CN204491888U - 一种三向减震质量调谐阻尼器 - Google Patents

一种三向减震质量调谐阻尼器 Download PDF

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周海涛
郝晓
薛娜
张锋剑
白哲
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Abstract

本实用新型涉及一种三向减震质量调谐阻尼器,钢筒内设置有水平减震装置,该水平减震装置通过水平粘滞阻尼器和水平弹簧与钢筒的内壁相连接,在该水平减震装置的中心部位设置有垂直质量块,在垂直质量块的底部通过垂直粘滞阻尼器和垂直弹簧与底座相连接,在底座与垂直粘滞阻尼器之间设置有定向旋转轴支座,定向旋转轴支座通过定向旋转轴与垂直粘滞阻尼器相连接;形成一种既可以发挥水平减震作用,又可以发挥竖向减震作用的复合型质量调谐阻尼器,横向、纵向、垂直方向三向作用,设计简单且安装简易,但具有基频可调,质量可调,阻尼效果稳定等优点,比一般质量调谐阻尼器具有更广泛的适用性。

Description

—种三向减震质量调谐阻尼器
技术领域
[0001] 本实用新型属于土木工程结构消能减震技术领域,具体涉及一种控制建筑物振动,减小结构在风荷载和地震荷载作用下结构响应的三向减震质量调谐阻尼器。
背景技术
[0002] 对于高层高耸和大跨度结构,风荷载和地震荷载作用下的结构侧向变形控制问题得到广泛的关注和重视。经过大量实践证实,质量调谐阻尼器是一种非常有效的减振控制装置,将其安装于结构合适的位置,并经过产品静刚度、质量块及阻尼参数的合理设定,可以极大地减小结构的侧向振动位移幅值,并相应地减小结构竖向构件承受的水平剪力。
[0003] 一般大跨结构,比如人行天桥,楼间走廊等控制振动时,常规方案是,采用竖向质量调谐阻尼器控制结构竖向振动,采用隔震支座可配粘滞阻尼器的方式控制纵向振动,这样的作法,费用较大,设计麻烦,且安装复杂。而对于带有较大跨度构件的高耸结构,既有水平减震需求,又有竖向局部构件减震需求,采用质量调谐阻尼器减震方案时则分别需要控制水平振动和控制竖向振动的两套系统,同样伴有费用明显增加,设计麻烦和安装复杂的冋题。
[0004] 此外,对于水平减震的质量调谐阻尼器,通常在两个方向质量需求不完全一致,传统的质量调谐阻尼器质量块在X和Y方向是恒定,无法调整,存在改进的空间。
[0005] 因此,生产一种结构简单,操作方便,工作和运行效率高,减震耗能效果好,加工安装简单,配件简单可靠,适应性强,使用寿命长的三向减震质量调谐阻尼器,具有广阔的市场前景。
发明内容
[0006] 针对现有技术的不足,本实用新型提供结构简单、操作方便、工作和运行效率高、减震耗能效果好、加工安装简单、配件简单可靠、适应性强、使用寿命长的三向减震质量调谐阻尼器。
[0007] 本实用新型的技术方案是这样实现的:一种三向减震质量调谐阻尼器,包括底座、固定安装在底座上的钢筒、安装在钢筒顶部的封板,所述的钢筒内设置有水平减震装置,该水平减震装置通过水平粘滞阻尼器和水平弹簧与钢筒的内壁相连接,在该水平减震装置的中心部位设置有垂直质量块,垂直质量块的底部通过垂直粘滞阻尼器和垂直弹簧与底座相连接,在底座与垂直粘滞阻尼器之间设置有定向旋转轴支座,定向旋转轴支座通过定向旋转轴与垂直粘滞阻尼器相连接。
[0008] 所述的水平减震装置包括第一水平质量块、第二水平质量块、第三水平质量块和第四水平质量块,四个水平质量块均通过水平粘滞阻尼器和水平弹簧与钢筒的内壁相连接,所述的垂直质量块的四个外侧面以及第一水平质量块和第二水平质量块的两侧均固定安装有垂直连接块,垂直连接块上开设有垂直长圆孔,垂直长圆孔内活动安装有滚动轴承,滚动轴承的两端固定安装有连接轴套,垂直质量块的四个外侧面通过连接轴套分别与第一水平质量块、第二水平质量块、第三水平质量块和第四水平质量块的内侧活动连接,第一水平质量块和第二水平质量块的两侧均通过连接轴套与第三水平质量块和第四水平质量块的内侧活动连接。
[0009] 所述的钢筒截面的形状为矩形、方形或或圆形,垂直质量块安装在钢筒的中心位置,垂直质量块的高度不小于水平减震装置高度的二分之一。
[0010] 所述的底座和钢筒的内壁及外壁之间均设置有加强肋板。
[0011] 所述的第一水平质量块、第二水平质量块、第三水平质量块和第四水平质量块的底部均设置有万向轮。
[0012] 所述的水平粘滞阻尼器为四个,四个水平粘滞阻尼器分别设置在第一水平质量块、第二水平质量块、第三水平质量块和第四水平质量块的外侧中心位置与钢筒的内壁之间。
[0013] 所述的第一水平质量块、第二水平质量块、第三水平质量块和第四水平质量块与钢筒的内壁之间均设置有均等分布的四条水平弹簧。
[0014] 所述的垂直长圆孔的内径不小于滚动轴承的外径,所述的滚动轴承的长度不小于垂直连接块的宽度。
[0015] 本实用新型具有如下的积极效果:首先,本实用新型结构简单,操作方便,在使用时,在封闭的钢筒内以对称方式安装了多个质量块,各个质量块之间采用长圆孔连接件配滚动轴承的方式进行连接,同时各质量块分别用粘滞阻尼器和弹簧与箱体进行连接,从而形成一种既可以发挥水平减震作用,又可以发挥竖向减震作用的复合型质量调谐阻尼器,该阻尼器的在各个方向上的减震块质量,刚度,阻尼器可根据需要自由调整配置,且整体体积小,横向、纵向、垂直方向三向作用,对于工程项目而言,费用经济,设计简单且安装简易,但具有基频可调,质量可调,阻尼效果稳定等优点,比一般质量调谐阻尼器具有更广泛的适用性。
附图说明
[0016] 图1为本实用新型的结构示意图。
[0017] 图2为本实用新型的俯视结构示意图。
[0018] 图3为本实用新型的内部结构示意图之一。
[0019] 图4为本实用新型图内部结构示意图之二。
[0020] 图5为本实用新型连接轴套的结构示意图。
[0021] 图6为本实用新型垂直连接块的结构示意图。
具体实施方式
[0022] 如图1、2、3、4、5、6所示,一种三向减震质量调谐阻尼器,包括底座1、固定安装在底座I上的钢筒2、安装在钢筒2顶部的封板3,所述的钢筒I内设置有水平减震装置,该水平减震装置通过水平粘滞阻尼器16和水平弹簧17与钢筒I的内壁相连接,在该水平减震装置的中心部位设置有垂直质量块5,垂直质量块5的底部通过垂直粘滞阻尼器7和垂直弹簧6与底座I相连接,在底座I与垂直粘滞阻尼器7之间设置有定向旋转轴支座8,定向旋转轴支座8通过定向旋转轴9与垂直粘滞阻尼器7相连接。
[0023] 所述的水平减震装置包括第一水平质量块12、第二水平质量块13、第三水平质量块14和第四水平质量块15,四个水平质量块均通过水平粘滞阻尼器16和水平弹簧17与钢筒I的内壁相连接,所述的垂直质量块5的四个外侧面以及第一水平质量块12和第二水平质量块13的两侧均固定安装有垂直连接块19,垂直连接块19上开设有垂直长圆孔20,垂直长圆孔20内活动安装有滚动轴承21,滚动轴承21的两端固定安装有连接轴套10,垂直质量块5的四个外侧面通过连接轴套10分别与第一水平质量块12、第二水平质量块13、第三水平质量块14和第四水平质量块15的内侧活动连接,第一水平质量块12和第二水平质量块13的两侧均通过连接轴套10与第三水平质量块14和第四水平质量块15的内侧活动连接。所述的钢筒2截面的形状为矩形、方形或或圆形,垂直质量块5安装在钢筒2的中心位置,垂直质量块5的高度不小于水平减震装置高度的二分之一。所述的底座I和钢筒2的内壁及外壁之间均设置有加强肋板4。
[0024] 所述的第一水平质量块12、第二水平质量块13、第二水平质量块14和第四水平质量块15的底部均设置有万向轮18。所述的水平粘滞阻尼器16为四个,四个水平粘滞阻尼器16分别设置在第一水平质量块12、第二水平质量块13、第三水平质量块14和第四水平质量块15的外侧中心位置与钢筒I的内壁之间。所述的第一水平质量块12、第二水平质量块13、第三水平质量块14和第四水平质量块15与钢筒I的内壁之间均设置有均等分布的四条水平弹簧17。所述的垂直长圆孔20的内径不小于滚动轴承21的外径,所述的滚动轴承21的长度不小于垂直连接块19的宽度。
[0025] 本实用新型在具体操作时,该三向减震质量调谐阻尼器由安置在钢筒体内的三个子系统组成。垂直质量块5及其与钢筒底部间相连的垂直粘滞阻尼器7和垂直弹簧6形成一个竖向减震系统;第三水平质量块14和第四水平质量块15及其与钢筒体侧壁间相连的水平粘滞阻尼器16和水平弹簧17形成一个X向水平减震系统,第三水平质量块14和第四水平质量块15通过万向轮18置于钢筒底部;第一水平质量块12和第二水平质量块13及其与钢筒体侧壁间相连的水平粘滞阻尼器16和水平弹簧17形成一个Y向水平减震系统,第一水平质量块12和第二水平质量块13通过万向轮18置于钢筒底部。
[0026] 阻尼减震最通过各元件之间的联系方式实现,垂直质量块5与其他各质量间采用长圆孔配滚动轴承的方式进行连接;垂直质量块5的四个外侧面以及第一水平质量块12和第二水平质量块13的两侧均固定安装有垂直连接块19,垂直连接块19上开设有垂直长圆孔20,垂直长圆孔20内活动安装有滚动轴承21,滚动轴承21的两端固定安装有连接轴套10,垂直质量块5的四个外侧面通过连接轴套10分别与第一水平质量块12、第二水平质量块13、第三水平质量块14和第四水平质量块15的内侧活动连接,第一水平质量块12和第二水平质量块13的两侧均通过连接轴套10与第三水平质量块14和第四水平质量块15的内侧活动连接。第一水平质量块12、第二水平质量块13、第三水平质量块14和第四水平质量块15也采用上述长圆孔配滚动轴承的方式进行连接。
[0027] 当垂直质量块5竖向发生位移振动时,与之相邻的第一水平质量块12、第二水平质量块13、第三水平质量块14和第四水平质量块15并不发生移动,即竖向减震子系统质量块仅包括垂直质量块5。
[0028] 当发生X向水平振动时,第三水平质量块14和第四水平质量块15带动垂直质量块5和第一水平质量块12和第二水平质量块13发生X向位移,即X向减震子系统发挥质量特征的质量块包括了质量块第三水平质量块14、第四水平质量块15、垂直质量块5、第一水平质量块12和第二水平质量块13。由于垂直长圆孔20的内径不小于滚动轴承21的外径,滚动轴承21的长度不小于垂直连接块19的宽度,在发生X向水平振动时,五个质量块互相作用参与运动,滚动轴承21根据其自身长度的间隙可以使垂直质量块5参与X向水平振动。
[0029] 当发生Y向水平振动时,第一水平质量块12和第二水平质量块13带动垂直质量块5发生Y向位移振动,而第三水平质量块14和第四水平质量块15,由于该连接构造轴承长度较大,滚动轴承21的长度不小于垂直连接块19的宽度,并不跟随第一水平质量块12和第二水平质量块13发生位移,即Y向减震子系统发挥质量特征的质量块包括了第一水平质量块12和第二水平质量块13和垂直质量块5。
[0030] 上述三种振动方式优点是,竖向减震的质量块可同时参与水平减震,Y向水平减震子系统的第一水平质量块12和第二水平质量块13可同时参与X向的减震,而X向减震子系统的第三水平质量块14和第四水平质量块15不参与Y向的减震,这样的话对于结构两个水平方向减震质量需求不同时,可以非常自由地进行组合和调整,使得结构双向减震需求得到良好满足。
[0031]当需求其发挥竖向减震功能时,垂直质量块5和其与钢筒体底板间竖向连接的垂直粘滞阻尼器7和垂直弹簧6发挥作用,垂直质量块5取需减震大跨度构件的I至2% ;刚度和粘滞阻尼器则根据需要选型;发挥X向水平减震功能是质量块第三水平质量块14、第四水平质量块15、垂直质量块5、第一水平质量块12和第二水平质量块13运动,及与第三水平质量块14和第四水平质量块15水平X向相连的水平粘滞阻尼器16和水平弹簧17共同发挥作用,质量块质量总和及弹簧,粘滞阻尼器参数根据需要进行选型;发挥Y向水平减震功能是第一水平质量块12和第二水平质量块13和垂直质量块5参与运动,及与第一水平质量块12和第二水平质量块13水平Y向相连的水平粘滞阻尼器16和水平弹簧17共同发挥作用,质量块质量总和及弹簧,粘滞阻尼器参数根据需要进行选型。各方向弹簧选型宜根据各自方向结构自振频率与该弹簧系自振频率向一致的原则取。
[0032] 本实用新型可以三向减震,三种功能合而为一,减少了总造价,三向减震时,通过特殊连接构造进行质量块的相互组合和相互独立,灵活机动,减少了体积。具有很好的社会和经济效益。

Claims (8)

1.一种三向减震质量调谐阻尼器,包括底座(I)、固定安装在底座(I)上的钢筒(2)、安装在钢筒(2)顶部的封板(3),其特征在于:所述的钢筒(I)内设置有水平减震装置,该水平减震装置通过水平粘滞阻尼器(16)和水平弹簧(17)与钢筒(I)的内壁相连接,在该水平减震装置的中心部位设置有垂直质量块(5),垂直质量块(5)的底部通过垂直粘滞阻尼器(7)和垂直弹簧(6)与底座(I)相连接,在底座(I)与垂直粘滞阻尼器(7)之间设置有定向旋转轴支座(8 ),定向旋转轴支座(8 )通过定向旋转轴(9 )与垂直粘滞阻尼器(7 )相连接。
2.根据权利要求1所述的三向减震质量调谐阻尼器,其特征在于:所述的水平减震装置包括第一水平质量块(12)、第二水平质量块(13)、第二水平质量块(14)和第四水平质量块(15),四个水平质量块均通过水平粘滞阻尼器(16)和水平弹簧(17)与钢筒(I)的内壁相连接,所述的垂直质量块(5)的四个外侧面以及第一水平质量块(12)和第二水平质量块(13)的两侧均固定安装有垂直连接块(19),垂直连接块(19)上开设有垂直长圆孔(20),垂直长圆孔(20)内活动安装有滚动轴承(21),滚动轴承(21)的两端固定安装有连接轴套(10),垂直质量块(5)的四个外侧面通过连接轴套(10)分别与第一水平质量块(12)、第二水平质量块(13)、第三水平质量块(14)和第四水平质量块(15)的内侧活动连接,第一水平质量块(12)和第二水平质量块(13)的两侧均通过连接轴套(10)与第三水平质量块(14)和第四水平质量块(15)的内侧活动连接。
3.根据权利要求1所述的三向减震质量调谐阻尼器,其特征在于:所述的钢筒(2)截面的形状为矩形、方形或或圆形,垂直质量块(5)安装在钢筒(2)的中心位置,垂直质量块(5)的高度不小于水平减震装置高度的二分之一。
4.根据权利要求1所述的三向减震质量调谐阻尼器,其特征在于:所述的底座(I)和钢筒(2)的内壁及外壁之间均设置有加强肋板(4)。
5.根据权利要求2所述的三向减震质量调谐阻尼器,其特征在于:所述的第一水平质量块(12 )、第二水平质量块(13 )、第三水平质量块(14 )和第四水平质量块(15 )的底部均设置有万向轮(18)。
6.根据权利要求2所述的三向减震质量调谐阻尼器,其特征在于:所述的水平粘滞阻尼器(16)为四个,四个水平粘滞阻尼器(16)分别设置在第一水平质量块(12)、第二水平质量块(13 )、第三水平质量块(14 )和第四水平质量块(15 )的外侧中心位置与钢筒(I)的内壁之间。
7.根据权利要求2所述的三向减震质量调谐阻尼器,其特征在于:所述的第一水平质量块(12)、第二水平质量块(13)、第二水平质量块(14)和第四水平质量块(15)与钢筒(I)的内壁之间均设置有均等分布的四条水平弹簧(17)。
8.根据权利要求2所述的三向减震质量调谐阻尼器,其特征在于:所述的垂直长圆孔(20)的内径不小于滚动轴承(21)的外径,所述的滚动轴承(21)的长度不小于垂直连接块(19)的宽度。
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