[發明專利]一種多維調諧質量阻尼器

有效

• 申請號: 201610986712.4
• 申請日: 2016-11-09
• 公開（公告）號: CN106758765B
• 公開（公告）日: 2019-03-05
• 發明（設計）人: 陶天友;王浩;鄒仲欽
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: E01D19/00
• 分類號: E01D19/00;E04H9/02;E04B1/98
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 朱亮淞

本發明公開了一種多維調諧質量阻尼器，包括外部套筒、內部套筒、中心質量塊單元、豎向彈簧單元、豎向阻尼器單元、水平向彈簧單元、水平向阻尼器單元；所述中心質量塊單元通過水平向彈簧單元、水平向阻尼器單元及滾輪與內部套筒連接，所述內部套筒通過豎向彈簧單元、豎向阻尼器單元及滾輪與外部套筒連接，所述外部套筒與工程結構固定連接。本發明可實現結構的多維振動控制，適用于強風、車輛、地震等動力荷載作用下工程結構的減振控制。

技術領域

本發明涉及一種多維調諧質量阻尼器，可實現強風、車輛、地震等動力荷載作用下工程結構的多維減振控制。

背景技術

近年來，地震、強風等自然災害在世界范圍內日益頻繁，其所造成的損失也極其巨大。例如，2011年3月11日日本東京發生9級地震，同時引發了強烈海嘯與多次余震，造成日本全國15894人遇難，經濟財產損失極其巨大；2016年，強臺風尼伯特襲擊我國福建省，近地風速最大可達60m/s，造成福建省45.2萬人受災，900余間房屋倒塌，1.1萬間不同程度損壞，直接經濟損失達9億元。因此，建筑、橋梁等工程結構的抗風與抗震安全性成為了學術界與工程界密切關注的問題。對于大多數經過嚴密設計的工程結構而言，其在地震與強風荷載作用下通常不會發生直接破壞，但結構的大幅振動通常影響結構的舒適度、疲勞壽命等指標，因此結構振動控制已成為了當今土木工程領域的熱點研究方向。同時，車輛荷載作用下的橋梁振動控制也是其中的研究熱點。

在現代結構振動控制方式中，調諧質量阻尼器(Tuned Mass Damper，簡稱TMD)是國內外研究較早且較為有效的一種無能源被動控制措施，其原理在于：當主結構受激振動時，子結構(TMD的質量塊)將產生一個與主結構振動方向相反的慣性力，使得主結構動力響應衰減而達到減振控制的目標。由于TMD構造簡單、經濟、減振效果明顯，目前已被廣泛應用于工程結構的振動控制中，如臺北101大廈、上海中心大廈等高層建筑結構的風振控制。

在工程應用中，TMD只能用于控制單個方向某一階頻率的振動。因而當需要對結構多個方向的振動同時進行控制時，便需設置多個相互獨立的TMD裝置以控制結構不同方向的振動。然而，TMD在結構減振控制中的一個特點便是質量塊的質量越大，其減振效果越好。因此，采用多個相互獨立的TMD裝置進行結構多維振動控制時，無疑給結構增加了較大的恒載，甚至會嚴重影響主體結構的靜動力特性。為此，在不增加或少量增加TMD質量塊質量的基礎上，研發多維調諧質量阻尼器，對于強風、車輛、地震等動力荷載作用下工程結構的減振控制具有重要意義及價值。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種多維調諧質量阻尼器，可對強風、車輛、地震等動力荷載作用下工程結構的多維振動響應進行有效控制。

技術方案：為實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種多維調諧質量阻尼器，包括外部套筒、內部套筒、中心質量塊單元、豎向彈簧單元、豎向阻尼器單元、水平向彈簧單元、水平向阻尼器單元；所述中心質量塊單元通過水平向彈簧單元、水平向阻尼器單元及滾輪與內部套筒連接，所述內部套筒通過豎向彈簧單元、豎向阻尼器單元及滾輪與外部套筒連接，所述外部套筒與工程結構固定連接。

進一步的，所述中心質量塊單元中心設置有球形空洞，通過在球形空洞中填充不同密度的材料改變中心質量塊單元的質量，以適應水平、豎向TMD對質量塊質量的設計要求。

進一步的，所述中心質量塊單元置于內部套筒內，并與水平向彈簧單元、水平向阻尼器單元形成水平向TMD減振系統。

進一步的，所述中心質量塊單元水平方向一側通過至少一個水平向彈簧單元與內部套筒的內壁一側連接，所述中心質量塊單元水平方向另一側通過至少一個水平向阻尼器單元與內部套筒的內壁另一側連接，所述水平向彈簧單元與水平向阻尼器單元成對對稱布置，且所述中心質量塊單元的上、下表面通過滾輪分別與內部套筒的內壁上、下壁面貼合設置；所述中心質量塊單元位于內部套筒正中心。