[发明专利]一种球型多向复合型TMD阻尼器

说明书

一种球型多向复合型TMD阻尼器，该阻尼器由两层大小同心球壳作为主体框架,两层球壳通过上下左右前后六个柱杆连接支座，通过支座与主结构固定，最内有一大质量球，其上下左右前后六个方向均由阻尼弹簧与里层球壳相固定，其内填充有粘滞阻尼液。里外层球壳之间有一定数量的小质量球，小质量球与两侧球壳相切。由于球体各向均质的特性，使该阻尼器可以达到近乎360°的多方向减震控制效果；而且应对不同烈度的外部荷载引起的振动，该球型阻尼器有不同的阻尼组合与之相对应。

技术领域

本发明涉及土木工程技术，具体涉及减振控制技术。

背景技术

阻尼器是消能减振技术的主体，FEMA 274将其分为位移相关型阻尼器、速度相关型阻尼器和其它类型，我国现行抗震设计规范也采用了此种分类方法。位移相关型—金属阻尼器、摩擦阻尼器；速度相关型—粘弹性阻尼器、粘滞阻尼器；其他类型的减振装置还有：电流变流体阻尼器、磁流变流体阻尼器、调谐质量和调谐液体阻尼器。此外，一些利用两种或两种以上的耗能元件或耗能机制设计而成的复合型阻尼器，以及一些结合了新型材料特性的特殊阻尼器（如自复位SMA阻尼器）等也是最新研究的热点。

调谐质量阻尼器(Tuned Mass Damper, TMD)是时下应用范围最广泛的被动减振系统之一。由于调谐质量系统减振效果明显且占用空间少、便于施工安装维护等优势,在高层、高耸结构及桥梁的减振、抗风工程中有着广阔的发展前景。调谐质量阻尼器是一种附加在结构上的减振子结构，由弹簧、阻尼器和质量块组成，质块一般通过弹簧和阻尼器支撑或者悬挂在主结构上。当结构在受到外部荷载作用产生振动时，子结构通过连接装置与结构一起振动,由此产生的能量会通过惯性力反作用于主结构,以及部分被阻尼器所消耗,实现减振的目的。

作为一种行之有效、简单方便、经济实用的消能减振装置，调谐质量阻尼器也有其自身的缺陷--只能给结构提供有限的阻尼。调谐减振消能器减振效果主要取决于主次结构的质量比、频率比、阻尼比。由于后2个参数在振动过程中是可变的，所以很难在各阶段都处于最佳减振状态。因此，需要通过实时调节参数或施加一定作用力的方式加以改进。

现阶段，国内外很多学者都致力于通过将主动和混合控制来对TMD阻尼器进行改进，将TMD阻尼系统与其他阻尼系统联合应用，协调工作，充分利用各自优点，互补不足。世界上第一个安装混合质量阻尼器(HMD)控制系统的建筑是日本东京清水公司技术研究所的七层建筑(1991年)。我国的南京电视塔采用了主动质量阻尼系统(AMD)与调谐液体阻尼系统(TLD)相结合的混合控制体系来控制结构的风振反应。但是，目前单纯的主动控制或智能控制阻尼器需要外部大量的能量供应，成本高，且研究不够成熟，效益较低。

目前混合控制装置主要有以下几种：(1)主动质量阻尼系统(AMD)与调谐质量阻尼系统(TMD)或调谐液体阻尼系统(TLD)相结合的混合控制；(2)主动控制与阻尼耗能相结合的混合控制；(3)主动控制与基础隔振相结合的混合控制等。

随着经济社会的快速发展,许多大跨桥路、高层、超高层大楼等建筑相继建成,为人们的生活提供了许多的便利。同时，不可忽略的是此类超高大型建筑受到强风、地震等外界激振力的情况下，容易引起共振，致使结构振动幅度过大，影响日常使用，更甚者造成结构的损坏，对人们的生命安全构成威胁。因此,在外界激振力影响下，消除大型建筑结构的共振成为人们解决的问题。阻尼器，是以提供振动的阻力来耗减振动能量的装置，目前已经被广泛应用于工程实际。但由于技术原因，目前用于建筑结构中的阻尼器大多是单向控制且自振频率单一固定，大大限制了其实际耗能减振的效果。因此，多向复合型阻尼器是目前振动控制领域研究的热点。

发明内容

本发明的目的是解决现有TMD仅在一个方向上振动控制的问题，实现结构多向振动控制，振频可调的目的。