TWM554530U - 調頻質量阻尼器 - Google Patents

Abstract

不同於習知技術具有離頻效應、佔用空間與製造成本高的問題，本新型特別提供可隨著建築物的水塔質量之改變而適應性調整諧振頻率的一種調頻質量阻尼器。值得說明的是，所述調頻質量阻尼器係以建築物上之水塔為質量塊。因此，本新型之調頻質量阻尼器具有結構簡單、易於施作、不占用建築物特定空間、以及製作成本低等優點。另一方面，於本新型之中，更以一致動器根據該水塔之水位高度，而以一拉繩拉動一可調整單元，用以透過改變該可調整單元之長度的方式，調整其彈性係數，藉以改變該調頻質量阻尼器的一諧振頻率與該建築物的一基本震動頻率相對應，進而有效減緩該建築物之震盪。

Description

調頻質量阻尼器

本新型係關於質量阻尼器之技術領域，尤指一種調頻質量阻尼器。

現有的高樓建築、橋梁或精密機設備等大型結構物體，通常會設置隔震器或減震器來吸收地震震動，針對建築物及機械設備的隔震及減震的需求。同時，為避免停水的時候無水可用，或者為解決水壓不足的狀況，建築物通常會在頂樓或其他適當的高處設置水塔來儲水備用。

調諧質量阻尼器，最初是應用在機械震動之控制。目前，一些被動式調諧質量阻尼器已成功的被安裝於高樓建築或高塔之中，用以提供對結構體承受機械和風力之反應減震作用；然而，水塔之重量最高可達6噸；因此，當水塔之重量改變時，進而影響該建築物之負載，導致其建築物之基本振動頻率的飄移，故習知固定彈性係數的調諧質量阻尼器無法達到最佳減振效果。

圖1係顯示習知的一種調諧質量阻尼器系統的架構圖。如圖1所示，所述調諧質量阻尼器系統1’主要是透過於一建築物之高樓層處利用至少一鋼索單元11’懸吊巨大的一質量塊12’而建構完成。並且，該質量塊12’的下方一渦電流阻尼裝置13’。值得說明的是，該調諧質量阻尼器系統1’之振動頻率會與該建築物的基本振動頻率相對應，因此，當所述建築物產生左右水平振動時，該調諧質量阻尼器系統1’之該質量塊12’產生與所述建築物反向的水平振動，進而消耗或吸收該建築物的振動能量以減緩該建築物的振動。

雖然，習知的調諧質量阻尼器系統1’係用該質量塊12’的反向振動達到消耗或吸收該建築物振動能量之目的，但是，根據於調諧質量阻尼器之多年研究經驗，本案之創作人係發現習知的調諧質量阻尼器系統1’於實務應用中顯示出下列缺陷與不足： (1)習知的調諧質量阻尼器系統1’的減振效果與所述建築物的動態特性十分相關，特別是該建築物的基本振動頻率。在一般的情況下，習知的調諧質量阻尼器系統1’的共振頻率在設計固定後即無法調整；然而隨著使用狀況的改變，該建築物之載重也會跟著該建築物上的至少一水塔之重量變動，在這種情況下，所述調諧質量阻尼器系統1’會因為該建築物的基本振動頻率之飄移而無法達到最佳減振效果，此現象稱為離頻效應。 (2)另一方面，為了在短時間內提供所述建築物顯著的減振效果，習知的調諧質量阻尼器系統1’的該質量塊12’需要更大的重量；可想而知，巨大且沉重的該質量塊12’通常於該建築物內佔據一定程度的擺動空間，不僅占用空間且製造成本高。

有鑑於此，本案創作人極力研究創作，終於創作出本新型之一種調頻質量阻尼器，係可針對該水塔之水位變化，進而調整該調頻質量阻尼器之諧振頻率，以維持最佳之抗震效果。

不同於習知技術具有離頻效應、佔用空間與製造成本高的問題，本新型特別提供可隨著建築物的水塔質量之改變而適應性調整諧振頻率的一種調頻質量阻尼器。值得說明的是，所述調頻質量阻尼器係以建築物上之水塔為質量塊。因此，本新型之調頻質量阻尼器具有結構簡單、易於施作、不占用建築物特定空間、以及製作成本低等優點。另一方面，於本新型之中，更以一致動器根據該水塔之水位高度，而以一拉繩拉動一可調整單元，用以透過改變該可調整單元之長度的方式，調整其彈性係數，藉以改變該調頻質量阻尼器的一諧振頻率與該建築物的一基本震動頻率相對應，進而有效減緩該建築物之震盪。

為了達成上述本新型之主要目的，本案之創作人係提供所述調頻質量阻尼器之一實施例，係設置於一建築物的任一水塔與一牆體之間，並包括： 一質量體； 一致動器，係設置於該水塔的一水位計上； 一可調整單元； 一第一連接元件，係連接該質量體與該可調整單元； 一第二連接元件，係連接該可調整單元與該牆體； 其中，該致動器係根據該水位計測得的水位高度，進而藉由一拉繩拉動該可調整單元； 其中，透過調整該可調整單元之彈性係數的方式，藉以改變該調頻質量阻尼器的一諧振頻率與該建築物的一基本振動頻率相對應，進而有效減緩該建築物之振盪。

為了能夠更清楚地描述本新型所提出之一種調頻質量阻尼器，以下將配合圖式，詳盡說明本新型之較佳實施例。

第一實施例

請參閱圖2，係顯示本新型之一種調頻質量阻尼器的第一實施例的立體圖。並請參閱圖3A，係顯示本新型之調頻質量阻尼器的第一實施例的作動示意圖。如圖所示，本新型之調頻質量阻尼器，係設置於一建築物的任一水塔2與一牆體3之間，並包括：一質量體10、一致動器11、一可調整單元12、一第一連接元件13、以及一第二連接元件14。其中該致動器11係設置於該水塔2的一水位計21上；並且，該第一連接元件13係連接該質量體10與該可調整單元12；同樣地，該第二連接元件14係連接該可調整單元12與該牆體3；值得說明的是，該致動器11係根據該水位計21測得的水位高度，透過一拉繩15拉動該可調整單元12，以調整該可調整單元12之彈性係數，藉以改變所述調頻質量阻尼器1的一諧振頻率與該建築物的一基本振動頻率相對應，進而有效減緩該建築物之振盪。

請同時參閱圖3B，係顯示本新型之調頻質量阻尼器的第一實施例的作動示意圖。如圖所示，該第一連接元件13在該可調整單元12之位置為長度L，該致動器11藉由該拉繩15拉動該可調整單元12，該第一連接元件13在該可調整單元12之位置為長度L’，進而改變該可調整單元12之彈性係數；更詳細地，該可調整單元12係包括：複數個第一滾珠12a以及複數個第二滾珠12b。其中，該些第一滾珠12a係設置於該可調整單元12與該第一連接元件13之間，用以減少該可調整單元12與該第一連接元件13之接觸摩擦力；相同地，該些第二滾珠12b係設置於該可調整單元12與該第二連接元件14之間，用以減少該可調整單元12與該第二連接元件14之接觸摩擦力。另一方面，該質量體10與該水塔2可於施作時直接整合成為所述調頻質量阻尼器1的一質量塊。並且，為了減少該水塔2與該建築物之一樓板4之間的接觸摩擦力，本新型進一步地在前述兩者之間增設一滑動元件16。需補充說明的是，所述調頻質量阻尼器1更包括複數個連接部，用以將該第二連接元件14固定於該牆體3之上，且所述連接部為化學螺栓或植筋；再者，所述可調整單元12為板式彈簧。

在詳述完上述調頻質量阻尼器1的構成後，接著詳細說明其作動原理。藉由彈性係數公式：K=(3EI)/(2L^3)，其中，K為彈性係數而E為楊式係數，且I為該可調整單元12之斷面模數，並且，L為該可調整單元12與該第一連接元件13之相對位置；以及，諧振頻率f與彈性係數K之關係式f=(K/m)^(1/2)，其中，f為該調頻質量阻尼器1之諧振頻率，而m為該可調整單元12之質量；經由上述公式可得知改變長度L可進而改變其諧振頻率f；換句話說，該調頻質量阻尼器1係利用該可調整單元12連接至該第一連接元件13與該第二連接元件14，用以透過改變長度L的方式，調整該可調整單元12之彈性係數K，藉以改變該調頻質量阻尼器1的一諧振頻率f與該建築物的一基本振動頻率相對應，進而有效減緩該建築物之振盪。

第二 實施例

繼續地參閱圖2，並請同時參閱圖4，係顯示本新型之調頻質量阻尼器的第二實施例的立體圖。比較圖2與圖4可以得知，相較於前述第一實施例，所述調頻質量阻尼器1的第二實施例更包括一調整桿1a，係設置於該可調整單元12上，且該拉繩15係連接於該調整桿1a；並請同時參閱圖5A與圖5B，係顯示本新型之調頻質量阻尼器的第二實施例的作動示意圖。如圖所示，該第一連接元件13在該可調整單元12之位置為長度L”，而該致動器11藉由該拉繩15拉動該調整桿1a後，使得該第一連接元件13在該可調整單元12之位置為長度L”’，進而調整該可調整單元12之彈性係數；再者，該調頻質量阻尼器1的第二實施例更包括一滑軌組，係設置於該可調整單元12與該第一連接元件13之間，用以減少前述兩者之接觸摩擦力。

如此，上述係已完整且清楚地說明本新型之調頻質量阻尼器的實施例之立體圖，經由上述，吾人可以得知本新型係具有下列之優點：

(1)不同於習知的調諧質量阻尼系統1’具有離頻效應的問題，本新型創作係透過該可調整單元12調整長度，藉以改變該調頻質量阻尼器1的一諧振頻率，得以與該水塔2之重量變化以及建築物的一基本振動頻率相對應，進而有效減緩該建築物之振盪及解決離頻效應之問題。

(2)本新型之調頻質量阻尼器1的質量體10可於施作時與該水塔2直接整合成所述調頻質量阻尼器1的一質量塊，因此，本新型具有結構簡單、易於施作、不佔用建築物特定空間、以及製作成本低的優點。

必須加以強調的是，上述之詳細說明係針對本新型可行實施例之具體說明，惟該實施例並非用以限制本新型之專利範圍，凡未脫離本新型技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本案之專利範圍中。

＜本新型＞
1‧‧‧調頻質量阻尼器
2‧‧‧水塔
21‧‧‧水位計
3‧‧‧牆體
10‧‧‧質量體
11‧‧‧致動器
12‧‧‧可調整單元
13‧‧‧第一連接元件
14‧‧‧第二連接元件
15‧‧‧拉繩
16‧‧‧滑動元件
12a‧‧‧第一滾珠
12b‧‧‧第二滾珠
1a‧‧‧調整桿
4‧‧‧樓板
L‧‧‧長度
L’‧‧‧長度
L’’‧‧‧長度
L’’’‧‧‧長度
＜習知＞
1’‧‧‧調諧質量阻尼器系統
11’‧‧‧鋼索單元
12’‧‧‧質量塊
13’‧‧‧渦電流阻尼裝置

圖1係顯示習知的一種調諧質量阻尼器系統的架構圖； 圖2係顯示本新型之一種調頻質量阻尼器的第一實施例的立體圖； 圖3A與圖3B係顯示本新型之調頻質量阻尼器的第一實施例的作動示意圖； 圖4係顯示本新型之調頻質量阻尼器的第二實施例的立體圖； 圖5A與圖5B係顯示本創作之調頻質量阻尼器的第二實施例的作動示意圖。

1‧‧‧調頻質量阻尼器

3‧‧‧牆體

10‧‧‧質量體

12‧‧‧可調整單元

12a‧‧‧第一滾珠

12b‧‧‧第二滾珠

13‧‧‧第一連接元件

14‧‧‧第二連接元件

16‧‧‧滑動元件

4‧‧‧樓板

L‧‧‧長度

Claims (8)

1. 一種調頻質量阻尼器，係設置於一建築物的任一水塔與一牆體之間，並包括： 一質量體； 一致動器，係設置於該水塔的一水位計上； 一可調整單元； 一第一連接元件，係連接該質量體與該可調整單元； 一第二連接元件，係連接該可調整單元與該牆體； 其中，該致動器係根據該水位計測得的水位高度，進而藉由一拉繩拉動該可調整單元； 其中，透過調整該可調整單元之彈性係數的方式，藉以改變該調頻質量阻尼器的一諧振頻率與該建築物的一基本振動頻率相對應，進而有效減緩該建築物之振盪。
2. 如申請專利範圍第1項所述之調頻質量阻尼器，其中，該可調整單元係包括： 複數個第一滾珠，係設置於該可調整單元與該第一連接元件之間，用以減少該可調整單元與該第一連接元件之接觸摩擦力； 複數個第二滾珠，係設置於該可調整單元與該第二連接元件之間，用以減少該可調整單元與該第二連接元件之接觸摩擦力。
3. 如申請專利範圍第1項所述之調頻質量阻尼器，更包括： 一調整桿，係設置於該可調整單元上； 一滑軌組，係設置於該可調整單元與該第一連接元件之間，用以減少該可調整單元與該第一連接元件之接觸摩擦力； 其中，該拉繩連接於該調整桿，藉由該致動器的拉動以改變該第一連接元件在該可調整單元之位置。
4. 如申請專利範圍第1項所述之調頻質量阻尼器，其中，該質量體與該水塔可於施作時直接整合成為所述調頻質量阻尼器的一質量塊。
5. 如申請專利範圍第1項所述之調頻質量阻尼器，更包括複數個連接部，用以將該第二連接元件之一端固定於該牆體之上。
6. 如申請專利範圍第5項所述之調頻質量阻尼器，其中，所述連接部為化學螺栓或植筋。
7. 如申請專利範圍第4項所述之調頻質量阻尼器，更包括一滑動元件，係設置於該水塔與該建築物之一樓板之間，用以減少該水塔與該樓板之接觸摩擦力。
8. 如申請專利範圍第1項所述之調頻質量阻尼器，其中，該可調整元件為板式彈簧。