[发明专利]一种粘弹性—TMD复合多维减震装置及其减震方法

说明书

本发明公开了一种粘弹性—TMD复合多维减震装置及其减震方法，装置包括：反力钢板、设置于反力钢板间的自攻螺杆、第一粘弹性阻尼支撑系统、第二粘弹性阻尼支撑系统、质量块及底部承压钢板。自攻螺杆用于支撑反力钢板，同时根据需要对反力钢板的位置进行调节；第一粘弹性阻尼支撑系统对结构水平方向的震动进行控制，同时第一螺栓及预压弹簧可对质量块水平向的最大位移进行限制；第二粘弹性阻尼支撑系统对结构竖直方向上的震动进行控制，同时第二螺栓及预压弹簧可对质量块竖直方向的最大位移进行限制。本发明粘弹性—TMD复合多维减震装置具有可调节刚度系统和阻尼系统，能有效地对结构多方向震动响应进行稳定持续控制。

技术领域

本发明涉及一种粘弹性—TMD复合多维减震装置及其减震方法。

背景技术

TMD由于构造简单、造价低廉、易于维护等优点逐渐成为最有效的结构被动控制手段之一，尤其在高层建筑结构、大跨桥梁的风振和地震控制领域。现有的TMD装置大多只具有单方向减震功能，而实际结构的震动通常由多个方向的震动源耦合产生，使得TMD装置实际减震效果并不理想；此外，TMD是通过调节装置自身同结构的质量比、阻尼比及频率比等动力参数，利用共振原理对控制结构的进行控制的装置，要求所安装的TMD装置具有较大的刚度及阻尼可调范围，而常见TMD装置多为低阻尼体系，整体耗能能力较差，无法有效地对输入的地震能量进行耗散，同时装置内部刚度贡献源单一，刚度及阻尼可调性差，难以满足不同动力特性受控结构的控制需求，这在一定程度上降低了TMD装置的震动控制能力。

因此，开发一种能在多方向对结构震动进行控制，同时又具有良好阻尼、刚度调节性的新型TMD装置是促进TMD减震控制进一步发展的重要途径。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是提供一种可对结构多方向震动进行控制同时具有宽刚度、阻尼可调域的粘弹性—TMD复合多维减震装置，该TMD装置在继承了粘弹性材料高阻尼特性的同时，亦可对结构多方向的震动响应进行控制。

发明内容：为解决上述技术问题，本发明所采用的技术手段为：

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；