[发明专利]一种水平双向双重调谐颗粒减振器

说明书

本发明公开了一种水平双向双重调谐颗粒减振器，结合双重调谐质量阻尼器及颗粒阻尼器的优点，并加以改进，通过十字万向铰、钢索、抗弯钢板、预埋钢板、钢索铰接接头、轴螺栓及固定钢板将钢筋混凝土容器与主体结构连接实现一重调频，并通过万向铰摩擦片进行耗能，通过调节钢索及抗弯钢板的长度，实现对建筑结构水平双向不等向的调频；通过在钢筋混凝土容器内放置颗粒阻尼，颗粒群在椭球型容器内来回摆动实现第二重调谐，颗粒群在容器内碰撞、摩擦消耗结构动能，通过调节椭球型容器长半轴及短半轴的大小实现二重调频的非等向性。本发明构造简单，调频范围广，具有更好的减震效果。

技术领域

本发明涉及一种水平双向双重调谐颗粒减振器，属于土木结构(包括高层建筑、高耸结构和桥梁结构等)减震及抗风技术领域。

背景技术

调频减振技术通过附加具有质量、刚度和阻尼的减振装置，调节减振装置的自振频率使其尽量接近主结构的受控频率，当主结构振动时，减振装置会给主结构作用一个与其振动方向相反的惯性力，同时利用减振装置的阻尼耗散结构的能量，从而减轻主结构的振动反应。常用的调谐减振装置主要包括调谐质量阻尼器(TMD)和调谐液体阻尼器(TLD)，常用的调谐减振装置以其对原结构改动小、机理明确、造价低、施工简单及减震效果显著等特点得到广泛应用。颗粒阻尼器作为一种新型的被动消能减震装置，具有减振效果好、布置灵活、造价低廉、使用寿命长且具有耗能与调谐功能的综合型阻尼器，逐渐成为土木领域的研究热点。

传统被动控制装置调谐质量减震系统及多重调谐质量阻尼器目前存在以下不足：调谐质量系统减震频带窄，往往只能对结构某一频率下振动的减震效果较好，且其减振控制效果会随着其最优调谐频率最优阻尼比的漂移而降低，控制效果的鲁棒性较差；多重调谐质量阻尼器虽然控制频带宽，但是以牺牲减震效果为前提，并且现有多重调谐质量阻尼器通过串联组成，影响了结构的使用空间，限制了其在实际土木结构减震控制中的应用。

发明内容

为了解决传统调谐质量阻尼器调频宽度窄、控制效果鲁棒性差，耗能阻尼器不经济，颗粒阻尼器弹性碰撞耗能能力有限、起振慢及多重调谐质量阻尼器减震效果受限等问题。本文发明了一种水平双向双重调谐颗粒减振器，该装置结合了双重调谐质量阻尼器及颗粒阻尼器的优点，并加以改进，通过十字万向铰、钢索、抗弯钢板、预埋钢板、钢索铰接接头、轴螺栓及固定钢板将钢筋混凝土容器与主体结构连接实现一重调频，并通过万向铰摩擦片进行耗能，通过调节钢索及抗弯钢板的长度，实现对建筑结构水平双向不等向的调频；通过在钢筋混凝土容器内放置颗粒阻尼，颗粒群在椭球型容器内来回摆动实现第二重调谐，颗粒群在容器内碰撞、摩擦消耗结构动能，通过调节椭球型容器长半轴及短半轴的大小实现二重调频的非等向性。本减振装置构造简单，调频范围广，对高阶振型控制效果好，对主结构频率发生摄动的鲁棒性较好，水平方向上能够实现非等向结构各向的减震控制，具有更好的减震效果。

为了实现上述目的，本发明采取了如下的技术方案。

本发明的一种水平双向双重调谐颗粒减振器，包括十字万向铰1、法兰盘2、钢索3、抗弯钢板4、预埋钢板5、椭球型内胆6、颗粒群7、钢筋混凝土容器8、膨胀螺栓9、钢索铰接接头10、轴螺栓16、固定钢板19。椭球型内胆6为钢筋混凝土容器8的内部结构。

所述的水平双向双重调谐颗粒减振器，钢筋混凝土容器8通过预埋钢板5及轴螺栓16与抗弯钢板4下端铰接，钢索3下端穿过钢索铰接接头10并通过轴螺栓16与抗弯钢板4上端铰接。钢索3上端通过法兰盘2与十字万向铰1连接，十字万向铰1通过螺栓14与固定钢板19相连，最后固定钢板19通过膨胀螺栓9与结构相连；钢筋混凝土容器8预制时内部放置椭球型内胆6，并在椭球型内胆6内放置颗粒群7。