[發明專利]新型半主動復合調諧阻尼器

在審

• 申請號: 201910248717.0
• 申請日: 2019-03-29
• 公開（公告）號: CN110295685A
• 公開（公告）日: 2019-10-01
• 發明（設計）人: 韓淼;姜浩;杜紅凱
• 申請（專利權）人: 北京建筑大學
• 主分類號: E04B1/98
• 分類號: E04B1/98;E04H9/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種控制結構振動、減小風荷載和地震作用下結構響應的新型半主動復合調諧阻尼器。包括缸箱，角鋼連接裝置，連接鋼管，耗能阻尼液，十字形金屬板，球鉸，伺服控制系統。本發明提出一種球鉸體系，適應風和地震作用方向的隨機性，可實現三級減振。第一級減振利用阻尼液調頻和阻尼液與十字型金屬板的摩擦力與碰撞力。第二級減振利用球鉸轉動，十字金屬板參與擺動形成質量調諧，十字形金屬板自身的慣性力提供了更大的減振作用。第三級減振利用伺服系統進行控制，作動器的單向力通過球鉸體系轉變成與地震的作用方向相反的力，作用于十字形金屬板上，加大減振效果。

技術領域

本發明涉及土木工程結構消能減震技術領域，具體涉及一種控制結構振動、減小風荷載和地震作用下結構響應的新型半主動復合調諧阻尼器。

背景技術

在風荷載和地震作用下，高層高聳結構的側向變形控制十分困難，該問題得到了相關專家的廣泛重視。經過大量的實踐證實，質量調諧阻尼器(TMD)是一種非常有效的減振控制裝置，通過對側向剛度、質量塊及阻尼參數進行合理的設定，可以極大的減小結構的側向振動，并能減小結構承受的水平剪力。

近年來，質量調諧阻尼器作為一種消能減振的裝置得到越來越廣范的應用，配置在建筑主體結構的特定部位，能夠改變主體結構振動的固有周期，從而使結構避開振動的共振區域，或者施加反向作用力作用于主體結構，減小結構主體的振動。但是TMD系統需要很大的慣性質量，往往需要額外的空間，不利于結構空間的使用，且存在啟動滯后的問題。

液體質量調諧阻尼器，通過地震作用下液體的質量慣性產生與結構振動方向相反的動水壓力，使主體結構的振動減小，但其使用會受到工程條件的限制。

半主動控制的減震體系以被動控制為主，以主動控制為輔，施加一部分外力或者是改變結構的參數和工作狀態，從而減小結構振動。半主動控制和主動控制一樣也需要結構響應的實時監測和反饋，然后在根據需要由半主動控制系統來減小結構的振動反應。

發明內容:

本發明是一種工作和運行效率高、減震耗能效果好、適應性強的質量調諧與液體調諧相結合的半主動復合調諧阻尼器。

本發明采用的技術方案的特征在于：一種帶伺服控制系統的質量調諧與液體調諧相結合的半主動控制復合阻尼器，包括箱體，角鋼連接裝置，連接鋼管，耗能阻尼液，十字形金屬板，球鉸，伺服控制系統。

所述的十字形金屬板(3)與大直徑球鉸(5)通過桿件連接。所述的十字形金屬板(3)沿十字中心成中心對稱，防止出現較大的偏心力，并且金屬板有一定的厚度提供必要的質量，從而提供慣性力。所述的十字形金屬板(3)帶有大小均勻的蜂窩孔，蜂窩孔的形狀可以是圓形、方形或多邊形，蜂窩孔的分布也可以是圓形或方形，具體的形狀和分布位置由計算確定，以使金屬板與穿過蜂窩孔的阻尼液(2)之間有足夠大的摩擦力，來增加裝置的耗能能力。

所述的球鉸體系如圖(3),由兩個球鉸(4)與一個大直徑球鉸(5)組成。大直徑球鉸(5)外殼由鋼管(11)固定，大直徑球鉸(5)內球可以沿任意方向轉動。球鉸由不銹鋼制作，能夠防止在空氣中發生腐蝕。通過球鉸體系將豎向主動作用力轉變成轉動作用力，球鉸是萬向球鉸可以在任意方向轉動，十字形金屬板(3)也可以在任意方向轉動。當振動發生時，振動方向可能是任意方向，十字金屬板會在振動方向擺動，球鉸體系會增大十字金屬板的擺動但不會改變轉動方向。

所述的耗能阻尼液(2)為粘滯性液體，其減振包括兩個方面，其一，阻尼液(2)與蜂窩孔之間存在較大的阻尼力，具體材料由實驗確定。其二，阻尼液(2)的高度超過十字型金屬板上邊緣，阻尼液(2)不充滿整個箱體(1)，在結構振動過程中阻尼液(2)發生擺動起到調諧作用,，如圖(2)。