[发明专利]超低频摆式调谐质量阻尼器及其实现方法

说明书

技术领域

本发明属于结构振动控制技术领域，具体涉及一种超低频摆式调谐质量阻尼器及其实现方法。

背景技术

高耸建筑在风荷载作用下容易发生低频大幅振动，为了抑制这类结构振动，很多超高层建筑都设有巨型的摆式调谐质量阻尼器(TMD)。根据摆式TMD的频率计算公式可知，为满足超高层减振的超低频(第1阶弯曲振动频率一般在0.1～0.2Hz)减振要求，摆式TMD往往需要较大的摆长。如中国台湾101大厦用于风振与地震响应控制的TMD，采用8组长11.5m、直径90mm的高强度钢索悬挂重达660吨的质量块。 

公布号为CN 103132628A的“摆式电涡流调谐质量阻尼器装置”专利公开了一种用于高耸建筑的调谐质量阻尼器，长吊索使其具有较低的自振频率，虽能达到高耸建筑的低频减振需要，但其结构较大。根据该专利设计用于上海中心风振控制的TMD的刚度元件采用12根、长25米的钢索，占用空间巨大。

公告号为CN 203499048U的“摆式调谐质量阻尼器的频率调节装置”专利公开了一种摆式调谐质量阻尼器的频率调整装置，用于高耸建筑结构等的减振控制。采用调频弹簧，调频弹簧水平设置在摆式调谐质量阻尼器的质量块与主体结构之间，调频弹簧对称布置在质量块的两侧或者均匀分布在质量块的四周，调频弹簧一端连接质量块，另一端连接主体结构，调频弹簧处于预拉紧状态。但该专利只能实现TMD中质量块回复力的增加，即增加系统刚度，自振频率变大，无法实现摆式TMD摆长的降低。

公告号为CN 203626078U的“一种超低频调频质量阻尼器”专利公开了一种基于浮力原理的超低频竖向TMD。该专利将TMD的质量块(空心金属球)悬浮于密闭的充油容器，从而实现TMD弹簧元件净伸长的减小。但该专利只适用于竖向TMD减振装置，无法应用于抑制高耸结构水平振动的摆式TMD，且其阻尼大小的调节是通过改变球的外形来实现，难以做到定量调节。

综上可以看出：高耸建筑减振所需的摆式TMD，均需要较大的摆长，所需安装空间巨大。

发明内容

本发明的目的是针对上述存在的低频摆式TMD摆长过长的问题和不足，提供一种附加安装负刚度调节装置的超低频摆式调谐质量阻尼器及其实现方法。

为解决上述问题和不足，所采取的技术方案是：

一种超低频摆式调谐质量阻尼器，包括设置在结构体内的摆腔、与摆腔顶部的结构体连接的吊索、吊挂在吊索下端部的质量块、设置在质量块与结构体之间的粘滞阻尼器和负刚度调节装置，所述的粘滞阻尼器和负刚度调节装置的数量均为两个且均在质量块对应的两侧对称布置，所述的负刚度调节装置包括n块设置在质量块其中一侧面上的极性为N极/S极的永磁铁、和n块设置在该侧面对应的结构体上的极性为S极/N极的永磁铁。

进一步的，所述的永磁铁为圆柱形永磁铁。

一种上述的超低频摆式调谐质量阻尼器的实现方法，主要包括如下步骤：

(1)根据结构减振用摆式TMD的质量m_TMD、频率f_TMD，确定摆长理论初始值li=g(2πfTMD)2,]]>刚度初始理论设计值ki=4π2mTMDfTMD2;]]>

(2)根据确定摆长l调整取值区间，其中f_l表示摆长l对应的振动频率，并计算相应摆式系统的等效刚度以及TMD的容许摆角其中A表示TMD的设计振幅；