CN108316504A - 一种磁悬浮式万向型水平调谐质量阻尼器 - Google Patents

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闵志华
夏昌
王新娣
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Abstract

本发明公开了一种磁悬浮式万向型水平调谐质量阻尼器，包括竖向环板、水平基座、固定件、阻尼器、弹簧、质量块和质量块基座，所述竖向环板和水平基座组成整体支架，支架通过固定件固定于建筑结构上，所述水平基座中设置有凹坑，本发明的还公开了一种磁悬浮式万向型水平调谐质量阻尼器的制造实现方法。本发明的有益效果是：本发明通过磁悬浮设计解决了外部激励较小情况下TMD不能启动，不能发挥作用的问题，同时可以根据受控结构不同方向不同的振动频率，调整相应方向TMD振动频率，达到全方位调谐减振的最佳效果；本发明结构简单，造价低廉，制造简单，运输和安装方便，功能性强，满足使用需求。

Description

一种磁悬浮式万向型水平调谐质量阻尼器
技术领域
本发明属于土木工程结构的水平振动控制装置技术领域，具体涉及一种磁悬浮式万向型水平调谐质量阻尼器。
背景技术
结构振动调谐质量阻尼(TMD)控制装置作为一种动力吸振器，于高层和高耸结构、大跨度与轻柔结构在风、地震与人行荷载等激励下的动力响应控制方面有着广泛的应用前景。这种装置对结构的振动有明显的控制效果，且对建筑功能的影响较小，仅占用极少的建筑面积，便于安装、维修和更换。
TMD由质量块、弹性元件、阻尼元件三大组件组成，最大的部件为惯性质量。惯性质量在主结构上的支撑方式是TMD装置的一个关键技术，它需保证惯性质量与主结构振型谐振中有确定的自振周期和阻尼。TMD系统的惯性质量可以采用多段摆、倒摆、液压支撑系统、叠层橡胶垫等悬挂或支撑。
常见的采用轨道支撑的体系，则要求轨道有足够的刚度，在支撑惯性质量时不能有较大的变形，不因惯性质量滑动造成过大的阻力。此外，轨道支撑的TMD一般均存在不可避免的摩擦，摩擦对TMD存在着不利影响：1、当外界激励较小，即结构处于微小振动时，TMD运动质量块的惯性力有可能会小于其静摩擦力，从而使TMD处于锁定状态，TMD也就暂时丧失了吸能减振的功能；2、当受控结构受到地震等带有冲击性质的荷载作用时，过大的摩擦会显著延缓TMD的启动时间，从而导致控制效果的下降。
现有的TMD技术存在以下问题：外部小激励无法启动发挥作用；同时不能根据结构不同方向振动频率调谐减振。
发明内容
本发明的目的在于提供一种磁悬浮式万向型水平调谐质量阻尼器，以解决上述背景技术中提出的问题。
本发明的另一目的还提供了一种磁悬浮式万向型水平调谐质量阻尼器的制造实现方法。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种磁悬浮式万向型水平调谐质量阻尼器，包括竖向环板、水平基座、固定件、阻尼器、弹簧、质量块和质量块基座，所述竖向环板和水平基座组成整体支架，支架通过固定件固定于建筑结构上，所述水平基座中设置有凹坑，所述凹坑内设置有质量块基座，所述质量块基座上端设置有质量块，所述质量块基座与竖向环板之间连接有阻尼器和弹簧，所述水平基座和质量块基座均为永磁体，两基座相对面磁性相同。
在本发明中进一步的，所述竖向环板由金属制成，呈圆形或椭圆形。
在本发明中进一步的，所述水平基座呈圆形或椭圆形。
在本发明中进一步的，所述质量块基座外凸和水平基座凹坑适配。
在本发明中进一步的，所述弹簧为金属材质结构或电磁式材质结构。
在本发明中进一步的，所述弹簧和阻尼器成对设置，至少3对，均匀对称沿径向布置。
在本发明中进一步的，一种磁悬浮式万向型水平调谐质量阻尼器的制造实现方法，包括以下步骤，
(1)、计算被控制结构各方向(X向、Y向、45度方向)的自振周期；
(2)、计算磁悬浮式万向型水平调谐质量阻尼器所需质量和各方向的弹簧的刚度和阻尼器的阻尼，保证各方向振动周期和步骤中计算周期相同；
(3)、工厂内生产部品；
(4)、运至工地，组装成形，将成品固定于被控制结构楼屋面，保证成品安装方向正确，成品的各方向振动周期和步骤中计算周期相同；
(5)、利用环境振动测试等技术实地测试已安装磁悬浮式万向型水平调谐质量阻尼器的被控制结构各方向自振周期，通过增减质量块质量、调整弹簧刚度和阻尼器阻尼来调整已安装的万向型水平调谐质量阻尼器自振周期，使两者一致，实现更精准的控制。
在本发明中进一步的，所述竖向环板由金属制成，呈圆形或椭圆形；所述水平基座呈圆形或椭圆形；所述质量块基座外凸和水平基座凹坑适配；所述弹簧为金属材质结构或电磁式材质结构；所述弹簧和阻尼器成对设置，至少3对，均匀对称沿径向布置。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明通过磁悬浮设计解决了外部激励较小情况下TMD不能启动，不能发挥作用的问题，同时可以根据受控结构不同方向不同的振动频率，调整相应方向TMD振动频率，达到全方位调谐减振的最佳效果。
2、本发明结构简单，造价低廉，制造简单，运输和安装方便，功能性强，满足使用需求。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的俯视结构示意图；
图中：1、支架；11、竖向环板；12、水平基座；13、固定件；2、阻尼器；3、弹簧；4、质量块；41、质量块基座。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2，本发明提供以下技术方案：一种磁悬浮式万向型水平调谐质量阻尼器，包括竖向环板11、水平基座12、固定件13、阻尼器2、弹簧3、质量块4和质量块基座41，竖向环板11和水平基座12组成整体支架1，支架1通过固定件13固定于建筑结构上，水平基座12中设置有凹坑，凹坑内设置有质量块基座41，质量块基座41上端设置有质量块4，质量块基座41与竖向环板11之间连接有阻尼器2和弹簧3，水平基座12和质量块基座41均为永磁体，两基座相对面磁性相同。
本实施例中，竖向环板11由金属制成，呈圆形或椭圆形。
本实施例中，水平基座12呈圆形或椭圆形。
本实施例中，质量块基座41外凸和水平基座12凹坑适配。
本实施例中，弹簧3为金属材质结构或电磁式材质结构。
本实施例中，弹簧3和阻尼器2成对设置，至少3对，均匀对称沿径向布置。
本实施例中，一种磁悬浮式万向型水平调谐质量阻尼器的制造实现方法，包括以下步骤，
(1)、理论计算被控制结构各方向(X向、Y向、45度方向)的自振周期；
(2)、理论计算质量块4的质量和各方向的弹簧3的刚度和阻尼器2的阻尼，以及，质量块4振动时水平移动距离，保证各方向振动周期同(1)中的理论计算周期，保证水平基座12尺度满足质量块4水平振动幅值要求；
(3)、工厂内生产部品；
(4)、运至工地，组装成形，将成品固定于被控制结构楼屋面，保证成品安装方向正确，成品的各方向振动周期和步骤(1)中计算周期相同；
(5)、利用环境振动测试等技术实地测试已安装磁悬浮式万向型水平调谐质量阻尼器的被控制结构各方向自振周期，通过增减质量块4质量、调整弹簧3刚度和阻尼器2阻尼来调整已安装的万向型水平调谐质量阻尼器自振周期，使两者一致，实现更精准的控制。
本发明的工作原理及使用流程：本发明使用时，将竖向环板11和水平基座12通过固定件13固定于被控制结构的楼屋面上，水平基座12中设置有凹坑，凹坑内设置有质量块基座41，由于水平基座12和质量块基座41均为永磁体，两基座相对面磁性相同，所以质量块基座41处于磁悬浮状态，质量块基座41上端设置有质量块4，质量块基座41与竖向环板11之间连接有阻尼器2和弹簧3，能够在外部小激励下启动发挥作用；同时能根据结构不同方向振动频率调谐共振，达到根据受控结构不同方向、不同的振动频率，调整相应方向TMD振动频率，达到全方位调谐减振的最佳效果，功能性强，使用便利。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种磁悬浮式万向型水平调谐质量阻尼器，包括竖向环板(11)、水平基座(12)、固定件(13)、阻尼器(2)、弹簧(3)、质量块(4)和质量块基座(41)，其特征在于：所述竖向环板(11)和水平基座(12)组成整体支架(1)，支架(1)通过固定件(13)固定于建筑结构上，所述水平基座(12)中设置有凹坑，所述凹坑内设置有质量块基座(41)，所述质量块基座(41)上端设置有质量块(4)，所述质量块基座(41)与竖向环板(11)之间连接有阻尼器(2)和弹簧(3)，所述水平基座(12)和质量块基座(41)均为永磁体，两基座相对面磁性相同。
2.根据权利要求1所述的一种磁悬浮式万向型水平调谐质量阻尼器，其特征在于：所述竖向环板(11)由金属制成，呈圆形或椭圆形。
3.根据权利要求1所述的一种磁悬浮式万向型水平调谐质量阻尼器，其特征在于：所述水平基座(12)呈圆形或椭圆形。
4.根据权利要求1所述的一种磁悬浮式万向型水平调谐质量阻尼器，其特征在于：所述质量块基座(41)外凸和水平基座(12)凹坑适配。
5.根据权利要求1所述的一种磁悬浮式万向型水平调谐质量阻尼器，其特征在于：所述弹簧(3)为金属材质结构或电磁式材质结构。
6.根据权利要求1所述的一种磁悬浮式万向型水平调谐质量阻尼器，其特征在于：所述弹簧(3)和阻尼器(2)成对设置，至少3对，均匀对称沿径向布置。
7.根据权利要求1-6任一所述的一种磁悬浮式万向型水平调谐质量阻尼器的制造实现方法，其特征在于：包括以下步骤，
(1)、计算被控制结构各方向(X向、Y向、45度方向)自振周期；
(2)、计算磁悬浮式万向型水平调谐质量阻尼器所需质量和各方向的弹簧(3)的刚度和阻尼器(2)的阻尼，保证各方向振动周期和步骤(1)中计算周期相同；
(3)、工厂内生产部品；
(4)、运至工地，组装成形，将成品固定于被控制结构楼(屋)面，保证成品安装方向正确，成品的各方向振动周期和步骤(1)中计算周期相同；
(5)、利用环境振动测试等技术实地测试已安装磁悬浮式万向型水平调谐质量阻尼器的被控制结构各方向自振周期，通过增减质量块(4)质量、调整弹簧(3)刚度和阻尼器(2)阻尼来调整已安装的万向型水平调谐质量阻尼器自振周期，使两者一致，实现更精准的控制。
8.根据权利要求7所述的一种磁悬浮式万向型水平调谐质量阻尼器的制造实现方法，其特征在于：所述竖向环板(11)由金属制成，呈圆形或椭圆形；所述水平基座(12)呈圆形或椭圆形；所述质量块基座(41)外凸和水平基座(12)凹坑适配；所述弹簧(3)为金属材质结构或电磁式材质结构；所述弹簧(3)和阻尼器(2)成对设置，至少3对，均匀对称沿径向布置。
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