CN206174181U - 围绕式调谐质量减振器 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于振动控制技术领域，尤其涉及一种围绕式调谐质量减振器，包括质量块、悬吊元件和阻尼元件，所述质量块中部设有让位空间，质量块围绕在减振目标结构的外侧，并且通过悬吊元件与减振目标结构相连；所述悬吊元件至少设置三个；质量块与减振目标结构之间设置阻尼元件；质量块与减振目标结构之间设置频率调节装置，频率调节装置至少设置三个，频率调节装置与悬吊元件交叉地在环形质量块的周边布置。本实用新型具有配重更合理，减振效果更好，更加安全可靠等优点，可以广泛应用于烟囱、输电塔、发射塔、风力发电塔等钢制高耸结构的抗风振或地震工程中。

Description

围绕式调谐质量减振器

技术领域

本实用新型属于振动控制技术领域，尤其涉及一种摆式调谐质量减振装置，用于高耸建筑结构等的减振控制。

背景技术

调谐质量阻尼器(Tuned Mass Damper,简称TMD)安装在建筑结构上，利用共振原理，将主体结构的振动能量吸收转移到控制装置上，从而减小建筑结构的风振和地震反应，在国内外已有较多的应用。计算分析和实践证明，调谐质量阻尼器的固有频率和主体结构的固有频率接近，是保证主体结构的振动能量被转移到调谐质量阻尼器的前提条件。否则，减振效果较差，甚至加剧主体结构的振动。在控制烟囱等钢结构高耸建筑物的风振时，由于其振动频率较低，并且振动方向随风向变化可以是水平的任意方向，因此工程中多用摆式调谐质量减振器来给予控制。传统的摆式调谐质量减振器通常由吊索、质量块和阻尼器组成。质量块通过吊索悬吊在主体结构或框架上，阻尼器设置在质量块与主体结构之间。例如专利号为201310409203.1的中国专利就公开了一种低频摆式调谐质量减振器。但是，对于某些建筑，例如烟囱，由于其有排烟的需要，内部无法安装摆式调谐质量减振器，如果安装在烟囱外部，此类技术方案中质量块非常集中，容易产生偏重等问题，影响建筑结构安全和美观，如果分散质量改为设置多个低频摆式调谐质量减振器，又存在不同步，减振效率低等问题；此外，传统摆式调谐质量减振器调节频率通常是通过调整吊索长度来实现，但在实际工程中，有时质量块的质量可达几十吨、甚至几百吨，吊索同时使用多根，且有时使用刚性吊杆，因此在安装现场调整吊索长度的难度极大，工程中基本无法采用。由于难以根据现场实际工况准确调频，此类产品的最终减振效果也受到一定的影响。

综上所述，市场迫切需要提供一种减振效果更好，更加安全可靠的摆式调谐质量减振器。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决上述问题，提供一种配重更合理，减振效果更好，更加安全可靠的围绕式调谐质量减振器。

本实用新型围绕式调谐质量减振器是这样实现的，包括质量块、悬吊元件和阻尼元件，其特征在于所述质量块中部设有让位空间，质量块围绕在减振目标结构的外侧，并且通过悬吊元件与减振目标结构相连；所述悬吊元件至少设置三个；质量块与减振目标结构之间设置阻尼元件；质量块与减振目标结构之间设置频率调节装置，频率调节装置至少设置三个，频率调节装置与悬吊元件交叉地在环形质量块的周边布置。

其中，所述质量块为中部设有让位空间的环形质量块；或者质量块包括至少三块子质量块，所述子质量块之间通过刚性连接件依次相连最终构成闭环结构，子质量块及刚性连接件在中部共同围出所述让位空间。所述频率调节装置包括调节螺杆组件及调频拉簧。

为防止环形质量块的摆动幅度过大时与减振目标结构发生碰撞损坏，环形质量块或减振目标结构上还可以设置防冲撞止动装置。所述防冲撞止动装置至少设置三个，应用时，防冲撞止动装置、频率调节装置及悬吊元件交叉地在环形质量块的周边布置。此外，防冲撞止动装置的具体结构可以多种多样，例如，其可以包括防冲撞止动柱、防冲撞止动支架或防冲撞缓冲弹簧等等。

本实用新型中所述悬吊元件包括吊索或吊杆，当使用吊杆时，吊杆通过球铰与减振目标结构相连，以确保质量块可以在水平任意方向上具有自由度。

本实用新型中所述的阻尼元件，包括小孔节流式阻尼器、粘滞式阻尼器、磁流变式阻尼器、电涡流式阻尼器等多种形式的阻尼器，只要能够提供足够的阻尼耗能作用，都可以应用于本实用新型中。

本实用新型围绕式调谐质量减振器通过在烟囱、输电塔、发射塔等钢制高耸减振目标结构的外侧设置质量块、悬吊元件、阻尼元件构成的摆式调谐质量减振系统，来控制由大风等外部激励引起的低频振动，由于质量块采用环形质量块或子质量块与刚性连接件共同组成的闭环框架环绕减振目标结构布置，因此减振目标结构的附加质量分布更加均匀合理，有效避免了传统技术集中设置质量块带来的各种弊端；此外，再利用设置在减振目标结构与质量块之间的调频拉簧来实现准确调频，可以有效提高减振效率；第三，利用防冲撞止动装置来控制质量块的摆动幅度，防止减振目标结构与质量块直接发生碰撞后造成损坏，实现进一步提高应用过程中的安全性能的目的。

综上所述，本实用新型围绕式调谐质量减振器具有配重更合理，减振效果更好，更加安全可靠等优点，可以广泛应用于烟囱、输电塔、发射塔、风力发电塔等钢制高耸结构的抗风振或地震工程中。

附图说明

图1为本实用新型围绕式调谐质量减振器的结构示意图之一及其应用示意图。

图2为图1的俯视图。

图3为本实用新型围绕式调谐质量减振器的结构示意图之二及其应用示意图。

图4为本实用新型围绕式调谐质量减振器的结构示意图之三及其应用示意图。

图5为本实用新型围绕式调谐质量减振器的结构示意图之四及其应用示意图。

图6为图5的A-A向剖视图。

具体实施方式

实施例一

如图1和图2所示本实用新型围绕式调谐质量减振器，包括质量块、悬吊元件和阻尼元件，其中，所述质量块为环形质量块2，其中部设有让位空间，减振目标结构1从让位空间内穿过，环形质量块2围绕在减振目标结构1的外侧，并且通过悬吊元件3与减振目标结构1相连，在此减振目标结构1具体为钢结构的烟囱；所述悬吊元件3为钢丝绳制成的吊索，悬吊元件3一端通过悬吊支架8与减振目标结构1相连，另一端与环形质量块2相连，悬吊元件3设置三个，悬吊元件3在环形质量块2的圆周上均匀布置；环形质量块2与减振目标结构1之间设置阻尼元件4，在此阻尼元件4具体为粘滞剪切式阻尼器，阻尼元件4设置三个，其与悬吊元件3对应在环形质量块2的圆周上均匀布置，阻尼元件4一端与环形质量块2相连，另一端通过固定支架7与减振目标结构1相连；另外，环形质量块2与减振目标结构1之间设置频率调节装置，所述频率调节装置包括调节螺杆组件5及调频拉簧6，频率调节装置设置三个，频率调节装置与悬吊元件3交叉地在环形质量块2的圆周上均匀布置。

当减振目标结构1因为大风等外部激励发生振动时，本实用新型围绕式调谐质量减振器即开始工作，环形质量块2相对减振目标结构1发生反相位的摆动，消耗减振目标结构1的振动能量，使减振目标结构1的振动趋于静止，从而实现对减振目标结构1的保护。

本实用新型围绕式调谐质量减振器通过在烟囱等钢制高耸减振目标结构的外侧设置环形质量块、悬吊元件、阻尼元件构成的摆式调谐质量减振系统，来控制由于大风、地震等外部激励引起的低频振动，由于环形质量块环绕减振目标结构布置，因此减振目标结构的附加质量分布更加均匀合理，有效克服了传统技术集中设置质量块带来的各种弊端；再利用设置在减振目标结构与环形质量块之间的频率调节装置来实现准确调频，可以有效提高减振效率；另外，本例所述技术方案中，由于仅设有一个质量块，与传统技术中为分散质量设置多个低频摆式调谐质量减振器的技术方案相比，其整体性更好，无须考虑同步的问题，减振效果更有保障。

再有，本例中以悬吊元件3设置三个，悬吊元件3在环形质量块2的圆周上均匀布置为例进行说明，在实际应用中，由于质量块的材料及结构形式多种多样，其质心也可能与形状中心并不重合，因此，悬吊元件也可以在质量块周边非均匀布置，只要能保持质量块平衡即可基于相同的道理，本实用新型中频率调节装置的布置也是如此，其也可以根据质量块质心的位置不同与悬吊元件交叉地在质量块周边布置，并非必须均匀布置。在此均仅以文字给予说明，其同样适用于本实用新型的其他实施例。

需要指出的是，基于本例所述的技术原理，本实用新型中所述悬吊元件也可以是吊杆，当使用吊杆时，吊杆通过球铰与减振目标结构相连，以确保环形质量块可以在水平向朝任意方向摆动；此外，本实用新型中所述的阻尼元件，除了采用粘滞剪切式阻尼器外，还可以是小孔节流式阻尼器、磁流变式阻尼器、电涡流式阻尼器等多种形式的阻尼器，只要能够提供足够的阻尼耗能作用，都可以应用于本实用新型中；另外，本例中仅以悬吊元件、阻尼元件及频率调节装置均设置三个为例进行说明，在实际应用中，也可以设置4个、5个甚至更多，只需要交叉地在环形质量块的圆周方向上均匀布置，都可以起到相似的技术效果，都在本实用新型要求的保护范围之中，在此仅以文字给予说明，不再一一附图说明。

综上所述，本实用新型围绕式调谐质量减振器具有配重更合理，减振效果更好，更加安全可靠等优点，可以广泛应用于烟囱、输电塔、发射塔、风力发电塔等钢制高耸结构的抗风振或地震工程中。

实施例二

如图3所示本实用新型围绕式调谐质量减振器，与实施例一的区别在于，调节螺杆组件5及调频拉簧6构成的频率调节装置设置6个，6个频率调节装置两两一组，每组频率调节装置与悬吊元件3交叉地在环形质量块2的圆周上均匀布置；此外，环形质量块2上增设了防冲撞止动装置9，所述防冲撞止动装置具体为防冲撞止动柱，所述防冲撞止动柱的前端设有弹性体，其共设置三个，防冲撞止动装置9、频率调节装置及悬吊元件交叉地在环形质量块2的圆周上均匀布置。

本例所述的技术方案中由于在环形质量块与减振目标结构之间增设了防冲撞止动装置，可以有效防止使用过程中，环形质量块的摆动幅度过大时与减振目标结构发生碰撞损坏。利用防冲撞止动装置来控制环形质量块的摆动幅度，防止减振目标结构与环形质量块直接发生碰撞后造成损坏，实现进一步提高应用过程中的安全性能的目的。

基于本例所述的技术原理，所述防冲撞止动装置9的具体形式可以多种多样，例如还可以是防冲撞止动支架或防冲撞缓冲弹簧等，都能起到相似的技术效果，都可以应用在本实用新型中，在此仅以文字给予说明，也在本实用新型要求的保护范围之中；此外，所述防冲撞止动装置9的数量也可以根据工程需要适当增加为4个、5个甚至更多，只需要将防冲撞止动装置9、频率调节装置及悬吊元件交叉地在环形质量块2的圆周上均匀布置即可。例如图4所示，所述防冲撞止动装置9的数量为6个，也能实现同样的技术效果，都在本实用新型要求的保护范围之中。

另外要说明的是，与实施例一中描述的悬吊元件和频率调节装置的布置原理相似，本实用新型中防冲撞止动装置也并非一定在质量块周边均匀布置，根据质量块的具体质心位置也可以采用非均匀的布置方式，在此仅以文字给予说明，不再另外附图，都在本实用新型要求的保护范围之中。

实施例三

如图5和图6所示本实用新型围绕式调谐质量减振器，与实施例一的区别在于，质量块包括三块子质量块11，所述子质量块11之间通过刚性连接件10依次相连最终构成闭环结构，该闭环结构整体构成所述质量块，即全部参振质量，子质量块11及刚性连接件10在中部共同围出所述让位空间；减振目标结构1具体为三棱锥体结构的信号发射塔，减振目标结构1从让位空间内穿过，子质量块与刚性连接件共同组成的闭环框架环绕在减振目标结构1的外侧，并且通过悬吊元件3与减振目标结构1相连，所述悬吊元件3为钢管制成的吊杆，悬吊元件3一端通过悬吊支架8与减振目标结构1相连，另一端与子质量块及刚性连接件共同组成的闭环框架通过球铰相连，悬吊元件3设置三个，悬吊元件3在子质量块及刚性连接件共同组成的闭环框架的周边均匀布置；闭环框架与减振目标结构1之间设置阻尼元件4，在此阻尼元件4具体为粘滞剪切式阻尼器，阻尼元件4设置三个，其与悬吊元件3对应在子质量块的下方布置，阻尼元件4一端与子质量块11相连，另一端通过固定支架7与减振目标结构1相连；另外，刚性连接件10与减振目标结构1之间设置频率调节装置，所述频率调节装置包括调节螺杆组件5及调频拉簧6，频率调节装置设置六个，频率调节装置与悬吊元件3交叉地在子质量块及刚性连接件共同组成的闭环框架的周边均匀布置；第四，减振目标结构1上增设了防冲撞止动装置9，防冲撞止动装置9设置在减振目标结构1与刚性连接件10之间，所述防冲撞止动装置具体为防冲撞止动弹簧，所述防冲撞止动弹簧共设置三个，防冲撞止动装置9、频率调节装置及悬吊元件3交叉地在子质量块及刚性连接件共同组成的闭环框架的周边均匀布置。

本例所述技术方案的工作原理与实施例一的工作原理基本相同，在此不再重复。与实施例一相比，本例所述技术方案中利用子质量块及刚性连接件共同组成的闭环框架整体作为质量块更加容易加工制作，适用性也更强，其不仅可以适用于三棱锥体结构的减振目标结构，也可以适用于四棱、五棱甚至六棱以上复杂形状的锥体结构减振，当然，其也能够适用于三棱柱、四棱柱、五棱柱或六棱以上复杂形状的柱体结构减振，只需要设置合理数量的悬吊元件和阻尼元件，并更改相应数量的子质量块再利用刚性连接杆连成闭环框架作为质量块即可。特别要指出的是，如果采用弧形的刚性连接件，其也可以适用于圆柱体或圆锥体的减振目标结构。另外，本例所述的技术方案中由于在刚性连接件与减振目标结构之间增设了防冲撞止动装置，可以有效防止使用过程中，子质量块及刚性连接件共同组成的闭环框架的摆动幅度过大时与减振目标结构发生碰撞损坏，更加安全可靠。

需要指出的是，基于本例的技术原理，本例所述技术方案中，也可以采用吊索作为悬吊元件；此外，阻尼元件、防冲撞止动装置及频率调节装置的设置数量、类型及布置方式可以根据工程实际要求设计，都是基于本实用新型技术原理的简单变化，都在本实用新型要求的保护范围之中。

本实用新型围绕式调谐质量减振器具有配重更合理，减振效果更好，更加安全可靠等优点，可以广泛应用于钢结构烟囱、发射塔、输电塔、风力发电塔等高耸结构的抗风振或地震工程中。此外，本实用新型中的实施例仅为更好说明本实用新型的技术方案，并不应视为对本实用新型的限制，其各实施例中的技术特征也可以交叉使用。基于本实用新型的技术原理，本领域技术人员可以对上述实施例所述技术方案重新进行组合或利用同类技术对其中某些元件进行简单替换，只要基于本实用新型的技术原理，都在本实用新型要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种围绕式调谐质量减振器，包括质量块、悬吊元件和阻尼元件，其特征在于所述质量块中部设有让位空间，质量块围绕在减振目标结构的外侧，并且通过悬吊元件与减振目标结构相连；所述悬吊元件至少设置三个；质量块与减振目标结构之间设置阻尼元件；质量块与减振目标结构之间设置频率调节装置，频率调节装置至少设置三个，频率调节装置与悬吊元件交叉地在质量块的周边布置。

2.根据权利要求1所述的围绕式调谐质量减振器，其特征在于所述质量块为中部设有让位空间的环形质量块；或者质量块包括至少三块子质量块，所述子质量块之间通过刚性连接件依次相连最终构成闭环结构，子质量块及刚性连接件在中部共同围出所述让位空间。

3.根据权利要求1所述的围绕式调谐质量减振器，其特征在于所述频率调节装置包括调节螺杆组件及调频拉簧。

4.根据权利要求1所述的围绕式调谐质量减振器，其特征在于质量块或减振目标结构上设置防冲撞止动装置。

5.根据权利要求4所述的围绕式调谐质量减振器，其特征在于防冲撞止动装置至少设置三个，防冲撞止动装置、频率调节装置及悬吊元件交叉地在质量块的周边布置。

6.根据权利要求4所述的围绕式调谐质量减振器，其特征在于防冲撞止动装置包括防冲撞止动柱、防冲撞止动支架或防冲撞缓冲弹簧。

7.根据权利要求1所述的围绕式调谐质量减振器，其特征在于所述悬吊元件包括吊索或吊杆，吊杆通过球铰与减振目标结构相连。

8.根据权利要求1所述的围绕式调谐质量减振器，其特征在于所述阻尼元件包括小孔节流式阻尼器、粘滞式阻尼器、磁流变式阻尼器或电涡流式阻尼器。