[發明專利]一種半主動溫控調諧慣質阻尼器

有效

• 申請號: 201810699218.9
• 申請日: 2018-06-29
• 公開（公告）號: CN108729570B
• 公開（公告）日: 2019-03-05
• 發明（設計）人: 田利;高國棟
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: E04B1/98
• 分類號: E04B1/98;E04H9/02;E04H9/14
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 趙敏玲

本發明公開了一種半主動溫控調諧慣質阻尼器，該裝置由兩部分組成，分別是工作腔控溫部分和減振器主體部分。所述工作腔控溫部分包括溫度監控部分和溫度調節部分。所述的減振器主體部分包括SMA彈簧和與其相連的慣質阻尼器組成，所述的慣質阻尼器通過滾珠螺桿與SMA彈簧連接，滾珠螺桿通過軸承和螺母固定一個旋轉飛輪，所述的飛輪內部安裝多個擋板并放置多個質量球。本發明可通過將軸向運動轉化為旋轉運動的方式提高阻尼器的慣性力，在確保減振效果的前提下，減小了阻尼器的質量。還可通過改變溫度來實時的調整SMA彈簧的阻尼和剛度，使得阻尼器在較寬的頻域內有較穩定的工作性能，從而達到良好的減振效果。

技術領域

本發明屬于土木工程的振動控制領域，具體涉及一種半主動溫控調諧慣質阻尼器，主要應用于控制高層建筑和高聳結構的振動響應。

技術背景

現代高層建筑和高聳結構隨著社會的發展與進步變得越來越常見。高聳結構水平剛度較小，對風荷載和地震作用敏感，易產生較大的動力響應，為避免結構發生破壞甚至倒塌，高聳結構的安全穩定性問題受到了學者們的重視，與此同時，結構振動控制技術也逐漸發展起來。

質量調諧減振裝置(Tuned Mass Damper，簡稱“TMD”)是通過調節減振裝置的頻率與主結構相近，改變結構的共振特性，從而達到減小結構振動的目的。對于TMD而言，隨著質量比的增大結構的減振率逐漸增大，質量比在2％附近時減振效果良好。但對于輸電塔或其他高聳結構而言，結構本身質量較大，若取質量比為2％，則減振裝置的質量過大，會造成結構的初始變形，影響結構的性能。為了克服減振裝置質量過大這一弊端，有學者提出，采用調諧慣質阻尼器代替TMD，通過較小的質量塊實現較好的減振效果。調諧慣質阻尼器的原理是將裝置的實際質量放大，利用慣性力和調諧效應來實現減振的新型阻尼器裝置。

調諧慣質阻尼器在實際工程應用中，減振效果的優劣程度依賴其自振頻率與主體結構是否相調諧，且不能根據具體的外部激勵情況和結構響應實時調整自身的動力特性，因而不能保證最佳的減振效果。

發明內容

本發明目的是提供一種半主動調諧慣質阻尼器，旨在減小高層結構在風荷載及地震作用下的振動響應，達到耗能減振的目的。

為實現上述目的，本發明采用下述技術方案：

一種半主動調諧慣質阻尼器，該裝置由兩部分組成，分別是工作腔控溫部分和減振器主體部分；所述工作腔控溫部分包括溫度監控部分和溫度調節部分，其中溫度監控部分由溫度顯示器和與其相連的且設置在減振器主體部分內腔的溫度傳感器組成，所述的溫度調節部分由溫度調節器和與其相連的且與設置在減振器主體部分內腔的加熱器和微型制冷器組成；通過溫度調節器的內置開關選擇連通加熱器或微型制冷器工作；

所述的減振器主體部分包括一個矩形的密閉箱體和慣質阻尼器，所述的密閉箱體中其中兩個相對的側板之間安裝有與其相連的且水平設置的SMA彈簧；其中一個側板在所述的SMA彈簧作用下，可沿著所述的密閉箱體做往復直線運動；所述的慣質阻尼器包括旋轉飛輪、滾珠螺桿和螺母；所述的滾珠螺桿一端固定連接在可運動的側板上，所述螺母安裝在滾珠螺桿上，所述的螺母與旋轉飛輪固定連接；在所述的旋轉飛輪內部安裝有多個擋板并放置多個質量球。

進一步的，所述的減振器主體部分SMA彈簧水平分布有4根。

進一步的，所述的SMA彈簧的剛度和阻尼會隨溫度的變化而發生改變，從而可以實現智能控制阻尼器的頻率。

進一步的，所述的密閉箱體，一側連接慣質阻尼器，一側連接主體結構。

進一步的，所述的慣質阻尼器可以通過滾珠螺桿將水平運動轉化為旋轉運動，從而使飛輪旋轉運動。

進一步的，所述的飛輪內部裝有數個質量球，質量球隨飛輪運動，發生碰撞，起到耗能的作用。

進一步的，所述的質量球表面涂有粘彈性材料，增加碰撞的摩擦力，達到更好的耗能效果。