雙向調(diào)頻碰撞耗能減振裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種雙向調(diào)頻碰撞耗能減振裝置，包括一個(gè)金屬方箱，所述金屬方箱下部設(shè)置橫向?qū)к?，橫向?qū)к壣显O(shè)有可以橫向滑動(dòng)的小車，小車前后兩端通過(guò)彈簧和粘滯阻尼器與金屬方箱側(cè)壁相連，在小車的內(nèi)部設(shè)有一個(gè)金屬吊桿，所述的金屬吊桿上端與固定在小車內(nèi)部上面的單向鉸相連，金屬吊桿的另一端連接一個(gè)在小車內(nèi)部縱向擺動(dòng)且可以與側(cè)壁進(jìn)行碰撞的質(zhì)量球。本實(shí)用新型為建筑結(jié)構(gòu)提供一種減振控制裝置，可以有效減小結(jié)構(gòu)水平荷載(風(fēng)或地震等)作用下的振動(dòng)反應(yīng)，具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、加工方便、安裝簡(jiǎn)便和性價(jià)比高等特點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】雙向調(diào)頻碰撞耗能減振裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及建筑結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是指一種雙向調(diào)頻碰撞耗能減 振裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，建筑物高度不斷增加，結(jié)構(gòu)形式日趨復(fù)雜。結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制逐漸成為工程抗 震抗風(fēng)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。
[0003] 目如振動(dòng)控制技術(shù)可以劃分為被動(dòng)控制、王動(dòng)控制、半王動(dòng)控制、智能控制和混合 控制等五類。被動(dòng)控制技術(shù)諸如調(diào)諧質(zhì)量阻尼器、懸掛質(zhì)量擺等由于其原理簡(jiǎn)單、無(wú)需外部 能源、造價(jià)低廉、減振效果顯著在國(guó)內(nèi)外土木工程領(lǐng)域得到了廣泛地應(yīng)用。然而，調(diào)諧質(zhì)量 阻尼器和懸掛質(zhì)量擺均為線性吸振器，抑振頻帶往往較窄，當(dāng)主結(jié)構(gòu)振動(dòng)減小后，動(dòng)力吸振 器的能量會(huì)傳回主結(jié)構(gòu)，降低減振效果。研究表明，在吸振器中引入非線性彈簧或碰撞，將 結(jié)構(gòu)的振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為熱量，可以有效減小結(jié)構(gòu)振幅。
[0004] 在專利【201320384022. 3】中公開(kāi)了一種混合型雙向可調(diào)式減振裝置，該專利將兩 種被動(dòng)控制技術(shù)調(diào)諧質(zhì)量阻尼器和懸掛質(zhì)量擺相結(jié)合，通過(guò)調(diào)節(jié)兩者的頻率從而實(shí)現(xiàn)對(duì)建 筑物水平雙向的振動(dòng)控制。該專利中質(zhì)量塊為疊合鋼板，構(gòu)造復(fù)雜，施工不便，且未明確考 慮碰撞對(duì)減振效果的益處。
[0005] 基于以上原因，將調(diào)諧質(zhì)量阻尼器、懸掛質(zhì)量擺和碰撞三者相結(jié)合，通過(guò)改進(jìn)開(kāi)發(fā) 實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，提出了一種耗能效果明顯、成本低廉、施工方便的雙向調(diào)頻碰撞耗能減振裝 置 實(shí)用新型內(nèi)容
[0006] 本實(shí)用新型目的是為減小高聳結(jié)構(gòu)在水平荷載（風(fēng)、地震）作用下的振動(dòng)響應(yīng)，提 供了 一種雙向調(diào)頻碰撞耗能減振裝置。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用下述技術(shù)方案：
[0008] 雙向調(diào)頻碰撞耗能減振裝置，包括一個(gè)金屬方箱，所述金屬方箱下部設(shè)置橫向?qū)?軌，橫向?qū)к壣显O(shè)有可以橫向滑動(dòng)的小車，小車前后兩端通過(guò)彈簧和粘滯阻尼器與金屬方 箱側(cè)壁相連，在小車的內(nèi)部設(shè)有一個(gè)金屬吊桿，所述的金屬吊桿上端與固定在小車內(nèi)部上 面的單向鉸相連，金屬吊桿的另一端連接一個(gè)在小車內(nèi)部縱向擺動(dòng)且可以與側(cè)壁發(fā)生碰撞 的質(zhì)量球。
[0009] 所述的質(zhì)量球的外部設(shè)有一層貼附在其表面的粘彈材料層，從而起到吸收能量和 耗能減振的作用。
[0010] 所述的粘彈性材料可以僅布置在質(zhì)量球與小車側(cè)壁發(fā)生碰撞的位置。
[0011] 所述小車下部設(shè)有卡在導(dǎo)軌上的輪子。
[0012] 所述的小車、質(zhì)量球、彈簧以及粘滯阻尼器構(gòu)成調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，其頻率通過(guò)彈簧 剛度調(diào)節(jié)。
[0013] 所述的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，其固有頻率與被控結(jié)構(gòu)的需控制方向的主振型頻率一 致。
[0014] 所述的質(zhì)量球和金屬吊桿組成懸掛質(zhì)量擺，其頻率通過(guò)調(diào)節(jié)金屬吊桿的長(zhǎng)度控 制。
[0015] 所述的懸掛質(zhì)量擺、其固有頻率與被控結(jié)構(gòu)的需控制方向的主振型頻率一致。
[0016] 所述的金屬吊桿及質(zhì)量球的中心均位于金屬方箱的堅(jiān)向中心線上，且所述質(zhì)量球 僅可沿著縱向擺動(dòng)。
[0017] 所述小車的前后兩端分別通過(guò)四根彈簧和兩個(gè)粘滯阻尼器連接于金屬方箱側(cè)壁 上，且粘滯阻尼器位于同一高度彈簧的中間位置。
[0018] 本實(shí)用新型應(yīng)當(dāng)固定于高聳結(jié)構(gòu)頂部，單向鉸的上端通過(guò)焊接與小車頂部相連， 金屬吊桿的下端連接質(zhì)量球，單向鉸僅允許金屬吊桿沿著縱向運(yùn)動(dòng)，金屬吊桿和質(zhì)量塊組 成了一個(gè)縱向的懸掛質(zhì)量擺，通過(guò)質(zhì)量球的擺動(dòng)和碰撞，達(dá)到耗能減振的效果；小車及其內(nèi) 部質(zhì)量球、彈簧、粘滯阻尼器組成了一個(gè)橫向的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器。質(zhì)量球能夠同時(shí)為橫向的 調(diào)諧質(zhì)量阻尼器和縱向的懸掛質(zhì)量擺提供質(zhì)量?？梢酝ㄟ^(guò)調(diào)節(jié)金屬吊桿的長(zhǎng)度、彈簧的剛 度或者質(zhì)量塊的質(zhì)量來(lái)保證減振裝置的頻率與結(jié)構(gòu)的主振型頻率保持一致，達(dá)到最優(yōu)的減 振效果。
[0019] 本實(shí)用新型的有益效果是：該減振裝置可以減小結(jié)構(gòu)水平荷載（風(fēng)或地震）作用 下雙向振動(dòng)反應(yīng)；該減振裝置兩個(gè)方向的頻率均可調(diào)節(jié)，具有較強(qiáng)的適應(yīng)性；該減振裝置 中質(zhì)量球與小車內(nèi)壁的碰撞可以更好地耗散能量，提高減振效果；該減振裝置構(gòu)造簡(jiǎn)單、力口 工方便、性價(jià)比高、便于安裝。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020] 圖1是雙向調(diào)頻碰撞耗能減振裝置主視圖。
[0021] 圖2是雙向調(diào)頻碰撞耗能減振裝置A-A剖面圖。
[0022] 圖中：1單向鉸，2金屬吊桿，3粘彈性材料層，4質(zhì)量球，5小車，6輪子，7金屬方箱， 8粘滯阻尼器，9彈簧，10導(dǎo)軌。

【具體實(shí)施方式】
[0023] 以下結(jié)合技術(shù)方案和附圖詳細(xì)敘述本實(shí)用新型的實(shí)施方式。
[0024] 本實(shí)用新型提出的雙向調(diào)頻碰撞耗能減振裝置如圖1，圖2所示，該裝置縱向減振 裝置是一個(gè)懸掛質(zhì)量擺，包括一個(gè)金屬方箱7,所述金屬方箱7下部設(shè)置橫向?qū)к?0,橫向 導(dǎo)軌10上設(shè)有可以橫向滑動(dòng)的小車5,小車5前后兩端通過(guò)彈簧和粘滯阻尼器8與金屬方 箱側(cè)壁相連，在小車5的內(nèi)部設(shè)有一個(gè)金屬吊桿2,所述的金屬吊桿2上端與固定在小車5 內(nèi)部上面的單向鉸1相連，金屬吊桿2的另一端連接一個(gè)在小車5內(nèi)部縱向擺動(dòng)且可以與 側(cè)壁發(fā)生碰撞的質(zhì)量球4。質(zhì)量球4的外部設(shè)有一層貼附在其表面的粘彈性材料層3,從而 起到吸收能量和耗能減振的作用。粘彈性材料層3可以僅布置在質(zhì)量球與小車側(cè)壁發(fā)生碰 撞的位置。
[0025] 小車5下部設(shè)有卡在導(dǎo)軌上的輪子6。
[0026] 小車5、質(zhì)量球4、彈簧9以及粘滯阻尼器8構(gòu)成調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，其頻率通過(guò)彈簧 剛度調(diào)節(jié)。調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，其固有頻率與被控結(jié)構(gòu)的需控制方向的主振型頻率一致。
[0027] 質(zhì)量球4和金屬吊桿2組成懸掛質(zhì)量擺，其頻率通過(guò)金屬吊桿的長(zhǎng)度控制。懸掛 質(zhì)量擺的固有頻率與被控結(jié)構(gòu)的需控制方向的主振型頻率一致。
[0028] 金屬吊桿2及質(zhì)量球4的中心均位于金屬方箱的堅(jiān)向中心線上，且所述質(zhì)量球僅 可沿著縱向擺動(dòng)。
[0029] 小車的前后兩端分別通過(guò)四根彈簧和兩個(gè)粘滯阻尼器連接于金屬方箱側(cè)壁上，且 粘滯阻尼器位于同一高度彈簧的中間位置。
[0030] 橫向減振裝置，即調(diào)諧質(zhì)量阻尼器是由八根彈簧9和四個(gè)粘滯阻尼器8,橫向?qū)к?10,帶有四個(gè)輪子6的小車5以及車內(nèi)質(zhì)量球4構(gòu)成。
[0031] 金屬方箱7懸掛或安裝于結(jié)構(gòu)的頂部，金屬方箱7內(nèi)的小車5置于橫向?qū)к?0上， 通過(guò)彈簧9和粘滯阻尼器8與金屬容器7內(nèi)壁相連。小車5內(nèi)設(shè)置縱向的懸掛質(zhì)量擺。單 向鉸焊接于小車5頂部中心，金屬吊桿的上端與單向鉸1通過(guò)銷栓連接，下端通過(guò)焊接或螺 栓連接固定質(zhì)量球，并在質(zhì)量球4外側(cè)貼附粘彈性材料層3。由于單向鉸1的存在，金屬吊 桿2和質(zhì)量球4只能沿縱向擺動(dòng)，并可以與小車5側(cè)壁發(fā)生碰撞，達(dá)到耗能減振的效果。
[0032] 本實(shí)施方案中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的具體情況確定雙向調(diào)頻碰撞耗能減振裝置的安裝 位置以及數(shù)量，以達(dá)到最佳的減振效果。
【權(quán)利要求】
1. 雙向調(diào)頻碰撞耗能減振裝置，其特征在于，包括一個(gè)金屬方箱，所述金屬方箱下部設(shè) 置橫向?qū)к?，橫向?qū)к壣显O(shè)有可以橫向滑動(dòng)的小車，小車前后兩端通過(guò)彈簧和粘滯阻尼器 與金屬方箱側(cè)壁相連，在小車的內(nèi)部設(shè)有一個(gè)金屬吊桿，所述的金屬吊桿上端與固定在小 車內(nèi)部上面的單向鉸相連，金屬吊桿的另一端連接一個(gè)在小車內(nèi)部縱向擺動(dòng)且可以與側(cè)壁 發(fā)生碰撞的質(zhì)量球。
2. 如權(quán)利要求1所述的雙向調(diào)頻碰撞耗能減振裝置，其特征在于，所述的質(zhì)量球的外 部設(shè)有一層貼附在其表面的粘彈性材料層。
3. 如權(quán)利要求2所述的雙向調(diào)頻碰撞耗能減振裝置，其特征在于，所述的粘彈性材料 僅布置在質(zhì)量球與小車側(cè)壁發(fā)生碰撞的位置。
4. 如權(quán)利要求1所述的雙向調(diào)頻碰撞耗能減振裝置，其特征在于，所述小車下部設(shè)有 卡在導(dǎo)軌上的輪子。
5. 如權(quán)利要求1所述的雙向調(diào)頻碰撞耗能減振裝置，其特征在于，所述的小車、質(zhì)量 球、彈簧以及粘滯阻尼器構(gòu)成調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，其固有頻率與被控結(jié)構(gòu)的 需控制方向的主振型頻率一致。
6. 如權(quán)利要求1所述的雙向調(diào)頻碰撞耗能減振裝置，其特征在于，所述的質(zhì)量球和金 屬吊桿組成懸掛質(zhì)量擺，懸掛質(zhì)量擺的固有頻率與被控結(jié)構(gòu)的需控制方向的主振型頻率一 致。
7. 如權(quán)利要求1所述的雙向調(diào)頻碰撞耗能減振裝置，其特征在于，所述的金屬吊桿及 質(zhì)量球的中心均位于金屬方箱的堅(jiān)向中心線上，且所述質(zhì)量球僅沿著縱向擺動(dòng)。
8. 如權(quán)利要求1所述的雙向調(diào)頻碰撞耗能減振裝置，其特征在于，所述小車的前后兩 端分別通過(guò)四根彈簧和兩個(gè)粘滯阻尼器連接于金屬方箱側(cè)壁上，且粘滯阻尼器位于同一高 度彈簧的中間位置。
【文檔編號(hào)】E04B1/98GK203891246SQ201420316993
【公開(kāi)日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2014年6月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月13日
【發(fā)明者】田利, 馬瑞升, 蓋霞, 牛延宏, 曾玉潔 申請(qǐng)人:山東大學(xué)