[发明专利]低频质量调谐减振器

说明书

本发明所述的低频调谐质量减振器，属于土木工程结构减振技术领域。其包括螺旋钢弹簧设置在质量块与弹簧高度重叠布置支架之间以及弹簧高度重叠布置支架与水平支架之间，或者所述螺旋钢弹簧设置在质量块与弹簧高度重叠布置支架、相邻弹簧高度重叠布置支架以及弹簧高度重叠布置支架与水平支架之间；弹簧高度重叠布置支架上设置高度错位凸台，同一弹簧高度重叠布置支架上下两侧的螺旋钢弹簧分别与高度错位凸台配合从而处于局部高度重叠状态；阻尼装置设置在质量块与弹簧高度重叠布置支架、或/和质量块与水平支架、或/和相邻弹簧高度重叠布置支架、或/和弹簧高度重叠布置支架与水平支架之间；可以适用于0.5Hz甚至更低频率结构振动的控制。

技术领域

本发明属于土木工程结构减振技术领域，具体涉及一种用于控制建筑结构低频振动的调谐质量减振器。

背景技术

随着城市建设的发展，各种高层、超高层建筑和细高结构、大跨度建筑物日益增多,在防治这类大跨度、低频结构物发生破坏性共振成为工程建设中不得不着手解决的现实问题，实践证明，调谐质量减振器(也有文献中称质量调谐阻尼器、调谐质量阻尼器或称质量调谐减振器，本文中也简称TMD)是一种有效的振动控制装置，将它的固有频率调整到接近结构的自振频率，然后安装在结构上。当结构受到激振力干扰发生振动时，引起质量调谐减振器的共振，利用调谐质量的振动惯性力反作用于结构本身，从而抵消激振力，达到减小结构反应的目的。要想最大限度发挥质量调谐减振器的减振作用，要求其固有频率要尽可能与主结构的自振频率一致，否则TMD的减振效果就会大幅下降。对于常用的压缩弹性元件——螺旋钢弹簧，由于其具有性能参数稳定、受自然环境影响小、使用寿命长等诸多显著优点被广泛应用于中高频率的质量调谐减振器中。但是，通过理论推导可知，调谐频率0.5Hz的调谐质量减振器中，所需压缩弹簧的静压缩量达到了1m，如果调谐频率0.25Hz的调谐质量减振器，所需压缩弹簧的静压缩量更是达到了4m。因此，实践中，由于安装空间和制造难度等原因，螺旋钢弹簧尚无法在调谐频率0.5Hz及以下的低频调谐减振领域中得到广泛应用。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种空间结构紧凑，可以适用于0.5Hz甚至更低频率结构振动控制的低频质量调谐减振器。

本发明低频质量调谐减振器是这样实现的，包括螺旋钢弹簧、阻尼装置和质量块，质量块被螺旋钢弹簧弹性支承，还包括至少一个弹簧高度重叠布置支架和至少一个水平支架，所述螺旋钢弹簧设置在质量块与弹簧高度重叠布置支架之间以及弹簧高度重叠布置支架与水平支架之间，或者所述螺旋钢弹簧设置在质量块与弹簧高度重叠布置支架之间、相邻弹簧高度重叠布置支架之间以及弹簧高度重叠布置支架与水平支架之间；弹簧高度重叠布置支架上设置高度错位凸台，同一弹簧高度重叠布置支架上下两侧的螺旋钢弹簧分别与高度错位凸台配合从而处于局部高度重叠状态；阻尼装置设置在质量块与弹簧高度重叠布置支架之间、或/ 和质量块与水平支架之间、或/和相邻弹簧高度重叠布置支架之间、或/和弹簧高度重叠布置支架与水平支架之间。

为提高安全性和稳定性，本发明低频质量调谐减振器中还可以包括运动导向件。所述运动导向件固定在最下方的水平支架上，并且贯穿位于上方的质量块，或者贯穿位于上方的弹簧高度重叠布置支架和质量块，或者贯穿位于上方的弹簧高度重叠布置支架、水平支架及质量块；此外，所述运动导向件还可以固定在水平支架或弹簧高度重叠布置支架上，并且从螺旋钢弹簧的中部空腔穿过；另外，本发明低频质量调谐减振器中还可以包括与运动导向件配合的导向轮，所述导向轮固定设置在位于上方被运动导向件贯穿的弹簧高度重叠布置支架、水平支架或质量块中至少之一上。需要指出的是，作为一种特例，所述最下方的水平支架可以与待减振结构集成为一体，具体的，可以将最下方的水平支架固定在待减振结构上，也可以利用待减振结构上的局部结构作为最下方水平支架使用。

本发明中所述运动导向杆件的具体结构形式多种多样，其可以由钢管、钢棒、工字钢或槽钢等材料制成，当然其也可以采用其他型材或焊接组合件制成，只要强度足够，都可以应用于本发明中，在实际应用中可以根据工程实际情况选择。