CN202954450U - 一种双向水平可调减振控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双向水平可调减振控制装置，包括主体结构，所述主体结构内顶部固定有若干单向铰，单向铰上连接刚性吊杆的上端，刚性吊杆的下端连接于容器上，容器中设有横向导轨，横向导轨上设有小车，小车上设有质量块，沿横向导轨方向，小车的前后端分别通过弹簧和粘滞油阻尼器连接于容器侧壁上。减振装置能减小结构在不同方向的地震或风载作用下的反应，具有造价低廉、便于安装等特点，应用在大跨越输电塔、电视塔及相关结构。

Description

一种双向水平可调减振控制装置

技术领域

本实用新型涉及一种高耸结构减振装置，尤其是一种涉及到大跨越输电塔、电视塔及相关结构使用吊杆、钢板、弹簧和阻尼器等组成的双向水平可调减震装置。

背景技术

目前，随着社会的发展，轻质高强的材料被应用于高耸结构中，导致结构的刚度和阻尼相对减小。在地震或风荷载作用下，结构的动力反应（如顶部加速度、位移和底部轴力等）过大，影响了高耸结构承受地震或风荷载时的安全运行，将使结构产生严重的破坏、甚至倒塌，造成巨大的经济损失。

1972年，姚浩平（J.T.P.Yao）教授首次提出结构控制的理论，从而开创了结构控制研究的新时期。结构振动控制可以有效减小结构在动荷载（如地震、风等）作用下的反应，提高结构的防灾能力。对于高耸结构，对其恰当地安装振动控制可以有效地减小结构的动力反应，减轻结构构件的破坏或疲劳损伤，到达经济和安全的效果。

悬挂质量摆结构减震体系是把质量摆悬挂在主体结构上，当体系在地震作用下结构产生水平振动时，带动摆振动。而摆振动产生的惯性力则反作用于主体结构本身，当这种惯性力与主体结构本身的运动相反时就产生了制振效果，从而达到控制结构振动的目的。

调谐质量阻尼器（Tuned Mass Damper，简称TMD）结构应用的现代思想的最早来源是早在1909年弗拉姆研究的动力吸振器。TMD是一种经典的减震控制装置，它是由弹簧、阻尼器和质量块所组成的振动系统。当结构在地震作用下产生振动，带动TMD系统一起振动，TMD系统相对运动产生的惯性力反作用到结构上，调谐这个惯性力，使其对结构的振动控制产生控制作用，从而达到减小结构振动反应的目的。

实际中，结构同时受到不同方向上的地震或风荷载作用，而传统悬挂质量摆和单向TMD已经不能满足减震的要求；当前单一的悬挂质量摆是无法实现多向减振的，因为摆的自振频率是由摆线的长度确定的；而多个方向TMD减震，需要多个质量块，从而增加了结构的负担，并且安装后的传统TMD减振装置，其频率无法改变等许多问题存在。

专利申请CN1847556A公开了一种悬吊式调谐质量阻尼器减振控制装置，其采用刚性吊杆悬吊配重块，避免配重块的扭转和上下抖动；利用刚性吊杆和拉簧使主体结构与质量快连接，使该质量阻尼器对各方向的减振均能起到控制作用；摒弃了现有装置的活塞式阻尼器，采用在十字轴轴承部位安装摩擦阻尼片的方法提供阻尼力。但是该装置刚性吊杆和与拉簧均需与主体结构连接，与主体结构连接点多达十处，安装复杂。

发明内容

本实用新型的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种双向水平可调减振控制装置，该装置能减小结构在不同方向的地震或风载作用下的反应，具有造价低廉、便于安装。

为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：

一种双向水平可调减振控制装置，包括主体结构，所述主体结构内顶部固定有若干单向铰，单向铰上连接刚性吊杆的上端，刚性吊杆的下端连接于容器上，容器中设有横向导轨，横向导轨上设有小车，小车上设有质量块，沿横向导轨方向，小车的前后端分别通过弹簧和粘滞油阻尼器连接于容器侧壁上。

所述容器为方形。

所述小车下部设有卡在导轨上的轮子。

所述小车的前后端分别通过两根弹簧和一个粘滞油阻尼器连接于容器侧壁上，且粘滞油阻尼器位于两根弹簧之间。

本实用新型在高耸结构纵向采用两个单向铰将主体结构与两根刚性吊杆连接，由于单向铰的存在，刚性吊杆只能沿纵向摆动。同时，采用刚性吊杆取代一般质量摆的柔性吊线，也避免了吊杆下部质量沿其他方向摆动和扭转。刚性吊杆下端再连接一只带有横向轨道的容器，这样单向铰，刚性吊杆以及下部容器就构成了一个纵向的悬挂质量摆，通过调节吊杆的长度可以使质量摆的频率与主体结构一致，从而完成对主体结构纵向风振响应的控制。然后，在容器内的横向轨道上放置一部小车，小车横向的两侧均由弹簧和粘滞油阻尼器与容器横向两侧内壁连接，再在小车上放置质量块，质量块可由螺栓连接的叠加钢板实现，这样小车，质量块，弹簧以及粘滞油阻尼器就构成了横向的调谐质量阻尼器（TMD），通过增加或减少叠加钢板的数量调节TMD的质量，使TMD的自振频率与主体结构横向频率一致，进而实现对主体结构横向响应的控制。至此，主体结构的纵向响应控制由悬挂质量摆实现，容器内的横向TMD又同时完成了对结构横向响应的控制。

本实用新型的有益效果是：这种减振装置能减小结构在不同方向的地震或风载作用下的反应，具有造价低廉、便于安装等特点，应用在大跨越输电塔、电视塔及相关结构。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图；

图2是图1中A-A向剖视图；

其中1单向铰，2刚性吊杆，3容器，4小车，5质量块，6弹簧，7粘滞油阻尼器，8横向导轨，9螺栓，10轮子，11主体结构。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

本实用新型提出的一种双向水平可调减振控制装置如图1，图2所示。纵向减震器，即悬挂质量摆，为了防止顶部和主体结构连接处弯矩过大，采用两个单向铰1，两个刚性吊杆2及一个方形容器3构成，方形容器3内的调谐质量阻尼器由四根弹簧6和两个粘滞油阻尼器7，叠加钢板组成的质量块5，带有4个轮子的小车4，横向导轨8构成。两个单向铰1与主体结构11之间、两个单向铰1与两个刚性吊杆2之间以及两个刚性吊杆2与方形容器3之间均采用螺栓9连接。

采用两个单向铰1将主体结构11与两个刚性吊杆2连接，刚性吊杆2下端再连接一只带有横向轨道8的容器3，这样单向铰1，刚性吊杆2以及下部容器3就构成了一个纵向的悬挂质量摆，通过调节吊杆2的长度可以使质量摆的频率与主体结构11一致，从而完成对主体结构纵向的振动控制。然后，在容器3内的横向轨道8上放置一部小车4，小车4下部的轮子10卡在横向导轨上；小车4横向的两侧均由弹簧6和粘滞油阻尼器7与容器3横向两侧内壁连接，再在小车上4放置质量块5，质量块可由螺栓连接的叠加钢板实现，这样小车4，质量块5，弹簧6以及粘滞油阻尼器7就构成了横向的调谐质量阻尼器（TMD），通过增加或减少叠加钢板的数量调节TMD的质量，使TMD的自振频率与主体结构11横向频率一致，进而实现对主体结构11横向的振动控制。至此，主体结构11的纵向振动控制由悬挂质量摆实现，容器3内的横向TMD又同时完成了对主体结构11横向的振动控制。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims (4)

1.一种双向水平可调减振控制装置，包括主体结构，其特征是，所述主体结构内顶部固定有若干单向铰，单向铰上连接刚性吊杆的上端，刚性吊杆的下端连接于容器上，容器中设有横向导轨，横向导轨上设有小车，小车上设有质量块，沿横向导轨方向，小车的前后端分别通过弹簧和粘滞油阻尼器连接于容器侧壁上。

2.如权利要求1所述的装置，其特征是，所述容器为方形。

3.如权利要求1所述的装置，其特征是，所述小车下部设有卡在导轨上的轮子。

4.如权利要求1所述的装置，其特征是，所述小车的前后端分别通过两根弹簧和一个粘滞油阻尼器连接于容器侧壁上，且粘滞油阻尼器位于两根弹簧之间。

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