[發明專利]一種利用渦振耗能的調諧質量阻尼器

有效

• 申請號: 201610134739.0
• 申請日: 2016-03-10
• 公開（公告）號: CN105672518B
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發明（設計）人: 陳鑫;李愛群;張志強;王洪
• 申請（專利權）人: 蘇州科技學院
• 主分類號: E04B1/98
• 分類號: E04B1/98
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司32200
• 代理人: 曹毅

技術領域

本發明是一種用于工程結構振動控制的調諧減振裝置，用于地震作用或風荷載引起的動力響應控制，屬于建筑結構減振控制的技術領域，具體涉及一種利用渦振耗能的調諧質量阻尼器。

背景技術

隨著對土木工程結構抗振（震）安全性和舒適性要求的提高，采用結構振動控制技術的工程結構越來越多。調諧質量阻尼器（Tuned Mass Damper, TMD）系統是結構被動減振控制體系的一類，它由主結構和附加在主結構上的子結構組成。其中，子結構包括固體質量、彈簧減振器和阻尼器等，它具有質量、剛度和阻尼，通過改變質量或剛度調整子結構的頻率，使其盡量接近主結構的基本頻率或激勵頻率，當主結構受激勵而振動時，子結構就會產生一個與結構振動方向相反的慣性力作用在主結構上，使主結構的振動反應衰減并受到控制。子結構在減振控制過程中相當于一個阻尼器，所以把子結構稱為調諧質量阻尼器。

常用的TMD中質量由附加的質量塊提供，剛度由懸吊、彈簧、橡膠塊等方式提供，阻尼由粘滯阻尼或摩擦阻尼提供。在實際工程應用時，由于結構空間的限制，對TMD的工作空間有較高的要求，如何在較小的空間內完成TMD所有功能，成為設計的關鍵所在。為此，先后從減小剛度元件尺寸的角度出現了超低頻擺式調諧質量阻尼器及其實現方法(CN 104612279 A)、一種超低頻調頻質量阻尼器(CN 203626078 U)等裝置，從減小阻尼元件尺寸的角度出現了永磁式懸浮水平調諧質量阻尼器(CN 204098268 U)、擺式電渦流調諧質量阻尼器裝置(CN 103132628 A)等裝置，從TMD一體化的角度出現了一種剛度和阻尼一體化的水平全方向調諧質量阻尼器(CN 203769106 U)、一體式孔隙耗能環形調諧質量阻尼器(CN 104674968 A)等裝置。

當前的這些TMD中的阻尼形式主要采用了電磁、粘滯等原理，在采用粘滯阻尼原理中阻尼主要來源于流體中的孔隙耗能。本發明將利用細長彈性圓管在流動液體中易發生渦激共振的原理，開發一種利用渦激共振耗能的調諧質量阻尼器，從而為調諧質量阻尼器的設計提供另一種阻尼產生的方式。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術存在的問題，提供一種阻尼形式新穎、所需空間小、耐久性好、施工方便的利用渦振耗能的調諧質量阻尼器，由于將質量構件、剛度構件與阻尼構件在一個較小的空間內合理地整合在一起，極大地減小了TMD所需空間，同時，利用細長彈性體在液體中運動時時自身大幅度的振動變形來耗散TMD運動的能量，提供TMD所需的阻尼。

為實現上述技術目的，達到上述技術效果，本發明通過以下技術方案實現：

一種利用渦振耗能的調諧質量阻尼器，包括外殼，液缸，上質量塊，下質量塊，彈簧，細長彈性體和阻尼流體，所述阻尼器通過所述外殼與主結構連接，所述外殼與所述液缸連接，所述液缸內部設有所述細長彈性體，所述細長彈性體的兩端分別與所述上質量塊和所述下質量塊連接，所述液缸內注滿所述阻尼流體，所述上質量塊與所述下質量塊都與所述彈簧連接，所述質量塊與所述下質量塊統稱為質量塊。

進一步的，所述外殼由上蓋板，側壁和下蓋板組成，所述液缸由液缸蓋板和液缸側壁組成，所述細長彈性體為圓形截面，由防水外殼、剛度層和阻尼層組成。

進一步的，所述液缸蓋板與所述外殼的所述側壁牢固連接；質量塊通過彈簧與所述外殼的所述側壁連接。

優選的，所述質量塊提供質量，所述彈簧提供剛度。

進一步的，所述阻尼流體是物理參數能夠使所述細長彈性體發生渦激共振的液體。

進一步的，所述阻尼器的形狀可以根據需要設計為矩形或正方形等其他水平截面形式，所述阻尼器可以采用橡膠墊或其他方式提供剛度。

本發明的有益效果:

本發明利用渦振耗能調諧質量阻尼器具有阻尼形式新穎、所需空間小、耐久性好、施工方便等優點。采用了封閉式設計，滿足功能的同時，保證了TMD在安裝于外部時不受惡劣氣候的影響，從而可用于各種地區，并提高了TMD的耐久性及其功能輸出的穩定性；相較于其他TMD，利用了細長彈性體渦激共振時的大幅度變形耗散能量，提供阻尼，從而為TMD提供更新穎、有效、穩定的阻尼特性。該裝置能夠作為工程結構的TMD子系統，耗散地震、風等災害輸入到結構的能量，從而保證工程結構的安全。

附圖說明

圖1為本發明利用渦振耗能的調諧質量阻尼器的結構縱剖面構造示意圖；

圖2為本發明利用渦振耗能的調諧質量阻尼器的結構1-1剖面結構示意圖；

圖3為本發明利用渦振耗能的調諧質量阻尼器的2-2剖面結構示意圖；