[发明专利]一种自适应变刚度气弹簧调谐质量阻尼器

说明书

本发明公开了一种自适应变刚度气弹簧调谐质量阻尼器，包括气弹簧系统、气压控制系统、质量块单元、滑轨和固定支架，所述滑轨固定设置在底板上，所述质量块单元滑动设置在所述滑轨上，所述气弹簧系统设有一对，对称位于所述质量块单元的两侧，所述气弹簧系统端部与所述质量块单元连接，所述气压控制系统与所述气弹簧系统连接并对其进行气压调整，自适应改变气弹簧系统的刚度。本发明提出了一种自带阻尼刚度可调式气弹簧系统，阻尼和刚度一体化设计不仅可以简化传统TMD的原有配置，还可以通过气压控制系统调节弹簧系统的刚度，进一步为变频TMD的设计提供技术支持，对传统TMD进行了强大的升级，相比传统TMD，其工作冲程优势更显著。

技术领域

本发明属于土木工程的振动控制领域，具体涉及一种自适应变刚度气弹簧调谐质量阻尼器。

背景技术

结构振动控制技术被公认为是一种抑制结构不良振动的有效手段，无论是地震还是风荷载激励。其中，调谐质量阻尼器(Tuned Mass Damper,TMD)作为一种成熟的定量设计方法，被广泛用于实际工程结构减振，例如，台北101大楼，上海中心等。

然而，传统的调谐质量阻尼技术存在自身缺陷，主要体现在两点，一方面，调谐频率单一，TMD一旦设计生产完成，其调谐频率便无法改变，在正常使用过程中，结构累计损伤的发展会导致结构的频率下降，结构的实际频率与其计算频率可能存在差异，而且结构的使用功能也可能会发生变化，这些因素都会使TMD的频率偏离控制结构，削弱了TMD的振动控制效果；另一方面，传统TMD的工作行程较大，对于具有空间局限性的结构而言TMD的使用受到了限制，这也极大的限制了其实际工程应用。

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自适应变刚度气弹簧调谐质量阻尼器，本发明通过气压控制系统调控气弹簧腔体内的气压，从而实现气弹簧刚度的调节功能，为自适应变刚度TMD的升级研发提供核心技术支持。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种自适应变刚度气弹簧调谐质量阻尼器，包括气弹簧系统、气压控制系统、质量块单元、滑轨和固定支架，所述滑轨固定设置在底板上，所述质量块单元滑动设置在所述滑轨上，所述气弹簧系统设有一对，通过所述固定支架设置在所述底板上的预定位置，且对称位于所述质量块单元的两侧，所述气弹簧系统端部与所述质量块单元连接，所述气压控制系统与所述气弹簧系统连接并对其进行气压调整，自适应改变气弹簧系统的刚度。

本发明将所提出的新型气弹簧系统引入传统调谐质量阻尼系统，形成了一种自适应变刚度气弹簧调谐质量阻尼器，通过调谐功能将主结构的振动能量传递至阻尼系统，进而利用黏滞阻尼系统将能量耗散，核心的技术是利用气压控制系统改变气弹簧的刚度进一步调节阻尼系统的调谐频率，实现阻尼器自适应变频调谐的功能，这是传统TMD所不具备的。此外，该自适应变刚度气弹簧调谐质量阻尼器，在抑制地震和风振方面效果显著，相比于传统的TMD，可以自适应控制调谐频率，振动控制效果更佳，且工作冲程更短。

进一步地，所述气弹簧系统包括气弹簧和黏滞阻尼器两部分，所述气弹簧设有气弹簧腔体，所述气弹簧腔体设有进气及出气阀门，通过所述进气及出气阀门与所述气压控制系统相连接。

所述的自带阻尼刚度可调式气弹簧系统与传统调谐阻尼技术相结合，形成了一种自适应变刚度气弹簧调谐质量阻尼器。

进一步地，所述气弹簧和黏滞阻尼器之间通过紧固机构连接，气弹簧系统具备刚度和阻尼一体机制，气弹簧和黏滞阻尼器通过紧固机构连接在一起，易于拆装。

进一步地，所述黏滞阻尼器内部充满阻尼介质，并设有带孔活塞，运动过程中介质流经圆孔产生阻尼力，所述气弹簧腔体内设有活塞，所述气弹簧腔体内的活塞与所述黏滞阻尼器内部的带孔活塞通过同轴的活塞杆连接，且所述活塞杆与所述质量块单元连接。

进一步地，所述气弹簧腔体内端部设有阻挡装置，避免活塞与进、出气阀门接触。