[发明专利]一种多重耗能自适应碰撞型调谐质量阻尼器

说明书

本发明涉及一种多重耗能自适应碰撞型调谐质量阻尼器，包括：外围保护单元；竖向振动单元，固定设于外围保护单元的上端；碰撞间隙自协调单元，设于容置空腔内，碰撞间隙自协调单元的上部为一碰撞腔室；及悬挂调谐质量阻尼单元，包括：一外质量球，中心设有球形空腔，外质量球设于碰撞腔室内，其上端通过连接件连接于竖向振动单元；一内质量球，通过弹性件悬挂于外质量球的球形空腔内；及多个碰撞耗能头。本发明具有多重碰撞非线性耗能，激励强度自适应的特点，对高层建筑结构在地震与风荷载作用下动力响应的抑制效果显著，适用于具有空间局限性的结构，抑振效果显著，具有良好的经济与社会效益。

技术领域

本发明属于土木工程结构振动控制领域，具体涉及一种多重耗能自适应碰撞型调谐质量阻尼器。

背景技术

随着社会经济的高速发展，建筑结构体型日益增大，由高层建筑向超高层建筑结构方向不断延伸。与此同时，地震作用和风荷载等对高层建筑的威胁与日俱增。近年来，历次大地震与风灾中，结构发生倒塌破坏的事故时有发生，经济损失难以估量。因此，结构减振技术的研发与应用是必然的趋势。

被动控制技术具有成熟、性价比高、可靠度高且易于维护的特点，被广泛应用于结构减振。其中，碰撞阻尼器和悬挂质量摆阻尼器是两种常见的减振控制装置，实践检验中发现存在诸多明显的缺陷：1)碰撞阻尼器本身质量过大，对主体结构产生不利的影响；2)碰撞过程中存在噪声污染问题；3)悬挂质量摆阻尼器单一调谐功能缺乏能量耗散机制；4)单一调谐装置对控制频率的精确度要求极高，减振频带窄。

专利CN206681188U公开了一种悬吊式调谐质量阻尼器，包括悬吊管和阻尼器体，悬吊管的上端铰接在建筑主体结构上，悬吊管的下端连接阻尼器体，建筑主体结构上固定有限位套，阻尼器体置于位于限位套内，阻尼器体呈球形，且悬吊管的上端固定阻尼器体的顶部，阻尼器体设置有阻尼器内腔，阻尼器内腔内设置有若干个用于消能的耗能颗粒，但该阻尼器无法进行多重碰撞非线性耗能，对高层建筑结构在地震与风荷载作用下动力响应的抑制效果作用有限。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种多重耗能自适应碰撞型调谐质量阻尼器，本发明阻尼器具有多重碰撞非线性耗能，激励强度自适应的特点，对高层建筑结构在地震与风荷载作用下动力响应的抑制效果显著，在传统调谐质量阻尼器的基础之上引入非线性，从而增加耗能，大幅度提高阻尼器的减振效率。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种多重耗能自适应碰撞型调谐质量阻尼器，包括：

外围保护单元，该外围保护单元为设有容置空腔的壳体结构；

竖向振动单元，固定设于所述外围保护单元的上端；

碰撞间隙自协调单元，设于所述容置空腔内，所述碰撞间隙自协调单元的上部为一碰撞腔室；及

悬挂调谐质量阻尼单元，包括：

一外质量球，中心设有球形空腔，所述外质量球设于所述碰撞腔室内，其上端通过连接件连接于所述竖向振动单元；

一内质量球，通过弹性件悬挂于所述外质量球的球形空腔内；及

多个碰撞耗能头，活动设于所述外质量球上，所述碰撞耗能头与外质量球之间设置弹性耗能件。

对于结构竖向振动，阻尼器通过竖向振动单元发挥作用，此时悬挂调谐质量阻尼单元上下运动，当运动幅度足够大时，质量球表面的碰撞耗能头碰撞碰撞间隙自协调单元底部，进而通过碰撞将输入到结构的竖向振动能量耗散；