[发明专利]多维双重可调式减振控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及建筑结构领域，具体地说是一种多维双重可调式减振控制装置，主要应用于大跨、高耸等相关结构的减振控制。

背景技术

近年来，在大地震和风灾造成损失越来越严重的情况下，人们越来越认识到传统的结构设计对未知强度的自然灾害抵御能力的局限性和不可改变性(如地震设防烈度的不确定性及灾害性天气超出历史统计等)。结构振动控制技术改变了传统的采用承重结构体系直接抵御灾害作用的思路，而釆用非承重的结构控制装置或者构件来减小主体结构的灾害响应，提高工程结构抵御灾害作用的能力，使工程结构在灾害的作用下少损坏或不损坏，并使其完全满足设计要求有了可能，是土木工程结构防灾减灾设计思想的新变革。

当前，由于被动控制装置不需要外部能量提供控制力，而且控制过程不依赖于结构反应和外界干扰信息，构造简单、造价低、易于维护等诸多优点，在实际工程中应用较多，目前应用的被动减振控制装置主要有以下调谐质量阻尼器(TMD)、悬挂质量摆(SMP)和调谐液体阻尼器(TLD)。

调谐质量阻尼器是一种由弹簧、阻尼器和质量块组成的被动控制系统，其工作原理是：结构在外部激励下产生振动，带动调谐质量阻尼器系统一起振动，调谐质量阻尼器系统相对运动产生的惯性力反作用到结构上，通过调谐这个惯性力实现对结构的振动控制。

悬挂质量摆结构减振体系是把质量摆悬挂在结构上，当体系在地震或风荷载作用下结构产生水平振动时，带动摆的振动；而摆振动产生的惯性力则反作用于结构本身，当这种惯性力与结构本身的运动相反时就产生了制振效果，从而达到控制结构振动的目的。

调谐液体阻尼器的工作原理：结构振动带动液体晃动产生与结构运动相反方向的动水压力(等效于阻尼力)来达到减小主体结构振动的目的。

目前，对于实际工程中应用减振装置的越来越多，如：台北101大楼，上海环球金融大厦等，但各种形式的减振器大多仅针对结构某一个或两个方向进行振动控制，而考虑到结构振动的复杂性，这样的振动控制装置无法很好的满足振动控制的要求。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种多维双重可调式减振控制装置，该装置能够减小高耸结构(尤其是塔式结构形式)在左右方向(X轴)、前后方向(Y轴)以及上下方向(Z轴)上地震或风等荷载作用下的振动响应，保护主体结构。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：多维双重可调式减振控制装置，包括底板、弹性部件I、弹性部件II、活动件和质量摆，底板用于承载整个装置。

弹性部件I的底端固定连接在底板上，弹性部件I顶端设置支撑杆，弹性部件I沿Z轴方向变形带动支撑杆在Z轴方向移动，以实现Z轴方向的减振。

弹性部件II和活动件位于弹性部件I的上方，弹性部件II对称的布置在活动件的两侧，活动件随弹性部件II的变形而在X轴方向移动，以实现X轴方向的减振。

质量摆设置在活动件下表面的中心部位，所述质量摆为单向摆且在Y轴方向摆动，以实现Y轴方向的减振。

可以通过改变弹性部件I和弹性部件II的刚度、质量摆的长度，对减振装置的频率进行调节。

进一步的技术方案为：所述质量摆包括摆动杆和质量块，摆动杆的顶端通过单向铰链连接在活动件上，摆动杆的底端连接质量块；所述质量块内设有液体使质量摆形成调谐液体阻尼器，从而实现双重减振。

进一步的技术方案为：所述的质量块为两端封闭的弧形管，弧形管内部的空腔内装有水。质量块设置为弧形管，水在弧形管内晃动时，其上表面会被限制出现不同的高度，使其出现不规则性，进一步避免共振效应，增强减振效果。同时，质量块内的液体采用水，水不仅流动性好，密度合适，而且无毒无味，不会产生污染。

进一步的技术方案为：所述的弹性部件I包括四个竖向弹簧，四个竖向弹簧呈矩形排列，四个竖向弹簧的外部分别套置有套筒以使其沿竖直方向变形；竖向弹簧和套筒的底端均固定连接在底板上，竖向弹簧的顶端连接一盖板，盖板随竖向弹簧的变形在套筒内移动，所述支撑杆为纵向杆并连接在盖板的顶部。

弹性部件I呈矩形排列，便于弹性部件II及活动件在其上方的设置，简化整个装置的结构。

进一步的技术方案为：所述的弹性部件II和活动件设置在一个矩形框架上，矩形框架设置在所述支撑杆的顶端，矩形框架包括两个长边杆件和两个短边杆件，矩形框架的四个角处分别与四个支撑杆的顶端固定连接。