[發(fā)明專利]可調(diào)擺動式調(diào)諧質(zhì)量阻尼器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910082220.2
• 申請日: 2009-04-17
• 公開（公告）號: CN101545290A
• 公開（公告）日: 2009-09-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙均;趙博堯
• 申請（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: E04B1/98
• 分類號: E04B1/98
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 張 慧

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明為一種可調(diào)擺動式調(diào)諧質(zhì)量阻尼器(Adjustable?Pendulum?TunedMass?Damper，簡稱APTMD)，屬于工程結(jié)構(gòu)振動控制技術(shù)領(lǐng)域，主要用于建筑結(jié)構(gòu)工程、土木結(jié)構(gòu)工程。

背景技術(shù)

隨著社會的發(fā)展，建筑物樓蓋結(jié)構(gòu)的跨度不斷加大，而高強材料和新結(jié)構(gòu)形式的采用使樓板厚度可以減小，加之建筑物使用功能及內(nèi)部設(shè)施的變化，致使由人行走或其他活動等因素產(chǎn)生的樓蓋振動所引起的舒適度問題日益突出，會給使用者帶來不適感，降低環(huán)境質(zhì)量，影響工作效率，因而引起國內(nèi)外日益廣泛的關(guān)注。

目前解決此問題可供選擇的合理方法非常有限。在原理上，采用安裝調(diào)諧質(zhì)量阻尼器(Tuned?Mass?Damper，簡稱TMD)來控制樓蓋結(jié)構(gòu)振動是合理且有效的，但在實際使用上往往不易實現(xiàn)。至少有兩方面的問題：

1、傳統(tǒng)構(gòu)造形式的TMD豎向尺寸大，對不設(shè)置設(shè)備層的一般樓蓋來說，沒有足夠的安裝空間；

2、樓蓋在使用中的實際荷載等參數(shù)與設(shè)計取值往往有較大差別，這會使根據(jù)后者設(shè)定參數(shù)的TMD失調(diào)，降低預(yù)期減振效果。

我國尚未見到解決這些問題的技術(shù)。國外近年有學(xué)者提出一種新構(gòu)造形式的TMD——擺動式調(diào)諧質(zhì)量阻尼器(Pendulum?Tuned?Mass?Dampers，簡稱PTMD)，以解決上述第1個問題，且經(jīng)研究表明其豎向尺寸較小，可以安裝在架空地板中，進行樓蓋減振。但PTMD采用的質(zhì)量塊均勻分布于其底座的全部范圍，使其發(fā)揮作用的效率低，而且一旦設(shè)定了質(zhì)量和彈簧剛度，則PTMD參數(shù)固定，難以解決上述第2方面的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服了TMD和PTMD的上述不足，提出了一種可調(diào)擺動式調(diào)諧質(zhì)量阻尼器(APTMD)。該調(diào)諧質(zhì)量阻尼器通過合理改進構(gòu)造形式，不但使其豎向尺寸較小，能夠安裝于一般建筑物樓蓋，而且使質(zhì)量塊發(fā)揮更高的效率，并在安裝后能根據(jù)樓蓋實際受力情況的需要，在較寬范圍內(nèi)調(diào)節(jié)其參數(shù)，達(dá)到最佳減振效果。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案：本發(fā)明作為附加在樓蓋上的一個子結(jié)構(gòu)體系，由質(zhì)量塊、底座、阻尼器、滑道、連接件、彈簧、鉸鏈支座組成。其構(gòu)造形式為：APTMD底座在長度方向上的兩端，一端(首端)與樓蓋鉸接，另一端(末端)通過阻尼器與樓蓋連接。在底座沿長度方向上的兩側(cè)的中部附近各設(shè)一個彈簧與樓蓋連接，彈簧與樓蓋和底座的具體連接方式為：底座沿長度方向上的兩側(cè)分別設(shè)有邊框連接件，與邊框連接件對應(yīng)的樓蓋處設(shè)有樓蓋連接件，所述的邊框連接件和樓蓋連接件上沿底座長度方向上均開有滑道，彈簧的上下兩端分別設(shè)置于邊框連接件和樓蓋連接件上的滑道中，彈簧能夠沿著滑道滑動，位置調(diào)節(jié)好后能夠定位。

質(zhì)量塊固定于底座內(nèi)，分布于底座的局部范圍或全部范圍(優(yōu)先置于末端附近)。

所述的底座的構(gòu)造形式為由邊框制成的矩形邊框底座，由金屬材料制成的質(zhì)量塊固定于邊框內(nèi)。

所述的底座的構(gòu)造形式為由矩形邊框和內(nèi)框制成的底座，邊框與樓蓋相連接，內(nèi)框固定在邊框上將邊框沿其長度方向分隔成若干部分。質(zhì)量塊為混凝土板，固定于邊框和內(nèi)框圍成的范圍內(nèi)。

APTMD附加于樓蓋的工作原理是：當(dāng)樓蓋由人行走或其他活動等因素的激勵產(chǎn)生振動時，質(zhì)量塊也隨之作慣性運動；經(jīng)合理選用APTMD參數(shù)及調(diào)節(jié)質(zhì)量塊和彈簧位置，使其頻率調(diào)諧到與樓蓋自振頻率、激勵頻率達(dá)到某種關(guān)系，此時，APTMD將通過彈簧、阻尼器向樓蓋施加反方向作用力來部分抵消上述輸入結(jié)構(gòu)的擾動力，并通過阻尼器消能，使樓蓋的振動反應(yīng)減小。

APTMD的優(yōu)點是：

1)APTMD為采用擺動式構(gòu)造形式的TMD，其自身的豎向尺寸對安裝空間要求較小，可以設(shè)置于吊頂或架空地板內(nèi)；

2)APTMD采用質(zhì)量塊分布范圍和彈簧位置均可調(diào)節(jié)的雙調(diào)節(jié)構(gòu)造措施，使其在安裝以后，可根據(jù)樓蓋實際受力情況的需要，在較寬范圍內(nèi)實現(xiàn)對APTMD參數(shù)的調(diào)節(jié)，以發(fā)揮最佳減振效果；

3)APTMD的質(zhì)量塊優(yōu)先設(shè)置于APTMD底座末端的局部范圍，可以比分布于全部范圍發(fā)揮更高的減振效率；

4)阻尼器連接在APTMD底座的末端，可以提供最大的阻尼力。

本發(fā)明能夠有效地減小樓蓋由人行走或其他活動等因素產(chǎn)生的振動，有利于使高強材料和新結(jié)構(gòu)形式發(fā)揮出優(yōu)勢，建造跨度大、厚度小并滿足舒適度要求的樓蓋結(jié)構(gòu)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明APTMD質(zhì)量塊采用鋼塊時的構(gòu)造示意側(cè)視圖；

圖2是本發(fā)明APTMD質(zhì)量塊采用鋼塊時的構(gòu)造示意俯視圖；

圖3是本發(fā)明APTMD質(zhì)量塊采用混凝土板時的構(gòu)造示意側(cè)視圖；