CN104989005A - 一种双折线型tmd控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双折线型TMD控制系统，包括主体挂点装置、一级悬挂支撑机构、一级悬挂钢索、二级悬挂支撑机构、二级悬挂钢索和质量块，一级悬挂钢索连接主体挂点装置和一级悬挂支撑机构，二级悬挂钢索连接一级悬挂支撑机构和二级悬挂支撑机构，且二级悬挂钢索与一级悬挂支撑机构连接点的位置高于一级悬挂钢索与一级悬挂支撑机构连接点的位置，质量块设置在二级悬挂支撑机构上。本发明利用双折线系统增加TMD控制系统的有效摆长，进而增加TMD控制系统的基本周期，从而既能合理利用有效的建筑层高，又能实现对长周期结构的振动控制。本发明还将消防水箱代替质量块，大大降低了制作成本。

Description

一种双折线型TMD控制系统

技术领域

本发明涉及TMD技术领域，特别是涉及一种双折线型TMD控制系统。

背景技术

TMD是调谐质量阻尼器(Tuned Mass Damper)的简称，主要由质量块、弹簧、阻尼系统、缓冲装置等组成。目前市场上大多属于单摆式TMD控制系统，由于其对于水平荷载激励反应灵敏、启动迅速、拥有自回复特性、形式简单、设计简便、单摆控制形式多样、自振周期可通过调节摆长控制等优点，故在超高层建筑结构、塔式结构的风振和减震等动力控制中应用较广，例如台北101大楼、广州新电视塔、上海环球金融中心中均有使用。另外，单摆式TMD控制系统可在水平全方向摆动，从而能实现对多方向自由度的振动控制。但单摆式TMD控制系统仍有以下不足之处：第一，TMD控制系统中需附加大质量块，且该大质量块使得悬挂结构支撑体系在竖向荷载作用下截面尺寸较大；第二，对于超高层建筑，由于其基本周期较长，从而使得TMD控制系统的摆长也需较长，所以TMD控制系统的设置对建筑空间布局的影响较大。

由此可见，上述现有的单摆式TMD控制系统在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。如何能创设一种不受建筑空间布局影响，且节约成本的新的双折线型TMD控制系统，实属当前重要研发课题之一。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种不受建筑空间布局影响的双折线型TMD控制系统，使其能有效增加摆长，达到合理利用建筑空间的目的，从而克服现有的单摆式TMD控制系统的不足。

为解决上述技术问题，本发明提供一种双折线型TMD控制系统，包括主体挂点装置、一级悬挂支撑机构、一级悬挂钢索、二级悬挂支撑机构、二级悬挂钢索和质量块，

所述一级悬挂钢索连接主体挂点装置和一级悬挂支撑机构，所述二级悬挂钢索连接一级悬挂支撑机构和二级悬挂支撑机构，且二级悬挂钢索与一级悬挂支撑机构连接点的位置高于一级悬挂钢索与一级悬挂支撑机构连接点的位置，

所述质量块设置在二级悬挂支撑机构上。

作为本发明的一种改进，所述一级悬挂支撑机构包括四根一级悬挂结构梁、四根一级悬挂结构柱、两根一级悬挂支撑梁和两根连接结构梁，

所述四根一级悬挂结构梁形成一级悬挂支撑机构底端的方形结构，所述四根一级悬挂结构柱分别两两对称的垂直设置于相对设置的两条一级悬挂结构梁上，所述两根一级悬挂支撑梁分别连接两两对称的一级悬挂结构柱，所述两根连接结构梁平行的连接两根一级悬挂支撑梁，所述连接结构梁的长度小于与之平行的一级悬挂结构梁的长度，

所述一级悬挂结构梁通过四根一级悬挂钢索与所述主体挂点装置连接。

进一步改进，所述二级悬挂支撑机构为由四根二级悬挂支撑梁形成的方形结构，所述二级悬挂支撑梁通过四根二级悬挂钢索与所述一级悬挂支撑梁连接。

进一步改进，所述TMD控制系统还包括变摆长控制系统。

进一步改进，所述变摆长控制系统包括变摆长连接机构和变摆长控制机构，所述变摆长连接机构包括设置于一级悬挂结构柱侧面的连续卡槽和设置于卡槽内的卡合连接件，所述卡合连接件的位置可调节，且相邻两根一级悬挂结构柱上的卡槽一一对应；

所述变摆长控制机构为与相对应卡槽中卡合连接件卡合的连接杆，且所述二级悬挂钢索穿过所述连接杆。

进一步改进，所述变摆长控制机构包括四根连接杆，两两平行的设置在两两对应的卡槽中。

进一步改进，还包括阻尼限位装置，所述阻尼限位装置设置在一级悬挂支撑机构、二级悬挂支撑机构或质量块的底部。

进一步改进，所述质量块采用消防水箱。

采用上述技术方案，本发明至少具有以下优点：

(1)本发明利用双折线系统增加TMD控制系统的有效摆长，进而增加双折线TMD控制系统的基本周期，从而既能合理利用有效的建筑层高，高效率的利用建筑空间，又能实现对长周期结构的振动控制。

(2)本发明将现有的消防水箱用做TMD控制系统的大质量块，是对消防水箱的再次有效利用，既节能环保又节约成本，大大降低了本发明的制作成本，利于推广。

(3)本发明的变摆长控制系统可根据主体结构实际振动周期进行相应调整，使本发明能够适用于不同高度的建筑以及同一建筑不同使用工况下的减振(震)控制。

附图说明

上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

图1是本发明TMD控制系统的立体结构示意图；

图2是本发明TMD控制系统的主视结构图；

图3是本发明TMD控制系统的侧视结构图；

图4是本发明TMD控制系统中的一级悬挂支撑机构的结构图；

图5是本发明TMD控制系统中的二级悬挂支撑机构的结构图；

图6是本发明TMD控制系统中阻尼限位装置的结构图。

具体实施方式

参照附图1至6可见，本实施例双折线型TMD控制系统，包括主体挂点装置7、一级悬挂支撑机构、一级悬挂钢索4、二级悬挂支撑机构、二级悬挂钢索5、质量块1和阻尼限位装置12。

主体挂点装置7与建筑物主体结构固定连接。一级悬挂钢索4连接主体挂点装置7和一级悬挂支撑机构，二级悬挂钢索5连接一级悬挂支撑机构和二级悬挂支撑机构，且二级悬挂钢索5与一级悬挂支撑机构连接点的位置要高于一级悬挂钢索4与一级悬挂支撑机构连接点的位置，质量块1设置在二级悬挂支撑机构上，阻尼限位装置12设置在二级悬挂支撑机构底部。

本发明的原理就是利用一级悬挂钢索和二级悬挂钢索的重叠形成双折线型结构，利用该双折线转换系统增加有效摆长，从而合理利用有效建筑层高等空间，同时通过增加变摆长控制系统，能够根据不同高度建筑、同一建筑不同使用工况下进行减振(震)控制。

参照附图4可见，一级悬挂支撑机构为方形框架，包括四根一级悬挂结构梁2、四根一级悬挂结构柱3、两根一级悬挂支撑梁6和两根连接结构梁11。四根一级悬挂结构梁2形成一级悬挂支撑机构底端的方形结构，四根一级悬挂结构柱3垂直于该方形结构设置，且分别两两对称的设置于相对设置的两条一级悬挂结构梁2上，两根一级悬挂支撑梁6分别连接两两对称的一级悬挂结构柱3，两根连接结构梁11平行的连接两根一级悬挂支撑梁6，连接结构梁11的长度小于与之平行的一级悬挂结构梁2的长度。本实施例包括四根一级悬挂钢索，该一级悬挂钢索4的下端与一级悬挂结构梁2连接，其上端与主体挂点装置7连接，即主体挂点装置7通过一级悬挂钢索4将一级悬挂支撑机构挂起。

参照附图5可见，二级悬挂支撑机构为由四根二级悬挂支撑梁8形成的方形结构，本实施例同样包括四根二级悬挂钢索，该二级悬挂钢索5的下端与二级悬挂支撑梁8连接，其上端与上述一级悬挂支撑梁6连接，即一级悬挂支撑机构通过二级悬挂钢索5将二级悬挂支撑机构挂起。

从上述结构可知，本发明通过一级悬挂钢索4和二级悬挂钢索5将该TMD控制系统设置成双折线型TMD控制系统，避免单摆式TMD系统摆长过长的不足，并通过折线摆实现对长周期结构的振动控制，降低并优化了建筑空间对TMD控制系统在使用和推广上的限制。

参照附图6可见，为了控制该TMD控制系统出现过大的变形及增加TMD的附加阻尼比，该二级悬挂支撑梁8底部设有阻尼限位装置12，该阻尼限位装置12的一端与二级悬挂支撑梁8相连，另一端与主体结构楼板13相连，以使该TMD控制系统不至产生过大摆动而破坏其他结构构件。当然，该阻尼限位装置12还可以设置于一级悬挂支撑机构或质量块1的底部,其一端与一级悬挂结构梁2或质量块1相连，另一端与主体结构楼板13相连。

本发明较优实施例为：上述质量块1采用目前存在于超高层和高耸建筑中的消防水箱，以北京地区300m左右的超高层建筑为例，设置在屋顶的消防水箱仅存水量就约200t/个，因此，将现有的消防水箱用做TMD控制系统的大质量块，是对消防水箱的再次有效利用，既节能环保又节约成本，大大降低了本发明的制作成本。

本发明进一步改进：该双折线型TMD控制系统还包括变摆长控制系统，使其摆长为可调节型。变摆长控制系统包括悬挂变摆长连接机构9和悬挂变摆长控制机构10。参照附图4和5可见，悬挂变摆长连接机构9包括设置于一级悬挂结构柱3侧面的连续卡槽和能设置于卡槽内的卡合连接件，该卡合连接件的位置可调节，且相邻两根一级悬挂结构柱3上的卡槽一一对应。悬挂变摆长控制机构10为可与相对应卡槽中的卡合连接件卡合的连接杆，且二级悬挂钢索5穿过该连接杆。最优实施例：悬挂变摆长控制机构10包括四根连接杆，两两平行的设置在两两对应的卡槽中。从上述结构可知，通过调整连接杆在一级悬挂结构柱3上连续卡槽中的高度，即可调节该双折线TMD控制系统的摆长，以适应不同工况下的减振要求。

本发明可通过控制一级悬挂钢索的长度、依据变摆长控制系统调整二级悬挂钢索的长度以及调整消防水箱的重量，便可控制双折线TMD控制系统的基本振动周期，进而可与建筑物主体结构的基本振动周期吻合，从而达到控制动力减振(震)控制的目的。同时，通过设置阻尼限位装置可使本发明不至产生过大摆动而破坏其他结构构件。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容和原理做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种双折线型TMD控制系统，其特征在于，包括主体挂点装置、一级悬挂支撑机构、一级悬挂钢索、二级悬挂支撑机构、二级悬挂钢索和质量块，

所述一级悬挂钢索连接主体挂点装置和一级悬挂支撑机构，所述二级悬挂钢索连接一级悬挂支撑机构和二级悬挂支撑机构，且二级悬挂钢索与一级悬挂支撑机构连接点的位置高于一级悬挂钢索与一级悬挂支撑机构连接点的位置，

所述质量块设置在二级悬挂支撑机构上。

2.根据权利要求1所述的TMD控制系统，其特征在于，所述一级悬挂支撑机构包括四根一级悬挂结构梁、四根一级悬挂结构柱、两根一级悬挂支撑梁和两根连接结构梁，

所述四根一级悬挂结构梁形成一级悬挂支撑机构底端的方形结构，所述四根一级悬挂结构柱分别两两对称的垂直设置于相对设置的两条一级悬挂结构梁上，所述两根一级悬挂支撑梁分别连接两两对称的一级悬挂结构柱，所述两根连接结构梁平行的连接两根一级悬挂支撑梁，所述连接结构梁的长度小于与之平行的一级悬挂结构梁的长度，

所述一级悬挂结构梁通过四根一级悬挂钢索与所述主体挂点装置连接。

3.根据权利要求2所述的TMD控制系统，其特征在于，所述二级悬挂支撑机构为由四根二级悬挂支撑梁形成的方形结构，所述二级悬挂支撑梁通过四根二级悬挂钢索与所述一级悬挂支撑梁连接。

4.根据权利要求3所述的TMD控制系统，其特征在于，所述TMD控制系统还包括变摆长控制系统。

5.根据权利要求4所述的TMD控制系统，其特征在于，所述变摆长控制系统包括变摆长连接机构和变摆长控制机构，所述变摆长连接机构包括设置于一级悬挂结构柱侧面的连续卡槽和设置于卡槽内的卡合连接件，所述卡合连接件的位置可调节，且相邻两根一级悬挂结构柱上的卡槽一一对应；

所述变摆长控制机构为与相对应卡槽中卡合连接件卡合的连接杆，且所述二级悬挂钢索穿过所述连接杆。

6.根据权利要求5所述的TMD控制系统，其特征在于，所述变摆长控制机构包括四根连接杆，两两平行的设置在两两对应的卡槽中。

7.根据权利要求1所述的TMD控制系统，其特征在于，还包括阻尼限位装置，所述阻尼限位装置设置在一级悬挂支撑机构、二级悬挂支撑机构或质量块的底部。

8.根据权利要求1至7任一项所述的TMD控制系统，其特征在于，所述质量块采用消防水箱。