[发明专利]一种利用涡振耗能的调谐质量阻尼器

说明书

技术领域

本发明是一种用于工程结构振动控制的调谐减振装置，用于地震作用或风荷载引起的动力响应控制，属于建筑结构减振控制的技术领域，具体涉及一种利用涡振耗能的调谐质量阻尼器。

背景技术

随着对土木工程结构抗振（震）安全性和舒适性要求的提高，采用结构振动控制技术的工程结构越来越多。调谐质量阻尼器（Tuned Mass Damper, TMD）系统是结构被动减振控制体系的一类，它由主结构和附加在主结构上的子结构组成。其中，子结构包括固体质量、弹簧减振器和阻尼器等，它具有质量、刚度和阻尼，通过改变质量或刚度调整子结构的频率，使其尽量接近主结构的基本频率或激励频率，当主结构受激励而振动时，子结构就会产生一个与结构振动方向相反的惯性力作用在主结构上，使主结构的振动反应衰减并受到控制。子结构在减振控制过程中相当于一个阻尼器，所以把子结构称为调谐质量阻尼器。

常用的TMD中质量由附加的质量块提供，刚度由悬吊、弹簧、橡胶块等方式提供，阻尼由粘滞阻尼或摩擦阻尼提供。在实际工程应用时，由于结构空间的限制，对TMD的工作空间有较高的要求，如何在较小的空间内完成TMD所有功能，成为设计的关键所在。为此，先后从减小刚度元件尺寸的角度出现了超低频摆式调谐质量阻尼器及其实现方法(CN 104612279 A)、一种超低频调频质量阻尼器(CN 203626078 U)等装置，从减小阻尼元件尺寸的角度出现了永磁式悬浮水平调谐质量阻尼器(CN 204098268 U)、摆式电涡流调谐质量阻尼器装置(CN 103132628 A)等装置，从TMD一体化的角度出现了一种刚度和阻尼一体化的水平全方向调谐质量阻尼器(CN 203769106 U)、一体式孔隙耗能环形调谐质量阻尼器(CN 104674968 A)等装置。

当前的这些TMD中的阻尼形式主要采用了电磁、粘滞等原理，在采用粘滞阻尼原理中阻尼主要来源于流体中的孔隙耗能。本发明将利用细长弹性圆管在流动液体中易发生涡激共振的原理，开发一种利用涡激共振耗能的调谐质量阻尼器，从而为调谐质量阻尼器的设计提供另一种阻尼产生的方式。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的问题，提供一种阻尼形式新颖、所需空间小、耐久性好、施工方便的利用涡振耗能的调谐质量阻尼器，由于将质量构件、刚度构件与阻尼构件在一个较小的空间内合理地整合在一起，极大地减小了TMD所需空间，同时，利用细长弹性体在液体中运动时时自身大幅度的振动变形来耗散TMD运动的能量，提供TMD所需的阻尼。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种利用涡振耗能的调谐质量阻尼器，包括外壳，液缸，上质量块，下质量块，弹簧，细长弹性体和阻尼流体，所述阻尼器通过所述外壳与主结构连接，所述外壳与所述液缸连接，所述液缸内部设有所述细长弹性体，所述细长弹性体的两端分别与所述上质量块和所述下质量块连接，所述液缸内注满所述阻尼流体，所述上质量块与所述下质量块都与所述弹簧连接，所述质量块与所述下质量块统称为质量块。

进一步的，所述外壳由上盖板，侧壁和下盖板组成，所述液缸由液缸盖板和液缸侧壁组成，所述细长弹性体为圆形截面，由防水外壳、刚度层和阻尼层组成。

进一步的，所述液缸盖板与所述外壳的所述侧壁牢固连接；质量块通过弹簧与所述外壳的所述侧壁连接。

优选的，所述质量块提供质量，所述弹簧提供刚度。

进一步的，所述阻尼流体是物理参数能够使所述细长弹性体发生涡激共振的液体。

进一步的，所述阻尼器的形状可以根据需要设计为矩形或正方形等其他水平截面形式，所述阻尼器可以采用橡胶垫或其他方式提供刚度。

本发明的有益效果:

本发明利用涡振耗能调谐质量阻尼器具有阻尼形式新颖、所需空间小、耐久性好、施工方便等优点。采用了封闭式设计，满足功能的同时，保证了TMD在安装于外部时不受恶劣气候的影响，从而可用于各种地区，并提高了TMD的耐久性及其功能输出的稳定性；相较于其他TMD，利用了细长弹性体涡激共振时的大幅度变形耗散能量，提供阻尼，从而为TMD提供更新颖、有效、稳定的阻尼特性。该装置能够作为工程结构的TMD子系统，耗散地震、风等灾害输入到结构的能量，从而保证工程结构的安全。

附图说明

图1为本发明利用涡振耗能的调谐质量阻尼器的结构纵剖面构造示意图；

图2为本发明利用涡振耗能的调谐质量阻尼器的结构1-1剖面结构示意图；

图3为本发明利用涡振耗能的调谐质量阻尼器的2-2剖面结构示意图；