CN101545290A - 可调摆动式调谐质量阻尼器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可调摆动式调谐质量阻尼器，属于工程结构振动控制技术领域。本发明的质量块连接固定于底座内，分布于底座的局部范围或全部范围。在底座的长度方向上，一端用铰链支座与楼盖相连接，另一端通过阻尼器与楼盖相连接。边框连接件和楼盖连接件分别设置于底座的两侧边框中部附近及楼盖与之对应的位置，并均分别开有滑道。弹簧设置于上下滑道中，可沿底座长度方向调节位置并定位，将底座与楼盖连接。本发明能够安装于一般建筑物楼盖，明显减小由人行走或其他活动等因素产生的楼盖振动，且可通过设置、调节质量块的质量和弹簧位置，在楼盖实际受力情况变化的较宽范围内，发挥减振作用。

Description

可调摆动式调谐质量阻尼器

技术领域

本发明为一种可调摆动式调谐质量阻尼器(Adjustable Pendulum TunedMass Damper，简称APTMD)，属于工程结构振动控制技术领域，主要用于建筑结构工程、土木结构工程。

背景技术

随着社会的发展，建筑物楼盖结构的跨度不断加大，而高强材料和新结构形式的采用使楼板厚度可以减小，加之建筑物使用功能及内部设施的变化，致使由人行走或其他活动等因素产生的楼盖振动所引起的舒适度问题日益突出，会给使用者带来不适感，降低环境质量，影响工作效率，因而引起国内外日益广泛的关注。

目前解决此问题可供选择的合理方法非常有限。在原理上，采用安装调谐质量阻尼器(Tuned Mass Damper，简称TMD)来控制楼盖结构振动是合理且有效的，但在实际使用上往往不易实现。至少有两方面的问题：

1、传统构造形式的TMD竖向尺寸大，对不设置设备层的一般楼盖来说，没有足够的安装空间；

2、楼盖在使用中的实际荷载等参数与设计取值往往有较大差别，这会使根据后者设定参数的TMD失调，降低预期减振效果。

我国尚未见到解决这些问题的技术。国外近年有学者提出一种新构造形式的TMD——摆动式调谐质量阻尼器(Pendulum Tuned Mass Dampers，简称PTMD)，以解决上述第1个问题，且经研究表明其竖向尺寸较小，可以安装在架空地板中，进行楼盖减振。但PTMD采用的质量块均匀分布于其底座的全部范围，使其发挥作用的效率低，而且一旦设定了质量和弹簧刚度，则PTMD参数固定，难以解决上述第2方面的问题。

发明内容

本实用新型的目的在于克服了TMD和PTMD的上述不足，提出了一种可调摆动式调谐质量阻尼器(APTMD)。该调谐质量阻尼器通过合理改进构造形式，不但使其竖向尺寸较小，能够安装于一般建筑物楼盖，而且使质量块发挥更高的效率，并在安装后能根据楼盖实际受力情况的需要，在较宽范围内调节其参数，达到最佳减振效果。

为了实现上述目的，本实用新型采取了如下技术方案：本实用新型作为附加在楼盖上的一个子结构体系，由质量块、底座、阻尼器、滑道、连接件、弹簧、铰链支座组成。其构造形式为：APTMD底座在长度方向上的两端，一端(首端)与楼盖铰接，另一端(末端)通过阻尼器与楼盖连接。在底座沿宽度方向上的两侧的中部附近各设一个弹簧与楼盖连接，弹簧与楼盖和底座的具体连接方式为：底座沿宽度方向上的两侧分别设有边框连接件，与边框连接件对应的楼盖处设有楼盖连接件，所述的边框连接件和楼盖连接件上沿底座长度方向上均开有滑道，弹簧的上下两端分别设置于边框连接件和楼盖连接件上的滑道中，弹簧能够沿着滑道滑动，位置调节好后能够定位。

质量块固定于底座内，分布于底座的局部范围或全部范围(优先置于末端附近)。

所述的底座的构造形式为由边框制成的矩形边框底座，由金属材料制成的质量块固定于边框内。

所述的底座的构造形式为由矩形边框和内框制成的底座，边框与楼盖相连接，内框固定在边框上将边框沿其长度方向分隔成若干部分。质量块为混凝土板，固定于边框和内框围成的范围内。

APTMD附加于楼盖的工作原理是：当楼盖由人行走或其他活动等因素的激励产生振动时，质量块也随之作惯性运动；经合理选用APTMD参数及调节质量块和弹簧位置，使其频率调谐到与楼盖自振频率、激励频率达到某种关系，此时，APTMD将通过弹簧、阻尼器向楼盖施加反方向作用力来部分抵消上述输入结构的扰动力，并通过阻尼器消能，使楼盖的振动反应减小。

APTMD的优点是：

1)APTMD为采用摆动式构造形式的TMD，其自身的竖向尺寸对安装空间要求较小，可以设置于吊顶或架空地板内；

2)APTMD采用质量块分布范围和弹簧位置均可调节的双调节构造措施，使其在安装以后，可根据楼盖实际受力情况的需要，在较宽范围内实现对APTMD参数的调节，以发挥最佳减振效果；

3)APTMD的质量块优先设置于APTMD底座末端的局部范围，可以比分布于全部范围发挥更高的减振效率；

4)阻尼器连接在APTMD底座的末端，可以提供最大的阻尼力。

本发明能够有效地减小楼盖由人行走或其他活动等因素产生的振动，有利于使高强材料和新结构形式发挥出优势，建造跨度大、厚度小并满足舒适度要求的楼盖结构。

附图说明

图1是本发明APTMD质量块采用钢块时的构造示意侧视图；

图2是本发明APTMD质量块采用钢块时的构造示意俯视图；

图3是本发明APTMD质量块采用混凝土板时的构造示意侧视图；

图4是本发明APTMD质量块采用混凝土板时的构造示意俯视图；

图中：1、质量块，2、底座，3、阻尼器，4、滑道，5、边框连接件，6、楼盖连接件，7、铰链支座，8、弹簧，9、边框，10、内框。

具体实施方式

下面结合附图1～4详细说明本发明的具体实施例：

实施例1：

如图1、图2所示，可调摆动式调谐质量阻尼器APTMD的底座2为采用L形截面钢经焊接或螺栓连接(也可采用槽形截面钢经螺栓连接)形成矩形钢边框9的构造形式。质量块1为钢块(或铸铁等其它金属材料)，用螺栓连接的方式设置于底座2的局部范围(也可全部范围)，可根据需要改变质量块1的数量与位置。在底座2长度方向上的一端边框设置铰链支座7与楼盖相连接，铰链支座7与边框及楼盖预埋件的连接采用焊接，另一端边框设置阻尼器3与楼盖相连接，阻尼器3与边框及楼盖预埋件的连接采用螺栓连接。底座边框9的两侧边框中部附近分别焊接边框连接件5，并将楼盖连接件6焊接于与之对应处的楼盖预埋件。边框连接件5和楼盖连接件6均分别开有滑道4，弹簧8安装于上下滑道4中，用于将底座2与楼盖连接，弹簧8可沿底座长度方向调节位置，并利用滑道4内设的销钉定位装置固定其位置。

实施例2：

如图3、图4所示，可调摆动式调谐质量阻尼器APTMD的底座2为由矩形钢边框9和内框10连接而成的构造形式，边框9采用槽形截面钢，内框10采用槽形或H形截面钢(图中括号内数字表示的内框10示意，当质量块1设置范围较大时，此范围内宜增加内框10的数量，将质量块1分区)，与边框9的连接方法为焊接或螺栓连接；质量块1为采用配重混凝土、钢渣混凝土等重力密度大的混凝土浇筑于底座2局部范围(也可全部范围)内的混凝土板。其余同实施例1。

Claims (3)

1、一种可调摆动式调谐质量阻尼器，其特征在于：包括质量块(1)、底座(2)、阻尼器(3)、滑道(4)、边框连接件(5)、楼盖连接件(6)、铰链支座(7)和弹簧(8)；所述的质量块(1)固定于底座(2)内，分布于底座(2)的局部范围或全部范围；在底座(2)的长度方向上，一端用铰链支座(7)与楼盖相连接，另一端通过阻尼器(3)与楼盖相连接；底座(2)沿宽度方向上的两侧分别设有边框连接件(5)，与边框连接件(5)对应的楼盖处设有楼盖连接件(6)，所述的边框连接件(5)和楼盖连接件(6)上沿底座长度方向上均开有滑道(4)，弹簧(8)的上下两端分别设置于边框连接件(5)和楼盖连接件(6)上的滑道(4)中，弹簧(8)能够沿着滑道滑动，位置调节好后能够定位。

2、根据权利要求1所述的一种可调摆动式调谐质量阻尼器，其特征在于：所述的底座(2)的构造形式为由边框(9)制成的矩形边框底座，由金属材料制成的质量块(1)固定于边框(9)内。

3、按照权利要求1所述的一种可调摆动式调谐质量阻尼器，其特征在于：所述的底座(2)的构造形式为由矩形边框(9)和内框(10)制成的底座，边框(9)与楼盖相连接，内框(10)固定在边框(9)上将边框(9)沿其长度方向分隔成若干部分；质量块(1)为混凝土板，固定于边框(9)和内框(10)围成的范围内。

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