[发明专利]一种滚动式万向型水平调谐质量阻尼器

说明书

本发明公开了一种滚动式万向型水平调谐质量阻尼器，包括竖向环板、支座底板、钢球托架、阻尼器、弹簧、质量块基座、质量块、钢球、凹坑和建筑结构，所述竖向环板、钢球托架和水平基座之间固定成整体并固定于建筑结构，所述水平基座远离建筑结构的一侧均匀设置有凹坑，所述凹坑的内部设置有钢球，所述钢球远离凹坑的一侧设置有质量块基座；本发明还公开了一种滚动式万向型水平调谐质量阻尼器的制造实现方法；本发明质量块基座通过钢球与水平基座滑动连接，在运动过程中由于润滑油作用几乎不存在摩擦力影响，避免由于摩擦力对结构振动控制造成误差的问题发生，制造简单，安装方便，造价低廉，功能性强。

技术领域

本发明属于土木工程结构的水平振动控制装置技术领域，具体涉及一种滚动式万向型水平调谐质量阻尼器。

背景技术

结构振动调谐质量阻尼(TMD)控制装置作为一种动力吸振器，于高层和高耸结构、大跨度与轻柔结构在风、地震与人行荷载等激励下的动力响应控制方面有着广泛的应用前景。这种装置对结构的振动有明显的控制效果，且对建筑功能的影响较小，仅占用极少的建筑面积，便于安装、维修和更换。

TMD由质量块、弹性元件、阻尼元件三大组件组成，最大的部件为惯性质量。惯性质量在主结构上的支撑方式是TMD装置的一个关键技术，它需保证惯性质量与主结构振型谐振中有确定的自振周期和阻尼。TMD系统的惯性质量可以采用多段摆、倒摆、液压支撑系统、叠层橡胶垫等悬挂或支撑：

采用悬挂体系的单级摆式悬挂和多级摆式悬挂，悬挂装置需占用较多的竖向空间；

采用叠层橡胶垫支撑体系，当外界激励较小时，TMD无法振动，无法发挥作用；

常见的采用轨道支撑的体系，则要求轨道有足够的刚度，在支撑惯性质量时不能有较大的变形，不因惯性质量滑动造成过大的阻力。此外，轨道支撑的TMD一般均存在不可避免的摩擦，摩擦对TMD存在着不利影响：1、当外界激励较小，即结构处于微小振动时，TMD运动质量块的惯性力有可能会小于其静摩擦力，从而使TMD处于锁定状态，TMD也就暂时丧失了吸能减振的功能；2、当受控结构受到地震等带有冲击性质的荷载作用时，过大的摩擦会显著延缓TMD的启动时间，从而导致控制效果的下降。

TMD控制策略为应用子结构与主结构的被控制振型共振达到动力吸振的目的，控制装置最优振动频率应调谐为主结构被控制振型的自振频率。实际工程中的绝大部分建筑物都不是质量、刚度完全对称的，也就是每个方向的振动频率是不同的。对结构产生不利作用的外部激励方向也不是确定唯一的。因此，有必要对结构不同方向采用不同振动频率的TMD，以达到调谐减振的最佳效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种滚动式万向型水平调谐质量阻尼器，具有全方位调谐减振、制造简单、价格低廉的特点；

本发明的另一目的在于提供一种滚动式万向型水平调谐质量阻尼器的制造安装方法；

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种滚动式万向型水平调谐质量阻尼器，包括竖向环板、支座底板、钢球托架、阻尼器、弹簧、质量块基座、质量块、钢球、凹坑和建筑结构，所述建筑结构上设置有支座底板，所述支座底板上设置有竖向环板和钢球托架，所述竖向环板与支座底板以及钢球托架固定成整体结构，所述钢球托架远离建筑结构的一侧均匀设置有凹坑，所述凹坑内设置有钢球，所述钢球远离凹坑的一侧设置有质量块基座，质量块基座上置放有质量块，所述质量块基座与所述竖向环板之间径向连接有弹簧和阻尼器。

在本发明中进一步的，所述竖向环板呈圆形或椭圆形，由金属制成。

在本发明中进一步的，所述钢球托架呈圆形或椭圆形，由金属制成，钢球托架的高度可调节使其上表面保持水平。

在本发明中进一步的，所述钢球、凹坑和质量块基座迎钢球一侧均为不锈钢制成，质量块的材料和造型不限。