[发明专利]一种滚球式多向减振控制装置

说明书

本发明公开了一种滚球式多向减振控制装置，包括半封闭式圆筒结构、空心金属质量球、内凹式曲面承台、弹簧、防撞橡胶。半封闭式圆筒结构和内凹式曲面承台相连接，内凹式曲面承台内设置有空心金属质量球。弹簧设置在半封闭式圆筒结构和内凹式曲面承台连接的连接处。空心金属质量球在内凹式曲面承台内任意方向滚动，在结构物受到水平激励时，产生较大的阻尼力。空心金属质量球内注入液体，空心金属质量球内的液体与金属质量球组成调谐液体阻尼器，给结构提供阻尼力。实现了对水平方向多级振动控制的目的；同时，当结构物受到竖向激励时，通过内凹式曲面承台的上下运动以及空心金属质量球碰撞顶部橡胶消耗能量，控制结构的竖向振动。

技术领域

本发明涉及建筑结构领域，是一种滚球式多向减振控制装置，主要应用于一些重要的大跨、高耸等相关工程结构的减振控制。

背景技术

随着我国的建筑行业进入快速发展阶段，建筑物的高度和复杂程度也在不断的提高，并且随着各种技术的进步，对一些轻质高强材料的应用也越来越广泛，使得结构的刚度和阻尼比变小。结构在地震作用和风荷载作用下会产生显著的动力响应，这将严重的威胁到建筑物的安全性，降低了建筑物的舒适度。而且近些年来，因为地震和风雨灾害的频发，导致了大量建筑结构的倒塌破坏。如何减少风荷载及地震作用对建筑物造成的破坏，已经成为当今研究的热点。

传统的抗风抗震设计方法，主要是通过依靠构件的弹塑性变形来耗能、提高结构本身的强度和刚度来抵御风荷载或地震作用，这是消极被动的抗风抗震方法。前者存在很大的危险性，后者的经济性差，高强材料自身的优势很难充分的发挥出来。而结构振动控制技术可以很好的解决这方面的问题，在结构上安装减振控制装置已经是现在建筑行业发展的一个趋势。经研究发现，减振控制装置可以有效的减小结构在环境荷载作用下的动力响应，显著的提高结构的防灾能力。

本专利主要结合了调谐质量阻尼器、调谐液体阻尼器和碰撞阻尼器的减振控制技术的相关原理，研制出的一种滚球式多向减振控制装置。在结构受到地震或风荷载作用下，结构产生振动，此时减振控制装置率先产生较大阻尼，消耗能量，从而使主体结构避免进入明显的非弹性状态并迅速衰减结构的动力反应，保护主体结构。

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。

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液体压力(等效于阻尼力)来达到减小主体结构振动的目的。

碰撞阻尼器的工作原理：通过碰撞，将结构振动的能量转化为碰撞块振动能量，从而达到减小主体结构振动的目的。

目前，实际工程中很多重要结构都会考虑减振装置的应用，传统的减振控制装置大多数只能控制一个方向的振动或者是某几个特定方向的振动，而考虑到结构振动的复杂性，这样的减振控制装置无法很好的满足振动控制的要求。

发明内容

本发明目的是提供一种滚球式多向减振控制装置，旨在减小建筑结构(尤其是高层建筑或高耸结构等)在地震、风荷载作用下的动力响应，达到耗能减振的效果；与传统减振控制装置相比，本专利在水平方向设置了可任意方向滚动的金属球，球内装有液体，组成调谐液体阻尼器，以及侧壁的防撞橡胶层，通过撞击耗能，实现了对水平方向的多级振动控制。在竖直方向设置了可以竖向变形的弹簧以及顶部的防撞橡胶层，通过竖向运动及碰撞耗能进行振动控制，实现了竖向双重振动控制。进而实现了多维控制的目的。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种滚球式多向减振控制装置，包括半封闭式圆筒结构和内凹式曲面承台，所述的半封闭式圆筒结构和内凹式曲面承台上下设置，且通过弹性装置连接；在所述的内凹式曲面承台内设置有在内凹式曲面承台内任意方向滚动空心金属质量球。