[发明专利]一种粘弹性—TMD复合多维减震装置及其减震方法

权利要求书

1.一种粘弹性—TMD复合多维减震装置，其特征在于，包括：

四个反力钢板围合形成一上部开口的矩形框，四个反力钢板中，每两个相互平行设置的反力钢板上端之间通过至少一根自攻螺杆螺纹支撑连接，四个反力钢板的底端均通过紧固件与一底部承压钢板安装固定，底部承压钢板采用螺栓与需减震的目标结构固接在一起；

一质量块，设置于所述矩形框内部，质量块的四周与反力钢板之间设有用于提供质量块水平向运动阻尼及自复位刚度的第一粘弹性阻尼支撑系统；质量块的底部与底部承压钢板之间设有用于向质量块提供竖向运动阻尼及竖向自复位刚度的第二粘弹性阻尼支撑系统，其中，

第一粘弹性阻尼支撑系统包括多个第一粘弹性阻尼支撑单元，多个第一粘弹性阻尼支撑单元沿质量块四周均匀布置，每个第一粘弹性阻尼支撑单元均包括：

第一复合式粘弹性阻尼器，第一复合式粘弹性阻尼器一端与质量块外壁固定连接，另一端与第一螺栓的螺杆端传力连接，所述反力钢板上设有供第一螺栓穿过的第一十字孔；所述第一螺栓的螺帽与反力钢板之间、反力钢板与第一复合式粘弹性阻尼器另一端之间均套设有第一预压弹簧；

第二粘弹性阻尼支撑系统包括多个第二粘弹性阻尼支撑单元，多个第二粘弹性阻尼支撑单元沿质量块底部均匀竖向布置，每个第二粘弹性阻尼支撑单元均包括：

第二复合式粘弹性阻尼器，第二复合式粘弹性阻尼器的一端与底部承压板安装固定，另一端与第二螺栓的螺杆端传力连接，圆形连接钢板上设有供第二螺栓穿过的第二十字孔；所述第二螺栓的螺帽与圆形连接钢板之间、圆形连接钢板与第二复合式粘弹性阻尼器另一端之间均套设有第二预压弹簧；

所述第一复合式粘弹性阻尼器和第二复合式粘弹性阻尼器结构相同，均包括：上端板、活塞杆以及工作缸，工作缸包括上下粘弹性阻尼腔及筒式粘弹性阻尼器，所述活塞杆一端与上端板焊接，另一端伸入所述粘弹性阻尼腔内部，且活塞杆上伸入粘弹性阻尼腔内部的杆外壁沿轴向设有多个与所述粘弹性球珠挤压耗能的径向凸起；

所述上端板与工作缸上端面之间、内部活塞板与粘弹性阻尼腔底部之间以及内部活塞板和筒式粘弹性阻尼器之间均设有第三预压弹簧；

圆形连接钢板采用焊接的方式与质量块底部连接。

2.根据权利要求1所述的粘弹性—TMD复合多维减震装置，其特征在于，所述径向凸起呈锥形，每个锥形凸起的纵向截面为等腰直角三角形。

3.根据权利要求1所述的粘弹性—TMD复合多维减震装置，其特征在于，所述反力钢板为倒放的T型厚钢板，T型厚钢板底部通过多个高强螺栓与底部承压钢板连接。

4.根据权利要求1所述的粘弹性—TMD复合多维减震装置，其特征在于，所述自攻螺杆两端设有螺纹，内部设有长度调节系统。

5.根据权利要求1所述的粘弹性—TMD复合多维减震装置，其特征在于，所述质量块与第一复合式粘弹性阻尼器的端部之间采用高强螺栓连接。

6.根据权利要求1所述的粘弹性—TMD复合多维减震装置，其特征在于，所述第二复合式粘弹性阻尼器的底端采用高强螺栓与底部承压板连接。

7.一种基于权利要求1~6中任一所述粘弹性—TMD复合多维减震装置的减震方法，其特征在于：

根据目标结构各项性能指标及粘弹性—TMD复合多维减震装置在结构中布置的位置参数对所选用复合多维减震装置的刚度、阻尼性能进行优化；

水平激励作用下，底部承压板随结构做水平运动，质量块由于惯性作用随之在水平方向作往复运动，由于装置运动同结构运动之间存在显著的迟滞现象，结构的响应将逐渐在上述装置的调谐作用下减弱；在运动过程中，质量块将拉压两侧第一粘弹性阻尼支撑系统，在拉压过程中，质量块首先会带动第一复合式粘弹性阻尼器上端板左、右运动，使得与该上端板相连的活塞杆内部所设置的多个径向凸起与缸体内部填充的粘弹性球珠发生挤压、摩擦，该粘弹性球珠在上述挤压碰撞、摩擦过程中，将通过粘弹性材料特有的“内耗”特性对外部传入的震动能量进行耗散，从而减轻装置整体的震动响应；

在上述粘弹性球珠发生内耗减震的同时，水平压、拉力会通过上端板与筒式粘弹性阻尼器间设置的多个第三预压弹簧传递到筒式粘弹性阻尼器部分，使得该筒式粘弹性阻尼器内部的粘弹性材料层发生剪切变形，从而对输入的震动能量进行二次耗散，最终实现对目标结构的减震；

由于对第一粘弹性阻尼支撑系统中的所有弹簧均事先预压，所述弹簧会为装置提供一定的抗拉拔力，防止第一复合式粘弹性阻尼器系统在大变形下被拉坏，同时将限制质量块只能在限定范围内进行运动，进而避免位移过大时质量块与装置其他部分发生碰撞；同时，所述第一预压弹簧可对质量块提供一个自复位刚度，在激励消失后使其归位；当质量块沿水平向运动时，顶部两个自攻螺杆可对反力钢板提供支撑；

竖向激励作用下，质量块将在竖向做往复运动，由于装置运动同结构运动之间存在显著的迟滞现象，结构的响应将逐渐在上述装置的调谐作用下减弱；在装置内部质量块运动的同时，会通过第二十字孔及第二预压弹簧使得底部的第二复合式粘弹性阻尼器产生与上述第一复合式粘弹性阻尼器同样的运动，最终实现减弱目标结构震动响应的目标；由于第二预压弹簧的作用，质量块在竖向往复运动时，第二预压弹簧会提供一定抗拉拔力，防止复合粘弹性阻尼器系统在大变形下被拉坏，同时亦会限制质量块只能在一定范围内运动，以避免位移过大时质量块与装置其他部分发生碰撞，同时第二预压弹簧可对质量块提供一个自复位刚度，在激励消失后使其归位。