[发明专利]双向独立刚度的新型调谐质量阻尼器

说明书

技术领域

本发明属于土木工程技术领域，具体为一种水平双向独立刚度的新型调谐质量阻尼器。

背景技术

近年来调谐质量阻尼器（TMD）以其对原结构改动小、施工简单、减振效果显著等特点受到广泛重视，并在国内外土木工程结构中得到应用。采取悬吊质量块或者安装可以在圆弧面滑动的支座可以实现对水平向振动的控制。但是无论是悬吊方法还是支座方法，在水平的两个方向都只能提供相同的自振频率，但实际结构往往在水平两方向上具有不同的周期特性。而且，传统的调谐质量阻尼器的阻尼系统通常采用粘滞阻尼器，造价昂贵而且耐久性差，实际使用中经常可见粘滞阻尼器漏油的现象。因此，具有简便廉价的阻尼系统，而且在水平方向上可以调整刚度的新型阻尼器更具有实用价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双向独立刚度的新型调谐质量阻尼器，所述新型阻尼器能提供不同的水平刚度，从而使其在两个方向上具有不同的频率，以满足调谐被控结构频率的要求。另外，本发明改造了粘滞阻尼器形式，在保证使用功能完备的条件下，尽可能降低装置的造价。

本发明提出的双向独立刚度的新型调谐质量阻尼器，由质量块1、连杆2、阻尼棒10、硅油槽4、滚珠12以及滑道系统等组成，其中：滑道系统包括轨道3、滑块5、扭转弹簧7和轨道滚珠9，质量块1的顶部设有硅油槽4，阻尼棒10的顶部固定在结构上，底部探入硅油槽4内，硅油槽4内放置硅油，通过阻尼棒10与硅油之间的摩擦提供阻尼；质量块1的底部设有半球形的滚珠槽11，滚珠12镶嵌于滚珠槽11，通过质量块1底部附加卡板13防止滚珠12跌落，滚珠12底部搁置在结构上，保证质量块1在水平方向上可自由移动；连杆2的一端通过转动螺栓14固定于质量块1底部，连杆2可绕着转动螺栓14转动；连杆2另一端搁置于滑块轴6顶部，且与扭转弹簧7上端焊接，扭转弹簧7下端与滑块5焊接，滑块5与滑块轴6为一个整体，扭转弹簧7套于滑块轴6外，连杆2的端部为正方形钢板，其上穿孔，抗拔螺栓8插入所述穿孔部位，且对准滑块轴6顶部凹槽，使连杆2能自由转动；滑块5的截面为工字形，上翼缘搁置在槽型轨道3的翼缘上，轨道3翼缘上嵌入轨道滚珠9，使滑块5可在轨道3上自由移动。 

本发明中，所述质量块1可以由刚板叠合或者由混凝土浇筑而成。

本发明中，所述扭转弹簧7的材料、几何参数等应分别根据实际刚度需要来确定。

本发明中，所述硅油槽4的尺寸以及硅油液面的高度，阻尼棒10的尺寸等通过设计或者实验获得。 

本发明中，质量块1的质量可以完全由滚珠12承担，或由滚珠12和连杆2共同承担。 

本发明的有益效果是：通过合理设计扭转弹簧，可以为水平两个方向提供不同的刚度以调谐被控结构的频率。通过阻尼棒在硅油中摩擦为体系提供阻尼，构造简单，性价比高。

附图说明

图1是双向独立刚度的新型调谐质量阻尼器平面图；

图2是双向独立刚度的新型调谐质量阻尼器立面图；

图3是双向独立刚度的新型调谐质量阻尼器1-1剖面图；

图中标号：1—质量块，2—连杆，3—轨道，4—硅油槽，5—滑块，6—滑块轴，7—扭转弹簧，8—抗拔螺栓，9—轨道滚珠，10—阻尼棒，11—滚珠槽，12—滚珠，13—卡板，14—转动螺栓。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做出进一步说明。

实施例1：质量块1可以由刚板叠合或者由混凝土浇筑而成，并在顶部中央预留方形硅油槽4，在底部中央预留半球形滚珠槽11。阻尼棒10可以采用十字形截面，加大其与硅油的接触面积，提高阻尼。将滚珠12嵌进滚珠槽11中，并附加卡板13防止滚珠12跌落。质量块1底部固定在连杆2上，连杆2的另一端搁置在滑块轴6上，为了防止连杆2与滑块轴6脱离，用抗拔螺栓8穿过连杆2端部固定在滑块轴6上。连杆2的端部开孔直径应略大于抗拔螺栓8的直径，而且抗拔螺栓8不能过于压紧连杆2，避免其影响连杆2的转动能力。扭转弹簧7上端与连杆2焊接，下端与滑块5顶部焊接，当连杆2绕滑块轴6转动时，扭转弹簧7提供扭转刚度。滑块轴6固定在工字形滑块5上，滑块5的上下翼缘卡在槽型轨道3的开口翼缘上。为了减小摩擦，轨道3的翼缘上沿长度方向嵌入一排小轨道滚珠9，滑块5的上翼缘直接搁置在滚珠10上。轨道3、滑块5、扭转弹簧7以及连杆2等组成的刚度体系共有四个，处于相对位置的两个刚度体系为一组，其布置方式如附图所示。当质量块1沿某一方向运动时，一组刚度体系的连杆2绕滑块轴6发生转动，有转角产生时扭转弹簧6提供抗扭刚度，对于质量块1来说，弹簧7的抗扭刚度转换成为水平方向的刚度；当质量块1沿另一个方向运动时，该组刚度体系的连杆2推动滑块轴6和滑块5在轨道3上滑动，扭转弹簧7此时不能发挥作用，所以该组刚度体系对质量块1的水平刚度贡献为零。质量块1在水平移动时，阻尼棒10在硅油槽4内发生相对运动，通过阻尼棒10与硅油之间的摩擦提供阻尼，帮助耗能。