[发明专利]一种惯容式多向调谐型吸能减振装置

说明书

本发明属于工程结构减振技术领域，具体涉及一种多向调谐型吸能减振装置。一种惯容式多向调谐型吸能减振装置，包括安装在主体框架内的惯容装置和质量调谐装置；所述质量调谐装置与惯容装置连接；所述的惯容装置和质量调谐装置通过弹性元件与主体框架连接。本发明通过改变质量块结构形式以实现惯容效果、改进减振装置的质量调谐方式、提高减振装置的能量吸收与耗能的效率。

技术领域

本发明属于工程结构减振技术领域，具体涉及一种多向调谐型吸能减振装置。

背景技术

近年来，随着社会经济发展，高层及超高层建筑大量涌现，高耸构筑物也得到大量建设。高层以及高耸结构由于其柔性大、阻尼低的特点，在强风和地震作用下传统设计方法难以较好的平衡经济性和抗震和抗风的需要。如何在进一步提高工程结构在外界激励作用下的安全性及达到使用功能要求的同时确保工程经济性，受到人们的广泛关注。

减振控制技术被认为是减轻工程结构振动响应的一种较为经济的技术手段，合理且有效的减振控制措施可适当减小高层、高耸结构在风振、地震等激励下的动力响应，在工程成本可控的前提下显著提高结构防灾能力。

传统调谐质量阻尼器（TMD）系统是由质量块、弹性元件和阻尼元件三大组件所组成的减振控制系统。当外力施加于主体结构时可带动调谐质量阻尼器系统一起振动，合理的调谐设计使得能量由主结构转移至质量块再由消能阻尼元件耗散，从而达到抑制主体结构振动的效果。

然而，现有主流的调谐质量阻尼器都是基于线性刚度和阻尼进行设计的，只能针对目标频率产生窄频带的吸振作用，鲁棒性差，无法有效满足实际情况中作用方向多维度性的减振要求。一旦主结构的振动频率与理论设计值出现一定偏差，或者主结构在地震作用或者动力作用下发生刚度退化等情况，则传统线性的调谐质量阻尼器的减振效果将显著降低。传统基于线性刚度和阻尼的调谐质量阻尼器为了提高减振效果，往往要求具备很大的调谐质量，或者通常需要搭配其他限位元件来控制它的行程，增加了设计和建造的成本，且适用范围较小，在实际工程中很难实现。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的传统调谐质量阻尼器（TMD）系统存在的缺陷，提供一种惯容式多向调谐型吸能减振装置。本发明的装置不仅可以减小所需质量块的质量，还可以控制多个方向的振动，以减小高层、高耸结构在风荷载、地震等作用下的动力响应，达到耗能减振的结果；本发明通过耦合调谐质量阻尼器系统和惯容系统，在不添加额外调谐质量的同时提高了系统的耗能效率，显著提升减振效果。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种惯容式多向调谐型吸能减振装置，包括安装在主体框架内的惯容装置和质量调谐装置；所述质量调谐装置与惯容装置连接；所述的惯容装置和质量调谐装置通过弹性元件与主体框架连接。

进一步地，所述的质量调谐装置包括箱体，箱体的外部设有外轴承；所述外轴承通过第二弹簧与主体框架连接。

进一步地，所述的惯容装置包括转动圆盘；所述转动圆盘通过中心转轴固定在所述箱体内。

进一步地，所述的惯容装置包括滑轮转盘、滚珠丝杠；所述滚珠丝杠的两端固定在滑轮转盘的内侧；所述滚珠丝杠的螺母通过传动装置连接中心转轴。

进一步地，所述滑轮转盘的上部通过连接杆连接滑动装置，在所述滑动装置的导向下在平面内平动。

进一步地，所述的传动装置包括第一伞状齿轮、第二伞状齿轮；所述第一伞状齿轮套在所述滚珠丝杠的螺母上；所述第一伞状齿轮的尾部设有固定板，所述固定板的下端固定在所述箱体顶部；所述第一伞状齿轮与所述固定板通过轴承连接，所述滚珠丝杠从所述轴承内部穿过；所述第二伞状齿轮通过固定在箱体顶部的另一个轴承与中心转轴连接；所述第一伞状齿轮和第二伞状齿轮啮合。

进一步地，所述滑动装置的两端嵌在环形槽内，在所述环形槽的导向作用下做圆周运动。

进一步地，所述的滑轮转盘与连接杆通过滚珠滑轮连接，使其沿所述连接杆做圆周运动。