[实用新型]耦合式调谐质量阻尼器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种制振装置，特别是涉及一种耦合式调谐质量阻尼器。

背景技术

如图1所示，调谐质量阻尼器(Tuned Mass Damper，简称TMD)9是一种由质量为ma的质块91、弹性系数为ka的弹簧92与阻尼为ca的阻尼器93组成的振动能吸收器，借由将其振动频率调整至接近标的结构90(质量为m、弹性系数为k且阻尼为c)的主要频率，可改变结构共振特性而达到减振效用。例如一种装设于无尘室的调谐质量阻尼器系统，就包括一盘状的配重块、一穿过配重块的轴杆、一安装于配重块及轴杆的滚珠轴承，及一接触配重块的弹簧。且滚珠轴承作为所述调谐质量阻尼器系统的阻尼器。

近年来，许多学者为同时控制平面不对称结构平移与旋转的反应并改善单一调谐质量阻尼器离频(detuning)的问题，相继提出如图2所示的多重调谐质量阻尼器(Multiple Tuned Mass Dampers，简称MTMD)8应用于平面不对称结构的研究。多重调谐质量阻尼器8基本上是由许多频率分布于标的结构80的欲控制模态的频率附近的质量为mi、弹性系数为kai且阻尼为cai(i＝1~n)的小质量阻尼器81所组成，相较于调谐质量阻尼器9，两者具有相同总质量，但多重调谐质量阻尼器8的可控制频宽较单一调谐质量阻尼器9增大，因此，离频问题大为降低。

当采用多重调谐质量阻尼器时，则面临欲达到最佳化的制振效果须使用多少个调谐质量阻尼器、该等调谐质量阻尼器的频宽设计及布置范围等问题。例如Jangid与Datta于1997年在“Earthquake Engineering and StructuralDynamics”期刊发表的“Performance of multiple tuned mass dampers fortorsionally coupled system”一文，针对如图2简单的二自由度的不对称结构采用了21个调谐质量阻尼器；又例如Lin与Qu在2006年的“EngineeringStructure”期刊发表的“Optimum properties of multiple tuned mass dampersfor reduction of translational and torsional response of structuressubject to ground acceleration”一文，针对同样的二自由度的不对称结构则仅采用5个调谐质量阻尼器。此外，对多重调谐质量阻尼器装置的设计，需要利用庞大、复杂的分析与最佳化设计理论，对于工程师而言，在使用上并不方便，并且对于平面不对称结构采用多重调谐质量阻尼器的作法目前尚未出现公认合理而适合推广的设计方法。因此，有必要进一步开发可取代多重调谐质量阻尼器的阻尼器。

实用新型内容

本实用新型的目的是在提供一种耦合式调谐质量阻尼器(Coupled TunedMass Dampers，简称CTMD)，能有效降低平面不对称结构的振态反应，达到结构制振的效果。

为达成上述目的，本实用新型耦合式调谐质量阻尼器安装于一N层平面不对称结构的第j层楼板，针对所述结构的第n个振态进行控制，并包含一质块、一轴杆、一弹簧单元及一阻尼单元。

轴杆呈水平延伸，可在一水平方向(Z轴)上平移且可绕一垂直方向(Y轴)旋转，安装于所述结构第j层楼板。轴杆末端连接质块，弹簧单元连接于轴杆，对轴杆提供劲度。阻尼单元也连接于轴杆，对轴杆提供阻尼。

较佳地，弹簧单元包括二分别安装于轴杆水平两侧的压缩弹簧；阻尼单元包括二分别安装于轴杆水平两侧的阻尼器，各阻尼器与所对应的压缩弹簧对轴杆提供外力。阻尼单元的每一阻尼器是一油压缸。

较佳地，耦合式调谐质量阻尼器还包含二相间隔地水平延伸且以其两端固定于楼板的滑动杆，以及二分别可滑动地套设于二滑动杆外的滑动套；轴杆与二滑动套实质上正交地固定连接，且弹簧单元的二压缩弹簧分别套设在二滑动杆上。

较佳地，耦合式调谐质量阻尼器还包含二分别供二滑动杆穿设且与对应滑动套固定连接的连接板，各压缩弹簧与连接板固定连接。耦合式调谐质量阻尼器还包含二分别安装于二滑动杆与滑动套间的轴承，提供轴杆绕垂直方向旋转的自由度。

上述质块的质量中心与旋转中心不在同一位置上。