CN112761403A - 刚度连续可调的调谐质量阻尼器 - Google Patents

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Abstract

本发明公布了刚度连续可调的调谐质量阻尼器,包括质量块、长导杆、短导杆、直线轴承、连接板、支板、L型限位钢板和螺旋钢弹簧;所述长导杆穿过质量块的四个角部,顶端和上顶板连接,低端和下底板连接,所述直线轴承套在长导杆上,其上端和质量块连接,所述螺旋钢弹簧套在短导杆上,其上端和顶块连接,下端和直线轴承连接,所述连接板左右两端和直线轴承连接,所述支板上端与连接板连接,下端与L型限位钢板连接,L型限位钢板置于底板上。本发明可以通过移动支板的位置实现阻尼器刚度和频率的连续调节,并由于刚度连续可调,可以实现弹簧规格的标准统一化,大大缩短了调谐质量阻尼器在实际工程使用中加工的周期,并降低制造的成本。

Description

刚度连续可调的调谐质量阻尼器
技术领域
本发明涉及阻尼器,尤其是涉及刚度连续可调的调谐质量阻尼器。
背景技术
随着土木工程结构抗震设计原理的发展,传统的设计方法难以满足抗震的设计需求,人们根据结构在地震作用下的破坏机理,并借鉴机械、航空航天等领域内结构减震控制理论、技术和应用成果,进行了土木工程结构减振控制技术的研究与应用。随着结构振动控制技术的快速发展和实践,作为传统结构被动减振体系调谐质量阻尼器(Tuned MassDamper,简称TMD)系统,已经成为土木工程的研究热点,并在一些高层建筑和高耸建筑中得到了应用。
TMD系统是在建筑结构上加上惯性质量,并配以弹簧系统和阻尼系统,通过共振原理,对结构某一振型加以控制,以达到减振的效果。TMD系统能有效降低主结构的振动反应,对结构的振动有明显的控制效果,所以主结构可以减小构件截面尺寸、减小配筋、简化施工,明显节省结构工程造价;占用极少的建筑面积,且便于安装、维修和更换;采用TMD对某些难以采用传统加强措施的结构,如高层结构、高层塔架结构、大跨度结构、海洋平台等重大结构,提供了一条可替代的减振措施。调谐质量阻尼器在高层和高耸结构抗震、抗风控制中有广阔的应用前景。
发明内容
本发明的目的是提供刚度连续可调的调谐质量阻尼器,通过移动支板的位置实现阻尼器刚度和频率的连续调节,并由于刚度连续可调,可以实现弹簧规格的标准统一化,大大缩短了调谐质量阻尼器在实际工程使用中加工的周期,并降低制造的成本。
为了解决现有技术存在的问题,本发明采用的技术方案如下:
刚度连续可调的调谐质量阻尼器,包括质量块、长导杆、短导杆、直线轴承、连接板、支板、L型限位钢板、螺旋钢弹簧;所述长导杆穿过质量块的四个角部,其顶端和上顶板连接,底端和下底板连接,所述长导杆的下部与质量块的底部相接触的位置处套装有一个直线轴承,所述短导杆安装在下底板的四个角处,所述螺旋钢弹簧套在短导杆上,其上端连接有顶块,下端连接有一个直线轴承,所述L型限位钢板置于下底板上,并位于相邻的长导杆和短导杆之间,L型限位钢板通过支板与连接板连接,连接板的左右两端分别与直线轴承连接。
进一步地,还包括导体铜板、导磁钢板和永磁体,所述质量块中间开洞,导磁钢板置于洞中,所述导磁钢板和质量块焊接,所述永磁体置于导磁钢板上,对称分布,所述导体铜板穿过质量块与上顶板和下底板连接,并与两侧永磁体保持等间距。
进一步地,所述质量块是由混凝土浇筑而成、钢板焊接而成或者是钢-混凝土混合而成。
进一步地,所述长导杆顶端和上顶板焊接,底端和下底板焊接。
进一步地,所述短导杆与下底板焊接。
进一步地,所述直线轴承套在长导杆上,其上端和质量块焊接。
进一步地,所述螺旋钢弹簧套在短导杆上,其上端和顶块焊接,下端和直线轴承焊接。
进一步地,所述直线轴承侧壁上焊接有耳板,所述连接板由两片连接单板组成,连接板的左右两端夹住耳板,和直线轴承铰接。
进一步地,所述支板上端置于连接板的两片连接单板之间,与连接板铰接,支板下端与L型限位钢板螺栓连接。
进一步地,所述L型限位钢板与下底板焊接或螺栓连接。
本发明所具有的优点和有益效果是:
本发明刚度连续可调的调谐质量阻尼器,其长导杆穿过质量块的四个角部,其顶端和上顶板连接,底端和下底板连接,直线轴承套在长导杆上,其上端和质量块连接,螺旋钢弹簧套在短导杆上,其上端和顶块连接,下端和直线轴承连接,连接板左右两端和直线轴承连接,支板上端与连接板连接,下端与L型限位钢板连接,L型限位钢板置于底板上。通过采用上述结构,质量块借助连接板和支板的杠杆结构与螺旋钢弹簧连接,当有竖向振动作用时,质量块借助杠杆结构与螺旋钢弹簧将上下振动,从而带动耗能元件进行耗能。并且可以通过移动支板的位置实现阻尼器刚度和频率的连续调节,并由于刚度连续可调,可以实现弹簧规格的标准统一化,大大缩短了调谐质量阻尼器在实际工程使用中加工的周期,并降低制造的成本。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步详述:
图1为实施例1所示刚度连续可调的调谐质量阻尼器安装粘滞耗能元件的三维示意图;
图2为实施例2所示刚度连续可调的调谐质量阻尼器安装电涡流耗能元件的三维示意图;
图3为实施例2所示刚度连续可调的调谐质量阻尼器安装电涡流耗能元件的平面透视图;
图4为电涡流耗能元件三维示意图;
图5为杠杆结构三维示意图。
图中:1为质量块、2为长导杆、3为短导杆、4为直线轴承、5连接板、6为支板、7为L型限位钢板、8为螺旋钢弹簧、9为粘滞耗能元件、10为导体铜板、11为导磁钢板、12为永磁体、13为上顶板、14为下底板、31为顶块。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步详细说明,但本发明的保护范围不受具体的实施例所限制,以权利要求书为准。另外,以不违背本发明技术方案的前提下,对本发明所作的本领域普通技术人员容易实现的任何改动或改变都将落入本发明的权利要求范围内。
实施例1:
本实施例刚度连续可调的调谐质量阻尼器,包括质量块(1)、长导杆(2)、短导杆(3)、直线轴承(4)、连接板(5)、支板(6)、L型限位钢板(7)、螺旋钢弹簧(8);所述长导杆(2)穿过质量块(1)的四个角部,其顶端和上顶板(13)连接,底端和下底板(14)连接,本实施例中所述长导杆(2)顶端和上顶板焊接,底端和下底板焊接。所述长导杆(2)的下部与质量块(1)的底部相接触的位置处套装有一个直线轴承(4),直线轴承(4)上端和质量块(1)的底部连接,本实施例中两者焊接在一起,如果质量块(1)采用混凝土材质,则在质量块(1)中加入预埋件,直线轴承(4)和预埋件焊接。所述短导杆(3)安装在下底板的四个角处,本实施例中所述短导杆(3)与下底板焊接。所述螺旋钢弹簧(8)套在短导杆(3)上,其上端连接有顶块(31),下端连接有一个直线轴承(4),本实施例中所述螺旋钢弹簧(8)的上端和顶块焊接,下端和直线轴承(4)焊接。顶块(31)与短导杆(3)为一体设置,本实施例中顶块(31)与短导杆(3)焊接在一起。所述L型限位钢板(7)置于下底板上,与下底板焊接或螺栓连接,并位于相邻的长导杆(2) 和短导杆(3)之间。L型限位钢板(7)通过支板(6)与连接板(5)连接,连接板的左右两端分别与安装在长导杆(2) 和短导杆(3)上的直线轴承(4)连接。如图5所示,所述直线轴承(4)侧壁上焊接有耳板,所述连接板(5)由两片连接单板组成,连接板的左右两端夹住耳板,和直线轴承(4)铰接。所述支板(6)上端置于连接板(5)的两片连接单板之间,与连接板铰接,支板(6)下端与L型限位钢板(7)螺栓连接。
所述质量块(1)可以是由混凝土浇筑而成、钢板焊接而成或者是钢-混凝土混合而成。
如图1所示,本实施例一种刚度连续可调的调谐质量阻尼器安装粘滞耗能元件9,所述粘滞耗能元件9置于质量块1侧边的下底板上并与下底板焊接,其上端和质量块连接。
实施例2:
本实施例刚度连续可调的调谐质量阻尼器,包括质量块(1)、长导杆(2)、短导杆(3)、直线轴承(4)、连接板(5)、支板(6)、L型限位钢板(7)、螺旋钢弹簧(8);所述长导杆(2)穿过质量块(1)的四个角部,其顶端和上顶板(13)连接,底端和下底板(14)连接,本实施例中所述长导杆(2)顶端和上顶板焊接,底端和下底板焊接。所述长导杆(2)的下部与质量块(1)的底部相接触的位置处套装有一个直线轴承(4),直线轴承(4)上端和质量块(1)的底部连接,本实施例中两者焊接在一起,如果质量块(1)采用混凝土材质,则在质量块(1)中加入预埋件,直线轴承(4)和预埋件焊接。所述短导杆(3)安装在下底板的四个角处,本实施例中所述短导杆(3)与下底板焊接。所述螺旋钢弹簧(8)套在短导杆(3)上,其上端连接有顶块(31),下端连接有一个直线轴承(4),本实施例中所述螺旋钢弹簧(8)的上端和顶块焊接,下端和直线轴承(4)焊接。顶块(31)与短导杆(3)为一体设置,本实施例中顶块(31)与短导杆(3)焊接在一起。所述L型限位钢板(7)置于下底板上,与下底板焊接或螺栓连接,并位于相邻的长导杆(2) 和短导杆(3)之间。L型限位钢板(7)通过支板(6)与连接板(5)连接,连接板的左右两端分别与安装在长导杆(2) 和短导杆(3)上的直线轴承(4)连接。如图5所示,所述直线轴承(4)侧壁上焊接有耳板,所述连接板(5)由两片连接单板组成,连接板的左右两端夹住耳板,和直线轴承(4)铰接。所述支板(6)上端置于连接板(5)的两片连接单板之间,与连接板铰接,支板(6)下端与L型限位钢板(7)螺栓连接。所述质量块(1)可以是由混凝土浇筑而成、钢板焊接而成或者是钢-混凝土混合而成。
如图2、3、4所示,本实施例刚度连续可调的调谐质量阻尼器安装电涡流耗能元件,所述质量块1中间开洞,导磁钢板11置于洞中,贴着质量块1两壁与其连接。所述永磁体12置于导磁钢板11上,对称分布。所述导体铜板10穿过质量块1,与上顶板和下底板连接,并与两侧永磁体保持等间距。
所述导磁钢板11和质量块1焊接,如质量块1采用混凝土材质,则在质量块1中加入预埋件,直线轴承4和预埋件焊接。所述永磁体12与导磁钢板11焊接,所述导体铜板与上顶板和下底板可采用螺栓连接或粘接。
本发明的工作原理如下:
当有竖向振动作用时,质量块借助杠杆结构与螺旋钢弹簧将上下振动,从而带动粘滞耗能元件或电涡流耗能元件进行耗能。并且可以通过移动支板的位置实现阻尼器刚度和频率的连续调节,并由于刚度连续可调,可以实现弹簧规格的标准统一化,大大缩短了调谐质量阻尼器在实际工程使用中加工的周期,并降低制造的成本。
上述实施例仅为本发明的优选方案,而不应视为对本发明的限制,本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下,可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案。包括权力要求记载的技术方案中的技术特征的等同替换方案为保护范围。及在此范围内的等同替换改进,也在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.刚度连续可调的调谐质量阻尼器,其特征在于:包括质量块(1)、长导杆(2)、短导杆(3)、直线轴承(4)、连接板(5)、支板(6)、L型限位钢板(7)、螺旋钢弹簧(8);所述长导杆(2)穿过质量块(1)的四个角部,其顶端和上顶板(13)连接,底端和下底板(14)连接,所述长导杆(2)的下部与质量块(1)的底部相接触的位置处套装有一个直线轴承,所述短导杆(3)安装在下底板的四个角处,所述螺旋钢弹簧(8)套在短导杆(3)上,其上端连接有顶块(31),下端连接有一个直线轴承,所述L型限位钢板(7)置于下底板上,并位于相邻的长导杆(2) 和短导杆(3)之间,L型限位钢板(7)通过支板(6)与连接板(5)连接,连接板的左右两端分别与直线轴承(4)连接。
2.根据权利要求1所述的刚度连续可调的调谐质量阻尼器,其特征在于:还包括导体铜板(10)、导磁钢板(11)和永磁体(12),所述质量块(1)中间开洞,导磁钢板(11)置于洞中,所述导磁钢板(11)和质量块(1)焊接,所述永磁体(12)置于导磁钢板(11)上,对称分布,所述导体铜板(10)穿过质量块(1)与上顶板和下底板连接,并与两侧永磁体保持等间距。
3.根据权利要求1或2所述的刚度连续可调的调谐质量阻尼器,其特征在于:所述质量块(1)是由混凝土浇筑而成、钢板焊接而成或者是钢-混凝土混合而成。
4.根据权利要求1或2所述的刚度连续可调的调谐质量阻尼器,其特征在于:所述长导杆(2)顶端和上顶板焊接,底端和下底板焊接。
5.根据权利要求1或2所述的刚度连续可调的调谐质量阻尼器,其特征在于:所述短导杆(3)与下底板焊接。
6.根据权利要求1或2所述的刚度连续可调的调谐质量阻尼器,其特征在于:所述直线轴承(4)套在长导杆(2)上,其上端和质量块(1)焊接。
7.根据权利要求1或2所述的刚度连续可调的调谐质量阻尼器,其特征在于:所述螺旋钢弹簧(8)套在短导杆(3)上,其上端和顶块焊接,下端和直线轴承(4)焊接。
8.根据权利要求1或2所述的刚度连续可调的调谐质量阻尼器,其特征在于:所述直线轴承(4)侧壁上焊接有耳板,所述连接板(5)由两片连接单板组成,连接板的左右两端夹住耳板,和直线轴承(4)铰接。
9.根据权利要求1或2所述的刚度连续可调的调谐质量阻尼器,其特征在于:所述支板(6)上端置于连接板(5)的两片连接单板之间,与连接板铰接,支板(6)下端与L型限位钢板(7)螺栓连接。
10.根据权利要求1或2所述的刚度连续可调的调谐质量阻尼器,其特征在于:所述L型限位钢板(7)与下底板焊接或螺栓连接。
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