CN202913524U - 一种多维碰撞耗能质量摆阻尼器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种多维碰撞耗能质量摆阻尼器，由质量球、钢索、金属圆筒及粘弹材料层组成，所述金属圆筒为开口竖直向下的倒置筒，所述质量球、钢索、及粘弹材料层均位于所述金属圆筒内，其中，质量球和钢索位于金属圆筒的中部，钢索的上端固定连接在金属圆筒的筒底板，钢索的下端与质量球固定连接，质量球在金属圆筒筒内呈悬吊状，所述粘弹材料层贴附式设置在金属圆筒的内壁上，粘弹材料层的设置位置使其能够当质量球在金属圆筒筒内发生摆动时与质量球发生碰撞，从而起到吸收能量、耗能减振的作用。该阻尼器能够减小所在结构的振动反应，解决结构抗震抗风问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及工程结构抗震抗风技术领域，具体是指一种多维碰撞耗能质量摆阻尼器。
背景技术
近年来，结构振动控制已经成为工程抗震抗风领域最热门的减振技术之一。由于它的实用性和有效性，受到越来越多的关注。
结构振动控制通常分为主动控制、被动控制和混合控制（即主动与被动控制的组合）。其中，阻尼器（也称控制装置）作为控制技术的核心组成直接影响控制技术的实施。主动控制是利用外部能源提供控制力来减小结构在环境荷载作用下的反应，虽然其控制效果显著，但需要输入外部能量，且对控制器设置技术要求较高，费用较大，工程应用较为困难。被动控制则不需要外部能源，造价低廉，易于实现与应用，且具备较好的减振效果。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种多维碰撞耗能质量摆阻尼器，该阻尼器能够减小所在结构的振动反应，解决结构抗震抗风问题。
本实用新型上述目的通过如下技术方案来实现的：一种多维碰撞耗能质量摆阻尼器，其特征在于：该阻尼器由质量球、钢索、金属圆筒及粘弹材料层组成，所述金属圆筒为开口竖直向下的倒置筒，所述质量球、钢索、及粘弹材料层均位于所述金属圆筒内，其中，质量球和钢索位于金属圆筒的中部，钢索的上端固定连接在金属圆筒的筒底板，钢索的下端与质量球固定连接，质量球在金属圆筒筒内呈悬吊状，所述粘弹材料层贴附式设置在金属圆筒的内壁上，粘弹材料层的设置位置使其能够当质量球在金属圆筒筒内发生摆动时与质量球发生碰撞，从而起到吸收能量、耗能减振的作用。
本实用新型中，所述钢索位于金属圆筒的竖向中心轴线上，所述质量球的悬吊点也位于金属圆筒的竖向中心轴线上。
本实用新型中，所述粘弹材料层为通过胶黏剂贴附在金属圆筒内壁上的一圈连续的环形粘弹材料层。
本实用新型中，所述粘弹材料层的材质优选为橡胶，所述质量球和金属圆筒的材质优选为钢材。
本实用新型的阻尼器通过质量球的摆动和碰撞过程来减小所在结构的振动反应，解决结构抗震抗风问题。与现有技术相比，本实用新型的特点是：外部环境荷载较小时，依靠质量球摆动实现减振作用；当外部环境荷载较大时，质量球摆动幅度增大，与金属圆筒内壁的粘弹性材料发生碰撞，粘弹性材料碰撞过程中将吸收部分能量，实现耗能的作用。由于质量球可在空间任意方向发生摆动，且与金属筒内壁粘弹性材料均可发生碰撞，因此，此种碰撞耗能质量摆阻尼器具有多维特性，且设计制作简单、造价便宜，它将会广泛的应用于工程结构抗震抗风技术领域。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细说明。
图1是本实用新型多维碰撞耗能质量摆阻尼器的垂直剖面图；
图2是图1的A-A剖面图；
图3是本实用新型多维碰撞耗能质量摆阻尼器安装在框架结构示意图；
图4是本实用新型多维碰撞耗能质量摆阻尼器安装在输电塔上的结构示意图。
附图标记说明
1是阻尼器；2是质量球；3是钢索；4是金属圆筒；5是粘弹材料层；
6是预埋钢板；7是框架结构；8是焊缝；9是输电塔塔头结构。
具体实施方式
如图1、图2所示的一种多维碰撞耗能质量摆阻尼器1，该阻尼器1由质量球2、钢索3、金属圆筒4及粘弹材料层5组成，金属圆筒4为开口竖直向下的倒置筒，质量球2、钢索3、及粘弹材料层5均位于金属圆筒4内，其中，质量球2和钢索3位于金属圆筒4的中部，钢索3的上端固定连接在金属圆筒4的筒底板，钢索3的下端与质量球2固定连接，质量球2在金属圆筒4筒内呈悬吊状，粘弹材料层5贴附式设置在金属圆筒4的内壁上，粘弹材料层5为通过胶黏剂贴附在金属圆筒4内壁上的一圈连续的环形粘弹材料层5，其材质为橡胶，粘弹材料层5的设置位置使其能够当质量球2在金属圆筒4筒内空间任意方向发生摆动时与质量球2发生碰撞，从而起到吸收能量、耗能减振的作用。
钢索3位于金属圆筒4的竖向中心轴线上，质量球2的悬吊点也位于金属圆筒4的竖向中心轴线上，质量球2和金属圆筒4的材质均为钢材。
本实施例中的多维碰撞耗能质量摆阻尼器1属于被动控制装置范畴，利用悬吊质量球2在外部荷载作用下发生摆动和碰撞等行为实现减振作用，具有简单、经济、易于实施等优点。使用过程中，将多维碰撞耗能质量摆阻尼器1安装在结构上，当体系在地震动或风荷载作用下产生振动时将带动质量球2摆动，质量球2振动产生的惯性力反作用于结构本身，与结构自身的运动相反产生了减振作用，当外部荷载增加时，质量球2摆动幅度加大，将与在金属圆筒4内壁布置的粘弹性材料发生碰撞，碰撞过程中粘弹性材料将吸收部分能量，阻尼器1此阶段起到耗能作用。因此，当外部环境荷载较小时阻尼器1起到减振作用，而当外部环境荷载较大时，阻尼器1同时起到减振和耗能作用。因结构上几乎随时都在承受风荷载，而地震罕见发生，所以该阻尼器1在结构抗风问题上的应用可能更重要。
本实施例的质量球2和金属圆筒4设置时，需要注意的是：第一，质量球2的摆动频率应尽可能接近结构自振频率；第二，质量球2摆动角度控制在5°左右；第三，为减少造价可将粘弹性材料仅布置在质量球2和金属圆筒4可能发生碰撞的位置；第四，当多维碰撞耗能质量摆阻尼器1安装在结构上时需要在安装处预装钢板，以便阻尼器1的固定；第五，要根据计算确定多维碰撞耗能质量摆阻尼器1在结构上的位置及数量。
作为本实施例的变换，粘弹材料层5的材质也可以采用其他粘弹性材料，如弹性树脂、皮革等，质量球2和金属圆筒4的材质也可以采用铁或铜或金属合金。
本实用新型的阻尼器1安装示意图如图3、图4所示，首先将钢索3一端焊接在金属圆筒4底板中心处，另一端与质量球2焊接；其次，将粘弹性材料布置在金属圆筒4内壁上；最后，将多维碰撞耗能质量摆阻尼器1安装在输电塔塔头结构9的框架结构7上，具体是先在框架结构7上通过焊接方式预埋预埋钢板6，然后将阻尼器1整体式焊接在预埋钢板6上，阻尼器1可设置多个，对称设置在输电塔塔头结构的两侧。
本实用新型的上述实施例并不是对本实用新型保护范围的限定，本实用新型的实施方式不限于此，凡此种种根据本实用新型的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本实用新型上述基本技术思想前提下，对本实用新型上述结构做出的其它多种形式的修改、替换或变更，均应落在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种多维碰撞耗能质量摆阻尼器，其特征在于：该阻尼器由质量球、钢索、金属圆筒及粘弹材料层组成，所述金属圆筒为开口竖直向下的倒置筒，所述质量球、钢索、及粘弹材料层均位于所述金属圆筒内，其中，质量球和钢索位于金属圆筒的中部，钢索的上端固定连接在金属圆筒的筒底板，钢索的下端与质量球固定连接，质量球在金属圆筒筒内呈悬吊状，所述粘弹材料层贴附式设置在金属圆筒的内壁上，粘弹材料层的设置位置使其能够当质量球在金属圆筒筒内发生摆动时与质量球发生碰撞，从而起到吸收能量、耗能减振的作用。
2.根据权利要求1所述的多维碰撞耗能质量摆阻尼器，其特征在于：所述钢索位于金属圆筒的竖向中心轴线上，所述质量球的悬吊点也位于金属圆筒的竖向中心轴线上。
3.根据权利要求1所述的多维碰撞耗能质量摆阻尼器，其特征在于：所述粘弹材料层为通过胶黏剂贴附在金属圆筒内壁上的一圈连续的环形粘弹材料层。
4.根据权利要求3所述的多维碰撞耗能质量摆阻尼器，其特征在于：所述粘弹材料层的材质为橡胶。
5.根据权利要求1所述的多维碰撞耗能质量摆阻尼器，其特征在于：所述质量球和金属圆筒的材质均为钢材。
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