理不好，会导致阻尼介质溢出，会大幅度影响到剪切板表面与阻尼介质产生的粘结力的大小，从而会影响地震耗能性能。

cn109594684a《一种高压传动式黏滞阻尼墙》这篇专利介绍了一种阻尼墙，它包括封闭箱体、行动机构、端部剪切板、内部剪切板、旋转轴、阻尼孔、导轨等组成，封闭箱体与行动机构嵌合，行动机构与上部结构梁连接，此阻尼墙主要是依靠内部剪切板和端部剪切板在封闭箱体中左右运动，阻尼介质通过内部剪切板与端部剪切板的阻尼孔产生阻尼力来消耗地震能量。但是在大震作用下，阻尼介质通过端部剪切板和内剪切板阻尼孔产生的阻尼力不够，并且端部剪切板和内剪切板数量和阻尼孔多，制作比较困难。故该装置在结构和设计上存在不足。但是旋转放大式黏滞阻尼墙有效解决了这些不足之处，旋转轴在封闭箱体内部设有大齿轮，在封闭箱体外部设有小齿轮，旋转轴上的大齿轮半径比小齿轮半径要大，当旋转轴转动时，相同角速度下大齿轮产生的线位移更大，起放大作用，能够产生更大的阻尼力，而且阻尼介质通过阻尼孔能够产生射流，能增大阻尼力，并且方形活塞内无剪切板，制作比较方便。因此旋转放大式黏滞阻尼墙能够产生更大阻尼力，从而更有效减小地震输入能量。

技术实现要素：

为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种构造简单、增大阻尼力的旋转放大式黏滞阻尼墙，可以增加消耗地震能量的效果，而且提高结构的抗震性能和延性性能。本发明通过阻尼介质从两侧方形活塞钢板之间的阻尼孔中流动喷射，阻尼介质充满整个封闭箱体，阻尼介质运动时，封闭箱体内也会产生高压从而产生更大的阻尼力，起到消能减震的效果。

一种旋转放大式黏滞阻尼墙，其包括大齿轮，小齿轮，阻尼介质，阻尼孔，方形活塞侧钢板，滑动导轨，封闭箱体，聚四氟乙烯，行动机构，方形活塞内板，旋转轴，方形活塞内板齿轮，密封件，行动机构外齿轮，方形活塞，方形活塞顶部钢板，方形活塞底部钢板，注油孔，排气孔，其特征在于：行动机构上端与结构梁底部连接，其下端设置行动机构外齿轮，且与旋转轴上的小齿轮相啮合，行动机构发生相对于封闭箱体的水平运动时，带动旋转轴转动，方形活塞侧钢板与方形活塞内板焊接，方形活塞内板上的方形活塞内板齿轮与大齿轮相啮合，大齿轮转动时带动方形活塞发生水平方向运动，方形活塞侧钢板之间设置阻尼孔，封闭箱体内的阻尼介质受迫从阻尼孔中流动喷射，滑动导轨与方形活塞相连。

行动机构的上部与结构梁底部连接，其作用为防止行动机构与封闭箱体脱落，保证行动机构能够沿着水平方向移动。行动机构的下表面设有行动机构外齿轮，并且行动结构外齿轮与旋转轴上的小齿轮相啮合，其作用是使得行动机构不会上下运动。封闭箱体上顶板搁置在行动机构的台阶上，聚四氟乙烯设置于平面和侧面接触面上，其作用是减小封闭箱体与行动机构之间的摩擦。封闭箱体上部与行动机构变截面处相接，当行动机构运动时，旋转轴转动，旋转轴的转动带动方形活塞只沿着水平方向运动。旋转轴穿过封闭箱体，为一实心或空心钢圆管，旋转轴在封闭箱体内部设有大齿轮，在封闭箱体外部设有小齿轮，旋转轴上的大齿轮半径显著大于小齿轮半径，其作用是旋转轴转动时，相同角速度下大齿轮产生的线位移更大，起放大作用，能够产生更大的阻尼力。旋转轴在封闭箱体的侧壁处为光滑圆截面，其作用是因为圆截面的密封容易处理，可在该处设置密封件，防止封闭箱体中的阻尼介质溢出。方形活塞包括方形活塞侧钢板、方形活塞顶部钢板、方形活塞底部钢板、阻尼孔、旋转轴和方形活塞内板，方形活塞侧钢板与封闭箱体内侧壁留有一定间隙，方形活塞顶部钢板与封闭箱体内壁上顶部之间留有一定间隙，在方形活塞顶部钢板与封闭箱体内壁上顶部之间设置聚四氟乙烯，其作用是减小方形活塞与封闭箱体内壁上顶部之间的摩擦。在封闭箱体底部钢板与导轨之间设置聚四氟乙烯，其作用为减少方形活塞与导轨在运动过程中的摩擦。在方形活塞侧钢板之间设置若干个阻尼圆孔，阻尼介质为硅油，且充满整个封闭箱体，方形活塞顶部钢板与封闭箱体内壁上顶部空隙很小，其作用为防止封闭箱体内部阻尼介质从方形活塞上方流过，尽量使得封闭箱体内的阻尼介质优先从阻尼孔流动喷射，产生射流，从而产生阻尼力，而且封闭箱体内部压强会增大，会增大阻尼力。封闭箱体内的旋转轴上的大齿轮与方形活塞方形活塞内板上的方形活塞内板齿轮相啮合，且方形活塞只沿着水平方向运动。在封闭箱体底部设置凹形滑动导轨，凹形滑动导轨与封闭箱体焊接，大齿轮与方形活塞内板齿轮啮合，滑动导轨的侧壁卡住方形活塞，其作用是旋转轴转动时，可以使得方形活塞不会左右移动，只会沿着水平方向运动。

采用上述结构后，行动机构的上端与结构梁底部相连，而封闭箱体的下端与结构梁上部相连，地震作用下，因受到上下相连的结构构件约束，受迫发生相对错动的运动。行动机构外齿轮带动小齿轮旋转，从而使得旋转轴传动，封闭箱体内旋转轴上的大齿轮与方形活塞内板上的方形活塞内板齿轮相啮合，故使得方形活塞在封闭箱体内发生水平方向的运动。方形活塞与封闭箱体内壁上顶部之间留有空隙，并在方形活塞与封闭箱体内壁上顶部之间设置聚四氟乙烯，减少方形活塞与封闭箱体内壁上顶部之间的摩擦。方形活塞侧钢板之间设置多个阻尼孔，这样会使得封闭箱体内的阻尼介质优先从阻尼孔流动，产生喷射，从而产生阻尼力，而且封闭箱体内部压强会增大，会产生更大的阻尼力。在封闭箱体底部设置凹形滑动导轨，滑动导轨的侧壁卡住方形活塞，大齿轮与方形活塞内板齿轮相啮合，可以保证方形活塞只沿着水平方向运动。滑动导轨底部与封闭箱体焊接。

此外，本发明结构简单，可快速减小结构的振动响应，因其形状为墙式，且厚度可与建筑物隔墙相同，在结构设置时可不影响建筑物的使用。采用这种旋转放大式黏滞阻尼墙密封易处理，且可产生更大的阻尼力，减震的效果更好，安全系数更高，结构耐久性高，可长期使用。

上述旋转放大式黏滞阻尼墙工作过程如下：

地震作用时，行动机构9因受到上下相连的结构构件约束，受迫发生相对错动的运动，从而带动旋转轴11转动，大齿轮1与方形活塞中的方形活塞内板齿轮12相啮合，使得方形活塞15沿着水平方向运动，由于方形活塞15与封闭箱体7内壁上顶部的空隙很小，方形活塞侧钢板5之间设置阻尼孔4，孔径大，数目多，因此封闭箱体7内的阻尼介质3会优先从阻尼孔4流入喷射，产生射流，从而产生阻尼力，由于阻尼介质3充满整个封闭箱体7，当方形活塞15在封闭箱体7中运动时，受到压缩的腔体流体压强增大，迫使阻尼介质3从阻尼孔4中流动，从而产生更大的阻尼力，封闭箱体7底部设置凹形滑动导轨6，由于滑动导轨6两侧卡住方形活塞15，大齿轮1与方形活塞中的方形活塞内板齿轮12相啮合，保证方形活塞15只沿着水平方向运动。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术中的技术方案，下面将对实施例技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为旋转放大式黏滞阻尼墙整体示意图；

图2为阻尼介质运动方向示意图；

图3为行动结构运动方向示意；

图4为行动结构与封闭箱体防脱落示意图；

图5为箱体内部剪切板运动示意图；

图6为导轨剖面图；

图7为旋转轴与箱体接触面的密封件示意图；

图8为导轨示意图；

图9为注油孔和排气孔示意图；

图10为旋转轴和齿轮示意图；

图11为阻尼孔示意图；

图12为方形活塞示意图；

在图1～12图中，1为大齿轮；2为小齿轮；3为阻尼介质；4为阻尼孔；5为方形活塞侧钢板；6为滑动导轨；7为封闭箱体；8为聚四氟乙烯；9为行动机构；10为方形活塞内板；11为旋转轴；12为方形活塞内板齿轮；13为密封件；14为行动机构外齿轮；15为方形活塞；16为方形活塞顶部钢板；17为方形活塞底部钢板；18为注油孔；19为排气孔。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

图1是按照本发明的旋转放大式黏滞阻尼墙的整体结构示意图。如图1所示，旋转放大式黏滞阻尼墙主要包括包括大齿轮1，小齿轮2，方形活塞侧钢板5，滑动导轨6，封闭箱体7，行动机构9，方形活塞内板10，旋转轴11，方形活塞内板齿轮12，行动机构外齿轮14，方形活塞15，方形活塞顶部钢板16，方形活塞底部钢板17等，其中封闭箱体7内充满阻尼介质3，大齿轮1可带动方形活塞中的方形活塞内板齿轮12转动，从而使方形活塞15沿水平方向来回移动，针对现有技术中各类黏滞阻尼墙的缺乏高压，非圆形孔密封难以处理，一旦阻尼介质溢出，就可能造成阻尼力的减小并对工程结构的安全性造成很大影响的问题，本发提供一种对旋转放大式黏滞阻尼墙的改进方法，以实现密封易处理，箱体内产生更大阻尼力，其施工步骤如下：(1)将行动机构9在工厂内预制好，行动机构的两块侧板上的台阶上表面粘贴一道聚四氟乙烯8，且其下端制作形成行动机构外齿轮14。(2)预先准备六块钢板，并且在两侧钢板预留阻尼孔4。在前后侧钢板表面预留洞口(3)将方形活塞内的方形活塞内板齿轮12与方形活塞侧钢板5焊接成一个整体，将阻尼孔4与方形活塞侧钢板5焊接成一个整体，并在方形活塞顶部钢板表面粘贴一道聚四氟乙烯8。(4)将大齿轮1、小齿轮2与旋转轴11焊接，并将其穿入第2步的侧板预留洞口，将上下左右钢板以及前侧钢板焊接，后侧钢板暂留不焊接。(5)将预制好的滑动导轨6与封闭箱体焊接，将暂留的另一个侧板穿过旋转轴11的另一侧，并校正位置后，最后将暂留的后侧钢板与其他五个钢板焊接成一个整体。(6)将阻尼介质3通过注油孔18灌入，排去气体后，用堵头将所有的注油孔18及排气孔19封住。(7)将预制好的行动机构9与封闭箱体7相嵌成一个整体。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，对于其他阻尼墙同样适用，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。