[發明專利]一種基于慣容的三維結構減振體系及應用

在審

• 申請號: 202110187229.0
• 申請日: 2021-02-18
• 公開（公告）號: CN112982706A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 張瑞甫;張璐琦
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: E04B1/98
• 分類號: E04B1/98;E04H9/02
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 吳文濱

本發明涉及一種基于慣容系統的三維結構減振體系及應用，所述減振體系設于減振結構內，所述減振體系包括水平向慣容減振系統和/或豎向慣容減振系統，所述水平向慣容減振系統包括水平安裝的水平向慣容器、水平向耗能元件和水平向彈簧，所述水平向慣容器、水平向耗能元件和水平向彈簧采用拓撲連接方式進行連接，所述豎向慣容減振系統包括豎向懸掛安裝的豎向慣容器、豎向耗能元件、至少一個豎向彈簧和調諧質量塊，所述豎向慣容器、豎向耗能元件、豎向彈簧和調諧質量塊采用拓撲連接方式進行連接。與現有技術相比，本發明利用慣容系統增效耗能與雙端點靈活調諧優勢，通過水平與豎向減振系統配合使用，實現結構的三維減振控制。

技術領域

本發明屬于振動控制領域，具體涉及一種基于慣容的三維結構減振體系及應 用。

背景技術

中國是世界上地震災害最嚴重的國家之一，近年來中國多發地震，對生命和 財產造成極大災難。減輕地震災害帶來的影響，通過防災減災科學保護人民生命與 財產安全意義重大。地震動可以理解為由水平分量和豎直分量組成，大多數情況下 的結構抗震設計只需要考慮水平地震作用，豎向地震作用的影響僅在少數情況下需 要考慮。然而對于依賴自重維持穩定的結構物、高烈度震中區結構、對豎向地震動 敏感的高聳結構、隔震結構及大跨空間結構而言，豎向地震作用會對結構的響應、 抗震能力和易損性等產生不容忽視的影響。在對真實地震動的分析中已經獲得了不 少豎向分量較大的地震動記錄，基于地震災害的調查也已經發現明顯由豎向地震作 用導致的結構損傷和破壞。

隨著社會經濟的快速發展和城市區域的不斷擴大，城市軌道交通得到了迅速 的發展。但隨之而來的是城市軌道交通的車站和檢修庫不可避免地占用了較多的土 地資源，為了節約土地資源提高經濟效率，在城市軌道交通的車站和檢修庫上方加 蓋樓房進行物業開發成為了應對這種情況的有效措施，但這樣的樓房物業會面臨下 部列車運行所帶來的振動問題。振動對精密儀器、機械設備的影響是不可忽視的， 振動是降低這類儀器、設備性能的一個重要來源。對于精密加工、精密測量產生不 良影響的主要是0.5-70Hz內的微幅低頻振動，而車輛行駛過程中振動的能量主要 分布在0-200Hz的頻率范圍，尤其以0.5-25Hz頻帶范圍內的能量最為集中。

現有豎向減振裝置質量成本過大，不便于安裝和維護，如何應用于實際工程 成為了問題；同時傳統消能減振裝置由于豎向安裝耗能效率不高，性能不足。研發 新型、高效的結構減振系統成為結構三維振動控制的關鍵。目前，慣容已經逐漸被 相關研究者用于結構的振動控制相關研究中，但這類研究主要集中于水平向減隔 振。慣容系統的增效機理可以實現高效減震，為研究結構豎向減震理論、發展結構 三維減震技術、滿足結構抗震韌性要求提供新的思路。盡管已經通過對單自由度結 構的研究了解了其特殊的力學特性，然而其表觀質量增效機理仍未得到深刻揭示， 其在三維動力作用下的結構振動控制機制尚未研究。針對基于慣容的結構三維振動 控制技術與裝置，有學者提出慣容和摩擦擺支座、橡膠支座安裝在隔振層內的三維 隔振裝置，這類裝置仍存在隔振效果較不理想的情況。

發明內容

本發明的目的就是提供一種基于慣容系統的三維結構減振體系和應用，利用 慣容增效耗能優勢，通過水平與豎向減振系統配合使用，實現結構的三維減振控制。

本發明的目的通過以下技術方案實現：

一種基于慣容的三維結構減振體系，所述減振體系設于減振結構內，所述減振 體系包括水平向慣容減振系統和/或豎向慣容減振系統，所述水平向慣容減振系統 包括水平安裝的水平向慣容器、水平向耗能元件和水平向彈簧，所述水平向慣容器、 水平向耗能元件和水平向彈簧采用拓撲連接方式進行連接，所述豎向慣容減振系統 包括豎向懸掛安裝的豎向慣容器、豎向耗能元件、至少一個豎向彈簧和調諧質量塊， 所述豎向慣容器、豎向耗能元件、豎向彈簧和調諧質量塊采用拓撲連接方式進行連 接。水平向慣容減振系統設置在具有水平向減振需求的減振結構內，并通過結構減 振設計確定安裝位置進行水平層間安裝，控制結構水平向動力響應，豎向慣容減振 系統設置在具有豎向減振需求的減振結構內，并通過結構減振設計確定安裝位置進 行豎向懸掛安裝，以控制結構豎向動力響應。