多維雙重可調(diào)式減振控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及建筑結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，具體地說是一種多維雙重可調(diào)式減振控制裝置，主要應(yīng)用于大跨、高聳等相關(guān)結(jié)構(gòu)的減振控制。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，在大地震和風(fēng)災(zāi)造成損失越來越嚴(yán)重的情況下，人們越來越認(rèn)識到傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計對未知強(qiáng)度的自然災(zāi)害抵御能力的局限性和不可改變性(如地震設(shè)防烈度的不確定性及災(zāi)害性天氣超出歷史統(tǒng)計等)。結(jié)構(gòu)振動控制技術(shù)改變了傳統(tǒng)的采用承重結(jié)構(gòu)體系直接抵御災(zāi)害作用的思路，而釆用非承重的結(jié)構(gòu)控制裝置或者構(gòu)件來減小主體結(jié)構(gòu)的災(zāi)害響應(yīng)，提高工程結(jié)構(gòu)抵御災(zāi)害作用的能力，使工程結(jié)構(gòu)在災(zāi)害的作用下少損壞或不損壞，并使其完全滿足設(shè)計要求有了可能，是土木工程結(jié)構(gòu)防災(zāi)減災(zāi)設(shè)計思想的新變革。
[0003]當(dāng)前，由于被動控制裝置不需要外部能量提供控制力，而且控制過程不依賴于結(jié)構(gòu)反應(yīng)和外界干擾信息，構(gòu)造簡單、造價低、易于維護(hù)等諸多優(yōu)點，在實際工程中應(yīng)用較多，目前應(yīng)用的被動減振控制裝置主要有以下調(diào)諧質(zhì)量阻尼器(TMD)、懸掛質(zhì)量擺(SMP)和調(diào)諧液體阻尼器(TLD)。
[0004]調(diào)諧質(zhì)量阻尼器是一種由彈簧、阻尼器和質(zhì)量塊組成的被動控制系統(tǒng)，其工作原理是:結(jié)構(gòu)在外部激勵下產(chǎn)生振動，帶動調(diào)諧質(zhì)量阻尼器系統(tǒng)一起振動，調(diào)諧質(zhì)量阻尼器系統(tǒng)相對運動產(chǎn)生的慣性力反作用到結(jié)構(gòu)上，通過調(diào)諧這個慣性力實現(xiàn)對結(jié)構(gòu)的振動控制。
[0005]懸掛質(zhì)量擺結(jié)構(gòu)減振體系是把質(zhì)量擺懸掛在結(jié)構(gòu)上，當(dāng)體系在地震或風(fēng)荷載作用下結(jié)構(gòu)產(chǎn)生水平振動時，帶動擺的振動；而擺振動產(chǎn)生的慣性力則反作用于結(jié)構(gòu)本身，當(dāng)這種慣性力與結(jié)構(gòu)本身的運動相反時就產(chǎn)生了制振效果，從而達(dá)到控制結(jié)構(gòu)振動的目的。
[0006]調(diào)諧液體阻尼器的工作原理:結(jié)構(gòu)振動帶動液體晃動產(chǎn)生與結(jié)構(gòu)運動相反方向的動水壓力(等效于阻尼力)來達(dá)到減小主體結(jié)構(gòu)振動的目的。
[0007]目前，對于實際工程中應(yīng)用減振裝置的越來越多，如:臺北101大樓，上海環(huán)球金融大廈等，但各種形式的減振器大多僅針對結(jié)構(gòu)某一個或兩個方向進(jìn)行振動控制，而考慮到結(jié)構(gòu)振動的復(fù)雜性，這樣的振動控制裝置無法很好的滿足振動控制的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]針對上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種多維雙重可調(diào)式減振控制裝置，該裝置能夠減小高聳結(jié)構(gòu)(尤其是塔式結(jié)構(gòu)形式)在左右方向(X軸)、前后方向(Y軸)以及上下方向(Z軸)上地震或風(fēng)等荷載作用下的振動響應(yīng)，保護(hù)主體結(jié)構(gòu)。
[0009]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是:多維雙重可調(diào)式減振控制裝置，包括底板、彈性部件1、彈性部件I1、活動件和質(zhì)量擺，底板用于承載整個裝置。
[0010]彈性部件I的底端固定連接在底板上，彈性部件I頂端設(shè)置支撐桿，彈性部件I沿Z軸方向變形帶動支撐桿在Z軸方向移動，以實現(xiàn)Z軸方向的減振。
[0011]彈性部件II和活動件位于彈性部件I的上方，彈性部件II對稱的布置在活動件的兩側(cè)，活動件隨彈性部件II的變形而在X軸方向移動，以實現(xiàn)X軸方向的減振。
[0012]質(zhì)量擺設(shè)置在活動件下表面的中心部位，所述質(zhì)量擺為單向擺且在Y軸方向擺動，以實現(xiàn)Y軸方向的減振。
[0013]可以通過改變彈性部件I和彈性部件II的剛度、質(zhì)量擺的長度，對減振裝置的頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0014]進(jìn)一步的技術(shù)方案為:所述質(zhì)量擺包括擺動桿和質(zhì)量塊，擺動桿的頂端通過單向鉸鏈連接在活動件上，擺動桿的底端連接質(zhì)量塊；所述質(zhì)量塊內(nèi)設(shè)有液體使質(zhì)量擺形成調(diào)諧液體阻尼器，從而實現(xiàn)雙重減振。
[0015]進(jìn)一步的技術(shù)方案為:所述的質(zhì)量塊為兩端封閉的弧形管，弧形管內(nèi)部的空腔內(nèi)裝有水。質(zhì)量塊設(shè)置為弧形管，水在弧形管內(nèi)晃動時，其上表面會被限制出現(xiàn)不同的高度，使其出現(xiàn)不規(guī)則性，進(jìn)一步避免共振效應(yīng)，增強(qiáng)減振效果。同時，質(zhì)量塊內(nèi)的液體采用水，水不僅流動性好，密度合適，而且無毒無味，不會產(chǎn)生污染。
[0016]進(jìn)一步的技術(shù)方案為:所述的彈性部件I包括四個豎向彈簧，四個豎向彈簧呈矩形排列，四個豎向彈簧的外部分別套置有套筒以使其沿豎直方向變形；豎向彈簧和套筒的底端均固定連接在底板上，豎向彈簧的頂端連接一蓋板，蓋板隨豎向彈簧的變形在套筒內(nèi)移動，所述支撐桿為縱向桿并連接在蓋板的頂部。
[0017]彈性部件I呈矩形排列，便于彈性部件II及活動件在其上方的設(shè)置，簡化整個裝置的結(jié)構(gòu)。
[0018]進(jìn)一步的技術(shù)方案為:所述的彈性部件II和活動件設(shè)置在一個矩形框架上，矩形框架設(shè)置在所述支撐桿的頂端，矩形框架包括兩個長邊桿件和兩個短邊桿件，矩形框架的四個角處分別與四個支撐桿的頂端固定連接。
[0019]矩形框架與彈性部件I的四個支撐桿連接后構(gòu)成一個整體的框架，具有一定的基礎(chǔ)穩(wěn)定性，同時因為彈性部件I中各個豎向彈簧的剛度一致，能夠避免矩形框架發(fā)生偏斜，從而保證彈性部件II在X軸方向進(jìn)行振動控制。
[0020]進(jìn)一步的技術(shù)方案為:所述的活動件包括兩個套管和一個連桿，兩個套管分別活動套置在兩個長邊桿件上，連桿的兩端分別與兩個套管的中心部位相連接。套管的內(nèi)壁和長邊桿件的側(cè)壁均為光滑面，活動件的套管套置在矩形框架的長邊桿件上，可保證活動件沿矩形框架的長邊桿件移動，避免其偏離X軸方向。
[0021]進(jìn)一步的技術(shù)方案為:所述的彈性部件II包括四個水平彈簧和兩個液體粘滯阻尼器，水平彈簧和液體粘滯阻尼器對稱的分設(shè)于活動件的兩側(cè)，使活動件隨著水平彈簧和液體粘滯阻尼器的變形沿長邊桿件移動。
[0022]進(jìn)一步的技術(shù)方案為:所述水平彈簧套置在長邊桿件上，水平彈簧的一端與長邊桿件的端部相連接，水平彈簧的另一端與所述套管的端部相連接；所述液體粘滯阻尼器一端連接在短邊桿件的中部，液體粘滯阻尼器的另一端連接在連桿的中部。
[0023]水平彈簧套置在長邊桿件上，同時液體粘滯阻尼器連接在短邊桿件和連桿之間，保證了水平彈簧和液體粘滯阻尼器的變形方向沿X軸方向。
[0024]進(jìn)一步的技術(shù)方案為:所述的長邊桿件截面為圓形，所述的短邊桿件截面為矩形。長邊桿件的截面為圓形，便與其形成光滑表面以及與水平彈簧和套管的配合；短邊桿件的截面為矩形，便于液體粘滯阻尼器的安裝。
[0025]進(jìn)一步的技術(shù)方案為:所述底板的上方設(shè)有箱體將整個裝置罩住。箱體對裝置起到保護(hù)作用，避免裝置受到外力的侵蝕和損壞。
[0026]本發(fā)明的有益效果是:
[0027]1、本裝置在地震或風(fēng)荷載作用時，隨著結(jié)構(gòu)受力和變形的增大，彈性部件1、彈性部件II和/或質(zhì)量擺等耗能裝置率先產(chǎn)生較大阻尼，大量消耗輸入結(jié)構(gòu)的能量，從而使主體結(jié)構(gòu)避免進(jìn)入明顯的非彈性狀態(tài)并迅速衰減結(jié)構(gòu)的動力反應(yīng)，保護(hù)主體結(jié)構(gòu)。
[0028]2、質(zhì)量擺的質(zhì)量塊內(nèi)設(shè)有液體使質(zhì)量擺形成調(diào)諧液體阻尼器，從而實現(xiàn)雙重減振，由于液體具有流動性，在發(fā)生晃動時，液體因隨外部的激勵向各個方向流動，可以實現(xiàn)多個方向上的雙重減振控制，減振效果好。
[0029]3、多個方向上的減振控制共用一個質(zhì)量，即質(zhì)量擺的質(zhì)量塊，有效地減輕了結(jié)構(gòu)的負(fù)擔(dān)。
[0030]4、可以通過改變彈性部件I和彈性部件II中彈簧的剛度、質(zhì)量擺中擺動桿的長度、質(zhì)量塊中液體的液面高度和質(zhì)量塊的質(zhì)量，對減振裝置的頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)，適用范圍廣。
[0031]5、減振控制的原理屬于被動控制，便于加工，無需能源輸入，容易實現(xiàn)且安全性尚O
[0032]6、能夠減小結(jié)構(gòu)水平雙向和豎向的響應(yīng)，避免共振效應(yīng)，充分的保證建筑結(jié)構(gòu)的安全性，不僅適用于新建建筑結(jié)構(gòu)的減振，也適用于已有建筑結(jié)構(gòu)的減振控制，可適用于大跨、高聳、體型復(fù)雜和安全要求高的建筑結(jié)構(gòu)，能夠產(chǎn)生較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
【附圖說明】
[0033]圖1為本發(fā)明實施例的主視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖2為圖1的A-A剖視圖；
[0035]圖3為本發(fā)明實施例的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036]圖中:I底板，2豎向彈簧，3套筒，4蓋板，5支撐桿，6單向鉸鏈，7擺動桿，8質(zhì)量塊，9水平彈簧，10套管，11連桿，12短邊桿件，13長邊桿件，14液體粘滯阻尼器，15箱體。
【具體實施方式】
[0037]下面結(jié)合說明書附圖和具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述