CN106677366A - 一种调谐质量阻尼装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种调谐质量阻尼装置，其包括：底座、质量块以及均设置在底座和质量块之间且均两端分别连接于所述底座和所述质量块的弹性元件和阻尼器，其中，所述质量块的质量可调。可以通过调节质量块的质量来改变调谐质量阻尼装置的固有频率使该固有频率接近于甚至等于建筑结构的自振频率，以此来实现调谐质量阻尼装置的最佳减震效果。尤其是，这种调谐质量阻尼装置在安装到建筑结构上时，无需对该调谐质量阻尼装置进行拆装调整即可实现对自身的固有频率进行调整，简化了调谐质量阻尼装置的安装调试步骤，降低了施工难度、减少了施工时间。

Description

一种调谐质量阻尼装置

技术领域

本发明涉及一种减振装置，特别涉及一种调谐质量阻尼装置。

背景技术

随着城市建设的发展，各种高层、超高层建筑和细高结构、大跨度建筑物日益增多。同时，城市交通网络越来越发达，各种大跨度的人行天桥等桥梁结构得到了广泛的应用，给人们的出行带来了极大的便利。但是，此类细高建筑物及桥梁虽然强度和刚度比较容易满足设计要求，其竖向振动的频率却普遍都比较低，在强风、行人或车辆等动载作用下容易发生共振，给行人带来不舒服的感觉，同时造成结构物自身结构损坏，甚至严重威胁到人和车辆的安全。

如何防止这类大跨度、低频结构物发生破坏性共振成为工程建设中不得不着手解决的现实问题。实践证明，调谐质量阻尼器(TMD)是一种有效的振动控制装置，它的固有频率可以调整到接近结构的自振频率，能吸收结构的共振能量，从而减小结构的共振，达到减小结构反应的目的。但在实际应用中，由于对自振频率的估算以及调谐质量阻尼器制作或安装等原因产生的误差，现有的调谐质量阻尼器的固有频率与结构的自振频率之间误差较大，调谐质量阻尼器无法发挥最大效果。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提出了一种调谐质量阻尼装置，其包括：底座、质量块以及均设置在底座和质量块之间且均两端分别连接于底座和质量块的弹性元件和阻尼器，其中，质量块的质量可调。

在一个具体的实施例中，底座呈板状，质量块包括与底座平行的且分别与弹性元件和阻尼器相连的基板以及设置在基板上的调整块，通过设置调整块的数量来调整质量块的质量。

在一个具体的实施例中，调整块设置在基板背离底座的一侧。

在一个具体的实施例中，多块调整块依次层叠且相邻两块调整块相互固定，多块调整块设置在基板的中央。

在一个具体的实施例中，基板设置有位于弹性元件的侧方位且向底座方向凸出的凸起。

在一个具体的实施例中，凸起呈圆台形且设置在基板的中央，调谐质量阻尼装置设置有均在凸起的周向上均匀分布的多个弹性元件和多个阻尼器。

在一个具体的实施例中，弹性元件为螺旋弹簧。

在一个具体的实施例中，调谐质量阻尼装置还包括从质量块竖直向底座延伸、插入底座且与底座间隙配合的光杆，弹性元件套在光杆上。

在一个具体的实施例中，阻尼器的两端分别与质量块和底座铰接。

在一个具体的实施例中，调谐质量阻尼装置还包括环绕设置在基板侧壁上的防尘板，防尘板与基板形成容纳底座的防尘罩。

底座安装在建筑结构的上，弹性元件支撑起质量块。建筑结构在竖直方向上进行震动时，弹性元件吸收部分建筑结构的震动能量并将其传递到质量块上使质量块往复运动。质量块作往复运动时阻尼器消耗质量块的动能，由此能消耗建筑结构的震动能量。质量块的质量影响调谐质量阻尼装置的固有频率，可以通过调节质量块的质量来改变调谐质量阻尼装置的固有频率使该固有频率接近于甚至等于建筑结构的自振频率，以此来实现调谐质量阻尼装置的最佳减震效果。尤其是，这种调谐质量阻尼装置在安装到建筑结构上时，无需对该调谐质量阻尼装置进行拆装调整即可实现对自身的固有频率进行调整，简化了调谐质量阻尼装置的安装调试步骤，降低了施工难度、减少了施工时间。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1显示了本发明的一种实施方式中的调谐质量阻尼装置的半剖示意图；

图2显示了图1中的质量块的仰视图。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

图1显示了本发明的一个实施例中的调谐质量阻尼装置100。该调谐质量阻尼装置100包括底座10，质量块40，弹性元件60和阻尼器50。弹性元件60和阻尼器50设置在底座10和质量块40之间。弹性元件60和阻尼器50的两端均分别连接于底座10和质量块40。底座10安装在建筑结构上，一般朝上或朝下安装以减少建筑结构在竖直方向上的振幅。质量块40朝上时弹性元件60支撑起质量块40，质量块40朝下时弹性元件60拉住质量块40。下面以质量块40朝上安装为例进行具体说明。

在本实施例中，底座10呈大致的板状结构。底座10包括平板状的本体11以及设置在本体11上的下弹性元件安装座12和下阻尼器安装座13。本体11优选为钢板。下弹性元件安装座12和下阻尼器安装座13均设置在本体11的同一个板面上。下弹性元件安装座12和下阻尼器安装座13依次分别用于安装弹性元件60和阻尼器50。下弹性元件安装座12和下阻尼器安装座13的数量分别依据弹性元件60和阻尼器50的数量来确定。弹性元件60和阻尼器50的数量可以是多个，例如弹性元件60为四个，阻尼器50为两个。

质量块40包括基板49和调整块41。基板49呈大致的板状结构。基板49可以是一体成型的结构。在本实施例中，为方便运输和加工，基板49是由上质量块42和下质量块43拼接而成。上质量块42和下质量块43均呈大致的板状，上质量块42和下质量块43层叠在一起且均与底座10的本体11相互平行。下质量块43位于质量块40靠近底座10的一侧。下质量块43朝向底座10的板面上设置有上弹性元件安装座45和上阻尼器安装座46。上弹性元件安装座45与下弹性元件安装座12的数量相等且一一对应对齐，上阻尼器安装座46与下阻尼器安装座13的数量相等且一一对应对齐。调整块41设置在基板49上，通过调整调整块41的数量来调整质量块40的质量。调整块41优选固定在基板49背离底座10的一侧，这样方便增减调整块41。调整块41设置成平板结构，调整块41覆盖在基板49上，可以降低质量块40的重心，使调谐质量阻尼装置100更稳定。调整块41和基板49之间可以采用焊接固定。

弹性元件60可以是波纹管、环形弹簧、螺旋弹簧、橡胶弹簧、气体弹簧、橡胶弹簧等。在本实施例中，弹性元件60采用螺旋弹簧。弹性元件60设置在质量块40和底座10之间。弹性元件60的两端分别固定在相互对齐的一组上弹性元件安装座45和下弹性元件安装座12上。弹性元件60支撑起质量块40。

阻尼器50可以是液体粘滞阻尼器。阻尼器50的两端分别固定在相互对齐的一组上阻尼器安装座46和下阻尼器安装座13上。阻尼器50通常设置成与底座10垂直。

底座10安装在建筑结构的上，弹性元件60支撑起质量块40。建筑结构在竖直方向上进行震动时，弹性元件60吸收部分建筑结构的震动能量并将其传递到质量块40上使质量块40往复运动。质量块40作往复运动时阻尼器50消耗质量块40的动能，由此能消耗建筑结构的震动能量。质量块40的质量影响调谐质量阻尼装置100的固有频率，可以通过调节质量块40的质量来改变调谐质量阻尼装置100的固有频率使该固有频率接近于甚至等于建筑结构的自振频率，以此来实现调谐质量阻尼装置100的最佳减震效果。尤其是，这种调谐质量阻尼装置100在安装到建筑结构上时，无需对该调谐质量阻尼装置100进行拆装调整即可实现对自身的固有频率进行调整，简化了调谐质量阻尼装置100的安装调试步骤，降低了施工难度、减少了施工时间。

优选地，调谐质量阻尼装置100设置有多块调整块41，多块调整块41依次层叠在一起。相邻两块调整块41相互固定，例如焊接在一起。调整块41均设置在基板49的中央。这样容易保持质量块40的重心在基板49的中央，使质量块40受力更合理。

优选地，基板49还设置有向底座10方向凸出的凸起44。该凸起44设置在弹性元件60的侧方位。在本实施例中，凸起44设置在基板49的下质量块43上并向底座10方向凸出。设置这个凸起44可以充分利用质量块40与底座10之间的空间，使调谐质量阻尼装置100的结构更紧凑、占用空间更少。同时，设置该凸起44后，调谐质量阻尼装置100的重心更低，调谐质量阻尼装置100更稳固。更优选地，调谐质量阻尼装置100设置有多个弹性元件60和多个质量阻尼器50。如图2所示，凸起44呈圆台形且设置在基板49的中央。多个弹性元件60和多个质量阻尼器50均环绕在凸起44的周围，并在凸起44的周向上均匀分布。调谐质量阻尼装置100受力更合理，更稳固。

优选地，调谐质量阻尼装置100还设置有光杆70。光杆70从质量块40向底座10伸出，其一端固定在上弹性元件安装座45上。光杆70的延伸方向为竖直方向。下弹性元件安装座12设置成筒状，并竖直贯穿底座10的本体11。光杆70穿过下弹性元件安装座12，并与下弹性元件安装座12间隙配合。弹性元件60为螺旋弹簧，弹性元件60套在光杆70上。光杆70将质量块40限制成仅能沿竖直方向运动，防止质量块40左右摆动，增加了调谐质量阻尼装置100的稳定性和在竖直方向上的减震效果。同时，螺旋弹簧在压缩时有可能会弯折，但由于螺旋弹簧套在光杆70上，光杆70限制螺旋弹簧以避免其弯折。

优选地，阻尼器50的两端分别与质量块40和底座10铰接。上阻尼器安装座46和下阻尼器安装座13均为铰接座，阻尼器50的两端均设置有铰接座。阻尼器50两端的铰接座分别与上阻尼器安装座46和下阻尼器安装座13通过销轴连接在一起。这样连接可以在一定程度上保护阻尼器50，延长阻尼器50的使用寿命。

优选地，调谐质量阻尼装置100还包括多块防尘板(未示出)。防尘板设置在基板49的各个侧壁上，防尘板与基板49形成防尘罩。防尘罩容纳底座10。这样，防尘罩将防尘罩的内外空间隔开，以避免调谐质量阻尼装置100在防尘罩内的部分被污染，延长调谐质量阻尼装置100的寿命。防尘板可以是聚氯乙烯板。更优选地，防尘板被上压板47和下压板48夹住，铆钉或螺钉穿过上压板47、防尘板和下压板48而将上压板47、防尘板和下压板48固定到基板49上。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种调谐质量阻尼装置，包括：底座、质量块以及均设置在底座和质量块之间且均两端分别连接于所述底座和所述质量块的弹性元件和阻尼器，

其中，所述质量块的质量可调。

2.根据权利要求1所述的调谐质量阻尼装置，其特征在于，所述底座呈板状，所述质量块包括与所述底座平行的且分别与所述弹性元件和所述阻尼器相连的基板以及设置在所述基板上的调整块，

通过设置所述调整块的数量来调整所述质量块的质量。

3.根据权利要求2所述的调谐质量阻尼装置，其特征在于，所述调整块设置在所述基板的背离所述底座的一侧。

4.根据权利要求2或3所述的调谐质量阻尼装置，其特征在于，多块所述调整块依次层叠且相邻两块所述调整块相互固定，多块所述调整块设置在所述基板的中央。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的调谐质量阻尼装置，其特征在于，所述基板设置有位于所述弹性元件的侧方位且向所述底座方向凸出的凸起。

6.根据权利要求5所述的调谐质量阻尼装置，其特征在于，所述凸起呈圆台形且设置在所述基板的中央，所述调谐质量阻尼装置设置有均在所述凸起的周向上均匀分布的多个所述弹性元件和多个所述阻尼器。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的调谐质量阻尼装置，其特征在于，所述弹性元件为螺旋弹簧。

8.根据权利要求7所述的调谐质量阻尼装置，其特征在于，所述调谐质量阻尼装置还包括从所述质量块竖直向所述底座延伸、插入所述底座且与所述底座间隙配合的光杆，所述弹性元件套在所述光杆上。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的调谐质量阻尼装置，其特征在于，所述阻尼器的两端分别与所述质量块和所述底座铰接。

10.根据权利要求2所述的调谐质量阻尼装置，其特征在于，所述调谐质量阻尼装置还包括环绕设置在所述基板侧壁上的防尘板，所述防尘板与所述基板形成容纳所述底座的防尘罩。