CN202611007U - 一种悬吊式调谐质量阻尼器减振控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了一种悬吊式调谐质量阻尼器减振控制装置，包括基准压缩弹簧、阻尼器、质量块、至少一刚性吊杆、至少一刚度调整弹簧、至少一弹簧芯轴、盖板、内部安置板；质量块的空心腔体内设有基准压缩弹簧、阻尼器、内部安置板，以及刚性吊杆、弹簧芯轴的一部分；盖板盖在质量块空心腔体的上方；所述减振控制装置通过连接于内部安置板上的刚性吊杆与被控主体结构连接，悬吊在被控主体结构下方。本实用新型改善了现有以拉伸弹簧为质量块悬吊系统的悬吊式调谐质量阻尼器的减振控制性能不稳定、结构不紧凑、预留安装空间大、压缩建筑空间利用率的缺点，可减少并控制因地震、风振、轨道交通车辆、行人步行等引起的建筑结构竖向振动问题。

Description

一种悬吊式调谐质量阻尼器减振控制装置

技术领域

本实用新型属于建筑、道路、桥梁等土木工程技术领域，涉及一种调谐质量阻尼器，尤其涉及一种悬吊式调谐质量阻尼器减振控制装置。

背景技术

调谐质量阻尼器(Tuned Mass Damper，简称TMD)是一种无需外界能源输入即能工作的被动减振控制装置。一般的调谐质量阻尼器由质量块、弹簧和阻尼器组成。其减振机理是：利用共振原理，通过改变质量或刚度调整TMD自身的调频频率，使其与主结构基本频率或外界荷载激励频率基相接近，当被控结构在外激励下（如地震、强风作用、轨道交通、人群荷载引起的振动）发生振动时，引发TMD共振，而TMD质量块的振动惯性对原结构产生反方向作用力，同时其内置阻尼器也发挥耗能作用，从而达到减小并控制主体结构动力响应的目的。TMD是目前应用较为成熟的一种阻尼器，在国内外土木工程结构抗震抗风控制领域中得到了广泛应用。

目前，已有的悬吊式TMD减振控制装置一般由固体质量块、质量块悬吊系统、弹簧及阻尼器组成。其中，质量块悬吊系统有两类：一类是利用TMD的弹簧受拉产生的拉力来平衡质量块重力，质量块与主体结构之间设置阻尼器；另一类是利用柔性吊线，质量块通过柔性吊线悬吊到主体结构上，质量块与主体结构之间设置阻尼器和弹簧装置。同时采用平衡质量块重力的拉伸弹簧作为TMD减振装置的弹簧系统会导致以下问题：

(1)弹簧长期受拉会对TMD减振系统的稳定性造成不利影响；

(2)弹簧受拉后变长，如果为内置弹簧，则TMD自身尺寸需要做的比较大，导致TMD减振装置的成本造价高；如果为外置弹簧，则建筑结构中需要预留安装TMD的体积空间大，压缩了建筑结构的空间利用率。

采用柔性吊线作为TMD减振装置的质量块悬吊系统会导致以下问题：用吊线悬吊的质量块容易出现扭转和上下抖动现象，影响控制系统的稳定性。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种悬吊式调谐质量阻尼器减振控制装置，可减少并控制因地震、风振、轨道交通车辆、行人步行等引起的建筑结构竖向振动问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种悬吊式调谐质量阻尼器减振控制装置，所述减振控制装置包括：基准压缩弹簧、阻尼器、质量块、至少一刚性吊杆、至少一刚度调整弹簧、至少一弹簧芯轴、盖板、内部安置板；

所述质量块包括一空心腔体，作为减振控制装置的内部空腔；质量块的空心腔体内设有基准压缩弹簧、阻尼器、内部安置板，以及刚性吊杆、弹簧芯轴的一部分；盖板盖在质量块空心腔体的上方；

所述基准压缩弹簧和阻尼器并联于质量块的空心腔体内，所述基准压缩弹簧和阻尼器的两端分别镶嵌在盖板和内部安置板之间，阻尼器在基准压缩弹簧内部圆柱形空间内；

所述弹簧芯轴的两端分别连接盖板、内部安置板，弹簧芯轴的一端设有刚度调整弹簧，或者两端分别设置刚度调整弹簧；刚度调整弹簧设置于盖板的上方或内部安置板的下方；

所述减振控制装置通过连接于内部安置板上的刚性吊杆与被控主体结构连接，悬吊在被控主体结构下方。

作为本实用新型的一种优选方案，所述质量块的空心腔体为圆柱形。

作为本实用新型的一种优选方案，所述减振控制装置还包括设置于质量块的空心腔体内底部的橡胶缓冲垫。

作为本实用新型的一种优选方案，所述阻尼器和基准压缩弹簧的两端分别镶嵌在内部安置板和盖板上。

作为本实用新型的一种优选方案，所述刚性吊杆一端与内部安置板固定连接，另一端无摩擦地穿过盖板与被控主体结构相连。

作为本实用新型的一种优选方案，所述阻尼器为粘滞流体阻尼器、粘弹性阻尼器中的一种或几种组合。

作为本实用新型的一种优选方案，所述弹簧芯轴的上端设有固定螺钉，该固定螺钉与盖板之间固定所述刚度调整弹簧。

作为本实用新型的一种优选方案，所述弹簧芯轴的一端与内部安置板固定连接，另一端可无摩擦地穿过盖板作为刚度调整弹簧的弹簧芯轴。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型提出的悬吊式调谐质量阻尼器减振控制装置秉承了传统调谐质量阻尼器的减振机理明确的优点，改善了现有以拉伸弹簧为质量块悬吊系统的悬吊式调谐质量阻尼器的减振控制性能不稳定、结构不紧凑、预留安装空间大、压缩建筑空间利用率的缺点，同时也改善了以柔性吊线为质量块悬吊系统的悬吊式调谐质量阻尼器存在的质量块扭转和竖向抖动对结构减振控制产生的不利影响。

附图说明

图1为本实用新型悬吊式调谐质量阻尼器减振控制装置的剖面图；

图2为本实用新型悬吊式调谐质量阻尼器减振控制装置的平面图。

附图附注如下：

1.弹簧芯轴；    2.刚度调整弹簧；  3.内六角螺栓；

4.盖板；        5.质量块；        6.基准弹簧；

7.刚性吊杆；    8.粘滞阻尼器；    9.内部安置板；

10.橡胶缓冲垫； 11.连接板。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的优选实施例。

实施例一

本实用新型的目的是为了解决现有利用平衡质量块重力的拉伸弹簧作为TMD减振装置的弹簧系统对TMD减振装置稳定性造成的不利影响，减小TMD的安装空间，降低TMD的生产成本；同时也为了解决以柔性吊线作为质量块悬吊系统的悬吊式TMD减振装置的质量块在工作中容易发生的抖动和扭转问题。

请参阅图1、图2，本实用新型揭示了一种悬吊式调谐质量阻尼器减振控制装置，所述减振控制装置包括：基准压缩弹簧6、阻尼器8、质量块5、至少一刚性吊杆7、至少一刚度调整弹簧2、至少一弹簧芯轴1、盖板4、内部安置板9、橡胶缓冲垫10。

所述质量块5包括一空心腔体，作为减振控制装置的内部空腔；本实施例中，所述质量块5的空心腔体为圆柱形。质量块5的空心腔体内设有基准压缩弹簧6、阻尼器8、内部安置板9，以及刚性吊杆7、弹簧芯轴1的一部分；盖板4盖在质量块5空心腔体的上方。所述基准压缩弹簧6和阻尼器8并联于质量块5的空心腔体内，所述基准压缩弹簧6和阻尼器8的两端分别镶嵌在盖板4和内部安置板9之间，阻尼器8在基准压缩弹簧6内部圆柱形空间内。本实施例中，所述阻尼器8和基准压缩弹簧6的两端分别镶嵌在内部安置板9和盖板4上。所述阻尼器8可以为粘滞流体阻尼器、粘弹性阻尼器中的一种或几种组合。

所述弹簧芯轴1的两端分别连接盖板4、内部安置板9，弹簧芯轴1的一端设有刚度调整弹簧2，或者两端分别设置刚度调整弹簧2；刚度调整弹簧2设置于盖板4的上方或内部安置板9的下方。本实施例中，所述弹簧芯轴1的上端设有固定螺钉，所述刚度调整弹簧2固定于该固定螺钉与盖板4之间；所述弹簧芯轴1的一端与内部安置板9固定连接，另一端可无摩擦地穿过盖板4作为刚度调整弹簧2的弹簧芯轴。

所述减振控制装置通过连接于内部安置板9上的刚性吊杆7与被控主体结构连接，悬吊在被控主体结构下方。如图1所示，所述刚性吊杆7一端与内部安置板9固定连接，另一端无摩擦地穿过盖板4与被控主体结构相连。

此外，橡胶缓冲垫10设置于质量块5的空心腔体内底部。所述减振控制装置还可以包括连接板11，刚性吊杆7穿过该连接板11与被控主体结构连接。

本实用新型减振控制装置的加工方法如下：

先在一个质量块5（一般为铸钢件）中心位置做一个直径为B的圆柱形空腔，做一块直径比B小10mm左右、厚度满足强度计算的圆形厚板作为悬吊式调谐质量阻尼器的内部安置板9，在该内部安置板9上依次固定阻尼器8、基准压缩弹簧6、刚性吊杆7、弹簧芯轴1；做一块厚度满足强度计算要求的矩形钢板为盖板4，并在其上作出对应于内部安置板上的阻尼器8、基准压缩弹簧6、刚性吊杆7、弹簧芯轴1相应位置的孔洞，将刚性吊杆7和弹簧芯轴1穿过盖板4，并在盖板4上缓慢施加与该悬吊式调谐质量阻尼器的质量块重力相等的压力，使基准压缩弹簧6发生压缩变形，然后用螺栓固定住盖板4，作为一个整体W1；在质量块5的圆柱形空腔底部铺放用天然橡胶做成的厚度约为10～20mm的橡胶缓冲垫10；将W1平稳地放置于质量块5的圆柱形空腔内，用内六角螺栓3，将W1与质量块5连接成一个整体；对称拧开一半数量的弹簧芯轴1上的螺母及直径约为刚度调整弹簧2的外径1.5倍、厚度约为10mm的圆形钢板垫片，安装刚度调整弹簧2于弹簧芯轴1上，再拧紧弹簧芯轴1上的螺母。现场安装该悬吊式调谐质量阻尼器时，拧下每根刚性吊杆上最外断的一个螺母，将刚性吊杆与主体结构预留螺栓孔相连，用拧下的螺母固定刚性吊杆与主体结构，再将每根刚性吊杆上的另一个螺母拧到刚性吊杆与主体结构相交的位置，必须保证悬吊式质量调谐阻尼器盖板与主体结构之间的刚性吊杆上的螺母与盖板的距离大于阻尼器的最大行程。

综上所述，本实用新型提出的悬吊式调谐质量阻尼器减振控制装置秉承了传统调谐质量阻尼器的减振机理明确的优点，改善了现有以拉伸弹簧为质量块悬吊系统的悬吊式调谐质量阻尼器的减振控制性能不稳定、结构不紧凑、预留安装空间大、压缩建筑空间利用率的缺点，同时也改善了以柔性吊线为质量块悬吊系统的悬吊式调谐质量阻尼器存在的质量块扭转和竖向抖动对结构减振控制产生的不利影响。

这里本实用新型的描述和应用是说明性的，并非想将本实用新型的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本实用新型的精神或本质特征的情况下，本实用新型可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本实用新型范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。

Claims (8)

1.一种悬吊式调谐质量阻尼器减振控制装置，其特征在于，所述减振控制装置包括：基准压缩弹簧(6)、阻尼器(8)、质量块(5)、至少一刚性吊杆(7)、至少一刚度调整弹簧(2)、至少一弹簧芯轴(1)、盖板(4)、内部安置板(9)；

所述质量块（5）包括一空心腔体，作为减振控制装置的内部空腔；质量块（5）的空心腔体内设有基准压缩弹簧(6)、阻尼器(8)、内部安置板(9)，以及刚性吊杆(7)、弹簧芯轴(1)的一部分；盖板(4)盖在质量块（5）空心腔体的上方；

所述基准压缩弹簧(6)和阻尼器(8)并联于质量块（5）的空心腔体内，所述基准压缩弹簧(6)和阻尼器(8)的两端分别镶嵌在盖板(4)和内部安置板(9)之间，阻尼器(8)在基准压缩弹簧(6)内部圆柱形空间内；

所述弹簧芯轴(1)的两端分别连接盖板(4)、内部安置板(9)，弹簧芯轴(1)的一端设有刚度调整弹簧(2)，或者两端分别设置刚度调整弹簧(2)；刚度调整弹簧(2)设置于盖板（4）的上方或内部安置板(9)的下方；

所述减振控制装置通过连接于内部安置板(9)上的刚性吊杆(7)与被控主体结构连接，悬吊在被控主体结构下方。

2.根据权利要求1所述的悬吊式调谐质量阻尼器减振控制装置，其特征在于：

所述质量块（5）的空心腔体为圆柱形。

3.根据权利要求1所述的悬吊式调谐质量阻尼器减振控制装置，其特征在于：

所述减振控制装置还包括设置于质量块（5）的空心腔体内底部的橡胶缓冲垫(10)。

4.根据权利要求1所述的悬吊式调谐质量阻尼器减振控制装置，其特征在于：

所述阻尼器(8)和基准压缩弹簧(6)的两端分别镶嵌在内部安置板(9)和盖板(4)上。

5.根据权利要求1所述的悬吊式调谐质量阻尼器减振控制装置，其特征在于：

所述刚性吊杆(7)一端与内部安置板(9)固定连接，另一端无摩擦地穿过盖板(4)与被控主体结构相连。

6.根据权利要求1所述的悬吊式调谐质量阻尼器减振控制装置，其特征在于：

所述阻尼器(8)为粘滞流体阻尼器、粘弹性阻尼器中的一种或几种组合。

7.根据权利要求1所述的悬吊式调谐质量阻尼器减振控制装置，其特征在于：

所述弹簧芯轴(1)的上端设有固定螺钉，该固定螺钉与盖板（4）之间固定所述刚度调整弹簧(2)。

8.根据权利要求1或7所述的悬吊式调谐质量阻尼器减振控制装置，其特征在于：

所述弹簧芯轴(1)的一端与内部安置板(9)固定连接，另一端可无摩擦地穿过盖板(4)作为刚度调整弹簧(2)的弹簧芯轴。

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