[实用新型]多级复合调谐阻尼器

说明书

本实用新型涉及一种控制结构振动、减小风荷载和地震作用下结构响应的多级复合调谐阻尼器，包括缸箱，角钢连接装置，连接钢管，耗能阻尼液，十字形金属板，球铰，伺服控制系统。本实用新型提出一种球铰体系，适应风和地震作用方向的随机性，可实现三级减振。第一级减振利用阻尼液调频和阻尼液与十字型金属板的摩擦力与碰撞力。第二级减振利用球铰转动，十字金属板参与摆动形成质量调谐，十字形金属板自身的惯性力提供了更大的减振作用。第三级减振利用伺服系统进行控制，作动器的单向力通过球铰体系转变成与地震的作用方向相反的力，作用于十字形金属板上，加大减振效果。

技术领域

本实用新型涉及土木工程结构消能减震技术领域，具体涉及一种控制结构振动、减小风荷载和地震作用下结构响应的多级复合调谐阻尼器。

背景技术

在风荷载和地震作用下，高层高耸结构的侧向变形控制十分困难，该问题得到了相关专家的广泛重视。经过大量的实践证实，质量调谐阻尼器(TMD)是一种非常有效的减振控制装置，通过对侧向刚度、质量块及阻尼参数进行合理的设定，可以极大的减小结构的侧向振动，并能减小结构承受的水平剪力。

近年来，质量调谐阻尼器作为一种消能减振的装置得到越来越广范的应用，配置在建筑主体结构的特定部位，能够改变主体结构振动的固有周期，从而使结构避开振动的共振区域，或者施加反向作用力作用于主体结构，减小结构主体的振动。但是TMD系统需要很大的惯性质量，往往需要额外的空间，不利于结构空间的使用，且存在启动滞后的问题。

液体质量调谐阻尼器，通过地震作用下液体的质量惯性产生与结构振动方向相反的动水压力，使主体结构的振动减小，但其使用会受到工程条件的限制。

半主动控制的减震体系以被动控制为主，以主动控制为辅，施加一部分外力或者是改变结构的参数和工作状态，从而减小结构振动。半主动控制和主动控制一样也需要结构响应的实时监测和反馈，然后在根据需要由半主动控制系统来减小结构的振动反应。

实用新型内容

本实用新型是一种工作和运行效率高、减震耗能效果好、适应性强的质量调谐与液体调谐相结合的多级复合调谐阻尼器。

本实用新型采用的技术方案的特征在于：一种带伺服控制系统的质量调谐与液体调谐相结合的多级复合阻尼器，包括箱体，角钢连接装置，连接钢管，耗能阻尼液，十字形金属板，球铰，伺服控制系统。

所述的十字形金属板(3)与大直径球铰(5)通过杆件连接。所述的十字形金属板(3)沿十字中心成中心对称，防止出现较大的偏心力，并且金属板有一定的厚度提供必要的质量，从而提供惯性力。所述的十字形金属板(3)带有大小均匀的蜂窝孔，蜂窝孔的形状可以是圆形、方形或多边形，蜂窝孔的分布也可以是圆形或方形，具体的形状和分布位置由计算确定，以使金属板与穿过蜂窝孔的阻尼液(2)之间有足够大的摩擦力，来增加装置的耗能能力。

所述的球铰体系如图3,由两个球铰(4)与一个大直径球铰(5)组成。大直径球铰(5)外壳由钢管(11)固定，大直径球铰(5)内球可以沿任意方向转动。球铰由不锈钢制作，能够防止在空气中发生腐蚀。通过球铰体系将竖向主动作用力转变成转动作用力，球铰是万向球铰可以在任意方向转动，十字形金属板(3)也可以在任意方向转动。当振动发生时，振动方向可能是任意方向，十字金属板会在振动方向摆动，球铰体系会增大十字金属板的摆动但不会改变转动方向。

所述的耗能阻尼液(2)为粘滞性液体，其减振包括两个方面，其一，阻尼液(2)与蜂窝孔之间存在较大的阻尼力，具体材料由实验确定。其二，阻尼液 (2)的高度超过十字型金属板上边缘，阻尼液(2)不充满整个箱体(1)，在结构振动过程中阻尼液(2)发生摆动起到调谐作用，如图2。