[发明专利]一种带卡槽的三维调谐质量阻尼器装置

说明书

技术领域

    本发明涉及一种带卡槽的三维调谐质量阻尼器，属于风振控制和抗震、减震技术领域。

背景技术

结构被动控制是国内外研究最早应用最多的一种振动控制方式。从目前的状况来看，结构被动控制在理论上和应用上都取得了很多成果。被动控制不需要外部能源，它的原理是在结构某些部位安装隔震或其他消能装置，通过自身耗能来降低地震反应的控制方式。由于被动控制具有造价低廉，构造简单，易于维护且无需外部能源支持等优点，在土木工程界得到了广泛的关注且广泛应用在实际工程中。被动控制主要包括基础隔震、消能减震和被动调谐减震。

调谐质量阻尼器作为一种发展成熟的被动控制技术，当结构在外激励作用下产生振动时，带动调谐质量阻尼器系统一起振动，调谐质量阻尼器系统相对运动产生的惯性力反作用到结构上，调谐这个惯性力，使其对结构振动产生控制作用，从而达到减小振动反应的目的。由于调谐质量阻尼器其构造简单，易于维护和无需外界能量支持等特点，己经成功的在房屋建筑及大跨桥梁中用于减小风振及地震作用。

目前工程调谐质量阻尼器控制多为一个调谐质量阻尼器控制一个频率且在一个方向。即为有多少个方向振动用多少种类型调谐质量阻尼器，工程应用不太方便，调谐质量阻尼器系统造价高。多调谐质量阻尼器系统振动控制，只是将调谐质量阻尼器系统多个化，增加了控制频率的宽度，而控制方向还是同一方向。能否设计一种装置系统代替多个调谐质量阻尼器、节省造价、方便快捷的实现多个方向的振动控制一直是一个工程难题。

发明内容

本发明的目的在于针对已有技术存在的缺陷，提供一种带卡槽的三维调谐质量阻尼器，使阻尼器能控制结构多个方向振动，充分发挥阻尼器的控制作用。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种带卡槽的三维调谐质量阻尼器，包括外部套筒、外部底板、上部卡板、上部可调质量块、下部可调质量块、上部卡槽外环、上部卡槽内环、下部卡槽外圈、下部卡槽内圈、水平弹簧、竖向弹簧、水平阻尼器和竖向阻尼器；所述的水平弹簧和水平阻尼器以径向安置而两端分别与外部套筒和上部卡槽外环螺栓连接；上部卡板在上部卡槽外环的下面，上部卡槽外环与上部卡槽内环为光滑接触；上部卡槽内环与上部可调质量块螺栓连接；上部卡槽外环与上部卡板光滑接触；上部可调质量块与下部卡槽内圈螺栓连接；下部卡槽内圈与下部卡槽外圈光滑接触；下部可调质量块与下部卡槽外圈螺栓连接；竖向弹簧和竖向阻尼器竖直安置而两端分别与下部可调质量块和外部底板螺栓连接。

所述所述上部卡槽外环是一个外环内有四个竖直方向弧形卡片与上部卡槽内环上的四个竖直方向弧形卡槽光滑接触插配。

所述下部卡槽外圈的内壁上有两个环形的凹槽，与下部卡槽内圈的外壁上的环形凸环相光滑接触插配。

所述四个竖向弹簧周向均布而中心处为一个竖向阻尼器。

本装置工作原理如下：

地震或振动方向为水平任意方向时，上部可调质量块、上部卡槽内环、上部卡槽外环一起在水平任意方向运动，上部卡槽外环带动水平弹簧与水平阻尼器产生水平运动，上部可调质量块带动下部卡槽内圈在下部卡槽外圈的槽道内光滑运动，从而实现对此方向的振动控制。

地震或振动方向为竖向时，下部可调质量块、下部卡槽外圈、下部卡槽内圈一起在竖向运动，下部可调质量带动竖向弹簧与竖向阻尼器产生竖向运动，下部卡槽内圈带动上部可调质量块及上部卡槽内环在上部卡槽外环的槽道内光滑运动，从而实现对此方向的振动控制。

由以上各种情况，当建筑结构产生某一方向振动时，装置会相应的某一方向的调谐质量阻尼器装置工作，各方向质量块可重复利用，而且不会对其他方向产生附带影响，从而达到对建筑结构的多向振动的准确控制。

带卡槽的三维调谐质量阻尼器工作状态:设上部可调质量块与上部卡槽内环总质量为M₁，上部卡槽外环质量为M₁^'；下部可调质量块及下部卡槽外圈总质量为M₂，下部卡槽内圈质量为M₂^'。