一种适用于建筑结构的一体化并联式消能减震装置的制作方法

本发明涉及建筑结构，尤其涉及建筑结构的消能减震技术，具体涉及一种适用于建筑结构的一体化并联式消能减震装置。

背景技术：

1、随着经济的发展和人们对消能减震技术认知的提高，越来越多的建筑采用消能减震构件。消能减震构件通过耗能有效的减少主体结构的地震反应，可用于各种结构形式的建筑，既可用于新建建筑，又可用于既有建筑的抗震加固，还可用于震损建筑的修复。

2、目前在结构消能减震设计中，一般使用黏滞流体阻尼器和惯容器来消耗更多的地震输入能量。其中黏滞流体阻尼器由油缸、活塞、阻尼孔、黏滞流体阻尼材料和活塞杆等部分组成，活塞在缸筒内作往复运动。活塞上有适量小孔成为阻尼孔，缸筒内装满黏滞流体阻尼材料。其耗能原理表现为：当黏滞阻尼器工作时，随着活塞相对缸筒往复运动，硅油介质从高压腔体经过阻尼孔或间隙流往低压腔体，在硅油往复流经阻尼孔或间隙的过程中，因克服摩擦和碰撞等因素而耗散能量。

3、现有的黏滞流体阻尼器腔室都比较单一，阻尼效率较低，输出力有限，价格比较昂贵，经济性不高，并且阻尼参数单一，不同的速度指数导致小震、中震和大震下消耗能量差异巨大，无法同时较好的满足小震、中震和大震下的耗能需求。

4、惯容器是近年来发展起来的新型高效减振装置，已经在机械减振和建筑物减震等领域得到广泛研究。惯容器本质上是一种力的放大机构，通过将较小的实际质量等效成一个虚拟的具有较大参振质量的质量块。

5、常见的惯容减震形式有以下四种：滚珠丝杠机制、齿条-齿轮传动机制、电磁机制以及液压机制。液压机制是通过活塞杆将液压缸内的液体压入筒外的螺旋管道，螺旋管道直径远小于液压缸内直径，由于两者较大的面积差以及流经两者的流量相等，压入螺旋管道的液体流速远大于液压缸内液体流速，对液体的速度进行了放大，从而实现放大流动液体的表观质量的目的。

6、参见图7中的（a）、（b）和（c），为了实现相同行程下产生较高的输出力，弹簧、阻尼器和惯容器之间形成多种组合连接方式，其中图7中的（a）表示串联型、（b）表示混联型1（并联弹簧和惯容元件）、（c）表示混联型2（并联惯容元件和阻尼元件），其中（a）和（b）的连接形式类似于tmd，其耗能能力和惯容质量元件提供的质量相关；（c）的连接形式为tvmd，即调谐黏滞质量阻尼器，阻尼元件和惯容元件并联后相互影响达到质量增效及耗能增效的作用。

7、因此，为了更高效的降低主结构的地震响应以及具有重要的应用价值，需要我们提出一种新的一体化并联式消能减震装置。

技术实现思路

1、鉴于现有技术的不足，本发明的主要目的是提供一种适用于建筑结构的一体化并联式消能减震装置，以解决现有技术中阻尼效率低、输出力有限，无法灵活适用于在小震、中震和大震下的耗能需求以及无法在震后自行恢复至原位的问题。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种适用于建筑结构的一体化并联式消能减震装置，包括：

4、黏滞阻尼腔室，其腔室内填充有阻尼液；

5、液力惯容腔室，套设在所述黏滞阻尼腔室外，并在一端与所述黏滞阻尼腔室并联连接，所述液力惯容腔室内部填充有惯容液，其外侧设有螺旋管，并且所述螺旋管的两端与所述液力惯容腔室内部连通；

6、自复位腔室，串联连接在所述液力惯容腔室的另一端，所述自复位腔室内设有弹性件；

7、多个活塞，包括带阻尼孔活塞、环形活塞和复位活塞，其中所述带阻尼孔活塞设置在所述黏滞阻尼腔室内，所述环形活塞设置在所述液力惯容腔室内，并滑动套设在所述黏滞阻尼腔室上，所述复位活塞设置在所述自复位腔室内，并在其两侧与所述弹性件相抵接；

8、活塞杆件，其一端贯穿所述自复位腔室、液力惯容腔室和黏滞阻尼腔室，并在对应腔室内与所述复位活塞、环形活塞和带阻尼孔活塞连接固定。

9、在一些实施例中，还包括行程腔室，所述行程腔室套设在所述液力惯容腔室内，并在液力惯容腔室的所述一端与所述黏滞阻尼腔室连接，用于容纳所述活塞杆件的一端。

10、在一些实施例中，还包括行程活塞，所述行程活塞设置在所述行程腔室内，与所述活塞杆件的一端端部连接固定，并且所述行程活塞的直径小于所述行程腔室的内筒径。

11、在一些实施例中，所述阻尼液的粘度系数大于所述惯容液的粘度系数。

12、在一些实施例中，所述阻尼液选用有机硅油和/或硅基胶，所述惯容液选用水和/或航空液压油。

13、在一些实施例中，所述螺旋管缠绕设置在所述液力惯容腔室的外壁表面，或分离设置在所述液力惯容腔室的外部，并且所述螺旋管的内径为毫米级。

14、在一些实施例中，所述弹性件为碟簧组，所述碟簧组设有两组，两组所述碟簧组相对抵接设置在所述复位活塞的左右两侧。

15、在一些实施例中，所述带阻尼孔活塞与所述环形活塞同断面设置。

16、在一些实施例中，所述黏滞阻尼腔室的外周与所述液力惯容腔室的内壁之间设留有第一间隙，所述黏滞阻尼腔室与所述液力惯容腔室的所述另一端的内壁之间预留有第二间隙，并且所述第一间隙与所述第二间隙连通。

17、在一些实施例中，所述活塞杆件包括一连接主杆、多根连接副杆和环向连接板，所述连接主杆一端贯穿自复位腔室、液力惯容腔室和黏滞阻尼腔室，多根连接副杆环向设置在第一间隙内，其一端与环形活塞连接固定，另一端与环向连接板连接固定，所述环向连接板设置在第二间隙内，与所述连接主杆连接固定，并且所述环向连接板的直径小于所述液力惯容腔室的内径。

18、在一些实施例中，所述液力惯容腔室的外端以及所述活塞杆件的另一端均固定连接有销轴连接件。

19、本发明相对于现有技术的有益效果是：本发明提出一种适用于建筑结构的一体化并联式消能减震装置，该装置将黏滞腔室和惯容腔室组合为一体的并联式惯容阻尼器，并在长度方向连接自复位腔室，形成一种调谐黏滞质量减震装置，实现更好的质量增效和耗能增效能力，同时自复位腔室能够在震后带动活塞归位，回到初始平衡状态，有效降低震后结构出现的残余变形。

20、本发明在相同变形的情况下，由于惯容系统能够增大虚拟质量，能够起到力的放大作用，黏滞系统能够起到耗能的作用，二者相结合可以将能量耗散效果最大化。

21、本发明将黏滞阻尼腔室和液力惯容腔室一体并联设置，同等尺寸下具有更好的质量增效和耗能能力增效作用，可灵活布置在有害层间位移角较小的建筑结构中。

22、本发明沿并联式黏滞阻尼腔室和液力惯容腔室组合的一体腔室的一端连接自复位腔室，自复位腔室内的弹性件具有一定的初始预应力，当受的作用力大于弹性件初始预压力和黏滞阻尼力后，活塞杆件和腔室发生相对移动，整体阻尼减震装置开始工作耗能，当耗能结束后，弹性件将推动活塞复位，回到初始平衡状态继续进行地震耗能。

23、本发明通过在活塞杆件上增设连接主杆、多根连接副杆和环向连接板，很好地解决了一根活塞杆件同时与带阻尼孔活塞、环形活塞的连接问题，实现了黏滞阻尼腔室和液力惯容腔室的并联布置。

24、应当理解，本发明任一实施方式的实现并不意味要同时具备或达到上述有益效果的多个或全部。