本實(shí)用新型屬于建筑、橋梁等土木工程消能減震技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種調(diào)諧質(zhì)量阻尼器。

背景技術(shù)：

隨著近年來經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)展，土木工程行業(yè)也取得了很多技術(shù)性突破。超高建筑、大跨橋梁和大跨空間結(jié)構(gòu)等如“雨后春筍”般出現(xiàn)。我國(guó)近年來經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅猛，世界上已建和在建的多數(shù)超高層建筑集中于我國(guó)的東部和東南部，很多還處于強(qiáng)風(fēng)或臺(tái)風(fēng)區(qū)域。這些結(jié)構(gòu)往往對(duì)動(dòng)力作用特別是風(fēng)荷載較為敏感。在風(fēng)荷載作用下會(huì)產(chǎn)生較大的位移或加速度，影響結(jié)構(gòu)的安全性和舒適性。對(duì)于普通的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，經(jīng)常是通過采用更大的構(gòu)件截面尺寸或更強(qiáng)的材料來抵抗動(dòng)荷載效應(yīng)。而這不僅是不經(jīng)濟(jì)的，還會(huì)增加結(jié)構(gòu)自重，影響建筑使用功能。因此，采用一般的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法來抵御結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)存在一定的弊端。

高層、特別是超高層建筑結(jié)構(gòu)由于自振周期長(zhǎng)、阻尼小，風(fēng)振效應(yīng)十分明顯。傳統(tǒng)上采用的增加結(jié)構(gòu)斷面的抗風(fēng)設(shè)計(jì)，不僅不經(jīng)濟(jì)，而且難以滿足建筑物剛度和舒適度要求。因此，通過設(shè)置附加控制裝置來減小結(jié)構(gòu)的風(fēng)振反應(yīng)已成為高層建筑發(fā)展的重要方向。調(diào)諧質(zhì)量阻尼器(Tuned Mass Damper，簡(jiǎn)稱TMD)控制系統(tǒng)因其不需要消耗外部能量，系統(tǒng)構(gòu)造簡(jiǎn)單，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的功能影響較小，由于對(duì)外部條件要求較低，便于安裝、維修和更換控制元件，而且與傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)相比，采用TMD作為結(jié)構(gòu)環(huán)境干擾的防御體系還可以降低工程建設(shè)投資。

現(xiàn)有技術(shù)及其缺點(diǎn)

調(diào)諧質(zhì)量阻尼器只有在最優(yōu)設(shè)計(jì)頻率附近才能達(dá)到最佳的減振效果，然而，由于工程振動(dòng)、施工誤差等因素的影響，被控結(jié)構(gòu)的實(shí)際固有頻率不可避免的與設(shè)計(jì)值出現(xiàn)偏差，這將導(dǎo)致調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的減振效果明顯下降甚至失效。因此必須實(shí)現(xiàn)調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的頻率可調(diào)。而現(xiàn)有的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高，不以利大范圍的推廣。

受到結(jié)構(gòu)空間等限制，調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的安裝方式主要分為懸掛式及落地式兩種，因此設(shè)計(jì)通用安裝形式的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器有利于現(xiàn)場(chǎng)安裝。

現(xiàn)有的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器只適用于控制加速度和振幅較小的對(duì)象，如果被控對(duì)象的振動(dòng)十分劇烈，引起調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的振動(dòng)超過了其初始?jí)嚎s量(拉伸量)，則調(diào)諧質(zhì)量阻尼器不能發(fā)揮作用。

現(xiàn)有的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的構(gòu)造型式只適用于控制單一的頻率，需要控制多個(gè)頻率需相應(yīng)的增加調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的數(shù)量，增大了工程成本。

因此，設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，減震效果好，安裝方便，適應(yīng)性強(qiáng)，價(jià)格低廉，使用壽命長(zhǎng)的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，具有廣闊的市場(chǎng)前景。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是：提供一種高適用性調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，可在降低裝置的造價(jià)、便于現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)頻率、可控制兩個(gè)不同頻率。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：

一種高適用性調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，其特征在于，所述阻尼器包括框架機(jī)構(gòu)、頻率調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、質(zhì)量塊、粘滯阻尼器，所述的質(zhì)量塊設(shè)置于頻率調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)內(nèi)，所述的頻率調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)設(shè)置于框架機(jī)構(gòu)內(nèi)，

所述粘滯阻尼器連接于質(zhì)量塊與頻率調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)之間；

所述阻尼器通過框架機(jī)構(gòu)安裝于被控主體結(jié)構(gòu)上；

所述框架機(jī)構(gòu)包括上連接板、下連接板、螺母和螺桿，螺桿下端與下連接板固定，螺桿上端通過螺母控制上連接板的上下位置。

所述頻率調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括底座和若干彈簧，由所述質(zhì)量塊隔離成上下兩層，分組成上彈簧、下彈簧，

所述框架機(jī)構(gòu)將質(zhì)量塊、底座、上彈簧、下彈簧和粘滯阻尼器約束在框架機(jī)構(gòu)內(nèi)；

上彈簧的上端與上連接板連接，其下端與質(zhì)量塊連接；

下彈簧的下端與下連接板連接，其上端與質(zhì)量塊連接；

質(zhì)量塊通過上彈簧和下彈簧約束在中間；質(zhì)量塊中心有一空心腔體，粘滯阻尼器放置于該空心腔體內(nèi)部。

所述的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，其特征在于，根據(jù)所需的安裝形式不同，減振控制裝置通過上連接板與被控主體結(jié)構(gòu)連接，懸吊在被控主體結(jié)構(gòu)下方；或者：通過下連接板與被控主體結(jié)構(gòu)連接，安放在被控主體結(jié)構(gòu)上方。

所述的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，其特征在于，所述質(zhì)量塊的形式有以下幾種：采用一整塊鋼坯；采用多塊鋼板疊加；采用鋼框架，內(nèi)部填充混凝土；或者采用鑄鋼。

所述的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，其特征在于，上彈簧和下彈簧的與質(zhì)量塊相連的一端，鑲嵌在質(zhì)量塊表面，或者鑲嵌在質(zhì)量塊內(nèi)部。

所述的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，其特征在于，通過調(diào)節(jié)螺桿和螺母，調(diào)節(jié)上質(zhì)量塊的位置，甚至更換上彈簧，實(shí)現(xiàn)調(diào)諧質(zhì)量阻尼器系統(tǒng)的頻率調(diào)節(jié)。

本實(shí)用新型的有益效果在于：本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，質(zhì)量塊可采用鋼坯等不同形式，降低了造價(jià)。通過上、下連接板，可適用于不同安裝形式的需求?？梢苑奖愕母鼡Q上彈簧，解決了調(diào)諧質(zhì)量阻尼器系統(tǒng)頻率難以調(diào)節(jié)的問題。多種工作模式，適用工況多，解決被控主體結(jié)構(gòu)的被控加速度大于重力加速度g，單個(gè)調(diào)諧質(zhì)量阻尼器系統(tǒng)控制兩個(gè)不同頻率的問題。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型阻尼器的軸測(cè)圖。

圖2為本實(shí)用新型阻尼器的內(nèi)部示意圖。

附圖標(biāo)注如下：

1：質(zhì)量塊 2：上彈簧 3：下彈簧 4：粘滯阻尼器 5：底座 6：下連接板 7：上連接板 8：螺母 9：螺桿

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案做進(jìn)一步說明。

如圖1、圖2所示：

一種高適用性調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，所述阻尼器包括上連接板、下連接板螺母、螺桿、質(zhì)量塊、底座、上彈簧、下彈簧和粘滯阻尼器(“粘滯阻尼器”結(jié)構(gòu)已屬于現(xiàn)有技術(shù))。

螺桿下端與下連接板固定，螺桿上端通過螺母控制上連接板的上下位置。上連接板、下連接板、螺母和螺桿形成一個(gè)框架將質(zhì)量塊、底座、上彈簧、下彈簧和粘滯阻尼器約束在框架內(nèi)。

上彈簧的上端與上連接板連接，其下端與質(zhì)量塊連接。

下彈簧的下端與下連接板連接，其上端與質(zhì)量塊連接。

質(zhì)量塊通過上彈簧和下彈簧約束在中間；質(zhì)量塊中心有一空心腔體，粘滯阻尼器放置于該空心腔體內(nèi)部；

根據(jù)所需的安裝形式不同，減振控制裝置可以通過上連接板與被控主體結(jié)構(gòu)連接，懸吊在被控主體結(jié)構(gòu)下方，也可以通過下連接板與被控主體結(jié)構(gòu)連接，安放在被控主體結(jié)構(gòu)上方。

根據(jù)質(zhì)量塊的重量、外形尺寸等區(qū)別，質(zhì)量塊的形式有以下幾種：采用一整塊鋼坯；采用多塊鋼板疊加；采用鋼框架，內(nèi)部填充混凝土；采用鑄鋼。

上彈簧和下彈簧的與質(zhì)量塊相連的一端，既可以鑲嵌在質(zhì)量塊表面，也可以鑲嵌在質(zhì)量塊內(nèi)部。

可以通過調(diào)節(jié)螺桿和螺母，輕松方便的調(diào)節(jié)上質(zhì)量塊的位置，從而可以方便的更換上彈簧，實(shí)現(xiàn)調(diào)諧質(zhì)量阻尼器系統(tǒng)的頻率調(diào)節(jié)。

上連接板可以通過螺母和螺桿調(diào)節(jié)彈簧的壓縮量，根據(jù)該壓縮量的不同以及上彈簧和下彈簧的設(shè)置，該調(diào)諧質(zhì)量阻尼器系統(tǒng)有以下幾種工作模式；

1、不設(shè)置上彈簧，上連接板通過螺母和螺桿固定在質(zhì)量塊上方，該減振控制裝置為最常見的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器系統(tǒng)。

2、設(shè)置上彈簧，上連接板通過螺母和螺桿壓縮上彈簧。上彈簧壓縮量大于其工作行程，則上彈簧與下彈簧空間關(guān)系串聯(lián)，調(diào)諧質(zhì)量阻尼器系統(tǒng)的剛度為二者相加，通過更換上彈簧可以改變調(diào)諧質(zhì)量阻尼器系統(tǒng)的頻率。

3、設(shè)置上彈簧，上連接板通過螺母和螺桿壓縮上彈簧。上彈簧壓縮量小于其最大工作行程。當(dāng)調(diào)諧質(zhì)量阻尼器系統(tǒng)的工作位移小于上彈簧的壓縮量，調(diào)諧質(zhì)量阻尼器系統(tǒng)的剛度為上彈簧與下彈簧相加；當(dāng)調(diào)諧質(zhì)量阻尼器系統(tǒng)的工作位移大于上彈簧的壓縮量，調(diào)諧質(zhì)量阻尼器系統(tǒng)向下運(yùn)動(dòng)的剛度為下彈簧剛度。這樣通過合理設(shè)計(jì)就可以實(shí)現(xiàn)控制兩個(gè)不同頻率的目的。

4、對(duì)于被控主體結(jié)構(gòu)的被控加速度大于重力加速度g，則必須設(shè)置上彈簧，且上連接板通過螺母和螺桿壓縮上彈簧和下彈簧，并保證上彈簧和下彈簧的初始?jí)嚎s量均大于最大工作行程。

本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，質(zhì)量塊可采用鋼坯等不同形式，降低了造價(jià)。通過上、下連接板，可適用于不同安裝形式的需求?？梢苑奖愕母鼡Q上彈簧，解決了調(diào)諧質(zhì)量阻尼器系統(tǒng)頻率難以調(diào)節(jié)的問題。多種工作模式，適用工況多，解決被控主體結(jié)構(gòu)的被控加速度大于重力加速度g，單個(gè)調(diào)諧質(zhì)量阻尼器系統(tǒng)控制兩個(gè)不同頻率的問題。