[发明专利]一种悬吊式的调频质量阻尼器

说明书

技术领域

本发明涉及一种大跨桥梁和楼(屋)盖竖向振动响应的减振装置，尤其涉及一种悬吊式的质量阻尼器。

背景技术

随着经济和城市建设发展的需要，建筑物和桥梁的跨度和规模越来越大，其中有代表性的是体育、会议展览和机场建筑以及大跨桥梁。近几年建筑设计施工技术发生了很大变革，计算方法的进步、轻质高强材料的使用使得结构体系变得更轻、更柔、阻尼更小，而设计趋势是用最小重量的结构系统来跨越较长的跨度，这样就降低了结构的刚度和阻尼，使得大跨桥梁和楼(屋)盖的自振频率与风和人行活动荷载频率比较接近，导致竖向振动响应较大，影响结构的安全和正常使用，也容易导致结构的耐久性降低。此外，振动往往超过人体舒适度的要求，常常会给人们带来不适感，导致使用者出现紧张甚至恐慌心理，降低了工作环境质量，影响了工作效率。这些问题的存在，将直接导致结构适用性能的降低。传统的设计方法，基本上通过改变结构的刚度和结构型式，提高结构的频率降低结构的振动；但从技术经济、美观和空间利用的角度看，在很多情况下这是不合理的。相反采用调频质量阻尼器的减振方法来解决上述问题，则是一种经济和合理的解决方法。

调频质量阻尼器式应用最早的结构被动控制装置之一，是由弹簧、阻尼器和质量块组成的振动系统。当主结构在外激励作用下产生振动时，带动调频质量阻尼器一起振动，其产生的惯性力反作用到结构上，其阻尼也发挥消能作用，使主结构的振动反应衰减并受到控制。其优点是简洁、可靠、有效以及低成本。

目前，利用调频质量阻尼器对结构进行减振控制进行了大量的理论分析和试验研究，同时调频质量阻尼器已被广泛地应用土木工程的结构振动控制中。但是，这些研究和应用主要集中在利用调频质量阻尼器控制结构在地震和风作用下的水平振动，控制结构的竖向振动的研究和应用较少；而且所应用的调频质量阻尼器均为被动装置，不可调节，无法调节自身的频率，耗能能力较差，也无法完全消除阻尼器内摩擦力的不利影响。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种能够高效耗能并能消除阻尼器内摩擦力的悬吊式的可控型调频质量阻尼器。

技术方案：本发明所述的悬吊式的调频质量阻尼器，包括弹簧、质量块和粘滞流体阻尼器，所述质量块通过弹簧和粘滞流体阻尼器悬吊在悬梁或上顶板上，所述粘滞流体阻尼器的阻尼系数随着粘滞流体阻尼器位移的变化而变化。

本发明中所述粘滞流体阻尼器的阻尼系数变化，可以通过如下方案实现：所述粘滞流体阻尼器主要由密封的缸筒、穿过所述缸筒可上下滑动的导杆和固定在导杆上的活塞构成，所述活塞上设置有半径不变的阻尼通道，阻尼长棒设置在所述缸筒内，并穿过所述活塞上的阻尼通道，所述活塞移动到不同位移时，对应的阻尼长棒的半径不等，从而调整阻尼孔半径R大小变化，进而导致阻尼系数变化。

本发明通过活塞和特别设计的阻尼棒共同控制阻尼孔的大小：在活塞运动的行程中，距离中心点一定距离范围内，阻尼孔设置的比较大；当活塞运动到距离中心点该距离范围以外时则变化为另一种小孔径。在两段行程内各需要多大的阻尼力，均可通过预先设定每段行程范围内的孔径大小，从而可控制该段行程内的阻尼及最大阻尼力。

所述粘滞流体阻尼器的导杆上端为耳环，所述耳环通过外罩法兰和轴球头与所述上顶板连接；所述粘滞流体阻尼器的导杆下端插入质量块中，并可自由滑动；套在导杆外部的缸筒的下端与所述质量块固定连接。

所述弹簧的两端分别通过螺栓与所述悬梁(或上顶板)和所述质量块连接。为了防止受到侧向力时弹簧出现的左右摇摆，甚至发生失控和倾覆等现象，在所述弹簧内部设置导向装置，所述导向装置由导向杆和导向套组成。

为了可以任意改变弹簧的工作圈数，调整弹簧的刚度，消除由于计算或施工等方面的原因所造成的结构实际频率与计算频率不一致的影响，在所述弹簧上设置刚度调节板，所述刚度调节板通过定位螺栓固定在所述导向套上。