技术领域
[0001] 本实用新型涉及高层结构、大跨
桥梁抗
风、抗震技术领域，特别地，涉及一种普遍应用于高层结构和大跨桥梁抗风、抗震的调谐质量阻尼器(TMD)。
背景技术
[0002] 随着我国
高层建筑及大跨桥梁建设的不断发展，结构的高度和跨度都不断增加，导致结构的柔性越来越大，阻尼比越来越小，在外荷载的激励下极易发生大幅振动，尤其在强风和强震作用下结构的大幅振动容易导致致命损害、威胁居民和行车安全；对大型结构振动的有效控制和设计性能优越的阻尼器十分必要。
[0003] TMD阻尼器(调谐质量阻尼器(TMD))主要由质量
块，
弹簧与阻尼系统组成，由于其结构简单、造价低廉在大型结构抗风、抗
震中被广泛采用。TMD阻尼器的抑振效果对结构的振动
频率十分敏感，只有当结构振动频率与TMD阻尼器系统特征频率接近时有较好的减振效果。现有的TMD阻尼器主要采用固定
刚度的弹簧系统，其特征频率基本保持不变，而现实中结构的特征频率和荷载的频率受环境
气候等诸多因素的影响时刻变化，容易偏离TMD的频率的敏感区，导致其抑振效果不佳。实用新型内容
[0004] 本实用新型提供了一种调谐质量阻尼器，以解决现有TMD阻尼器的特征频率基本保持不变，而现实中结构的特征频率和荷载的频率受环境气候等诸多因素的影响时刻变化，容易偏离TMD的频率的敏感区，导致其抑振效果不佳的技术问题。
[0005] 本实用新型提供一种调谐质量阻尼器，包括装配于壁体或支座的内腔中的移动机构和弹性机构，弹性机构的弹性部分连接在移动机构上，弹性机构包括用于固接在壁体或支座上的固定
基座、设于移动机构与固定基座之间的
螺旋弹簧以及装配于固定基座和螺旋弹簧上用于调节弹性件的有效弹性长度的刚度调节件。
[0006] 进一步地，刚度调节件采用螺杆，固定基座上开设有
螺纹孔，
螺纹孔与螺旋弹簧的内环组合构成连续的
内螺纹，刚度调节件的
外螺纹与内螺纹匹配设置。
[0007] 进一步地，刚度调节件采用活动卡扣，固定基座上开设有用于与活动卡扣插接配合的插接孔，螺旋弹簧的内环与插接孔正对布设。
[0008] 进一步地，螺旋弹簧的一端与移动机构之间采用
焊接、胶接、嵌固连接或者卡接中的一种；螺旋弹簧的另一端与固定基座之间采用焊接、胶接、嵌固连接或者卡接中的一种。
[0009] 进一步地，移动机构包括用于提供
配重的质量块、设于质量块与壁体或支座之间并装配于质量块上用于质量块在壁体或支座的内腔中移动的滚轴。
[0010] 进一步地，螺旋弹簧固接于质量块上，滚轴的活动轨迹沿螺旋弹簧的轴线方向布设。
[0011] 进一步地，螺旋弹簧的横截面形状为圆形、椭圆形、正多边形中的一种。
[0012] 进一步地，刚度调节件采用空心结构或者实心结构；刚度调节件采用直杆或者伸缩杆。
[0013] 进一步地，固定基座采用圆形板、半圆形板、椭圆形板、梯形板中的至少一种。
[0014] 进一步地，固定基座与壁体或支座之间采用嵌固连接、
螺栓连接、胶接、焊接中的至少一种。
[0015] 本实用新型具有以下有益效果：
[0016] 本实用新型调谐质量阻尼器，采用螺旋弹簧刚度可变的弹簧系统设计的TMD阻尼器，可以根据结构的振动响应及时调节弹簧系统的刚度，使得结构的振动频率包含在TMD阻尼器的敏感
频率范围以内，以便弹簧系统时刻达到最好的缓冲和减振效果，从而改善TMD阻尼器的抑振效果、保障结构安全。能够应用于
汽车、火车、飞机等运载设备、结构振动控制及阻尼器设计等领域，能够提高运载设备的缓冲和减振性能、提高结构振动控制效果及阻尼器的性能鲁棒性。
[0017] 除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。
附图说明
[0018] 构成本
申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性
实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
[0019] 图1是本实用新型实施例的TMD阻尼器的结构示意图；
[0020] 图2是本实用新型实施例的圆截面弹簧机械式刚度可变弹簧系统的结构示意图；
[0021] 图3是本实用新型实施例的矩形截面弹簧机械式刚度可变弹簧系统的结构示意图；
[0022] 图4是本实用新型实施例的菱形截面弹簧机械式刚度可变弹簧系统的结构示意图；
[0023] 图5是本实用新型实施例的卡扣式刚度调节件的结构示意图。
[0024] 图例说明：
[0025] 1、螺旋弹簧；2、固定基座；3、刚度调节件；4、质量块；5、滚轴；6、壁体或支座。
具体实施方式
[0026] 以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由下述所限定和
覆盖的多种不同方式实施。
[0027] 图1是本实用新型实施例的TMD阻尼器的结构示意图；图2是本实用新型实施例的圆截面弹簧机械式刚度可变弹簧系统的结构示意图；图3是本实用新型实施例的矩形截面弹簧机械式刚度可变弹簧系统的结构示意图；图4是本实用新型实施例的菱形截面弹簧机械式刚度可变弹簧系统的结构示意图；图5是本实用新型实施例的卡扣式刚度调节件的结构示意图。
[0028] 如图1所示，本实施例的调谐质量阻尼器，包括装配于壁体或支座6的内腔中的移动机构和弹性机构，弹性机构的弹性部分连接在移动机构上，弹性机构包括用于固接在壁体或支座6上的固定基座2、设于移动机构与固定基座2之间的螺旋弹簧1以及装配于固定基座2和螺旋弹簧1上用于调节弹性件的有效弹性长度的刚度调节件3。本实用新型调谐质量阻尼器，采用螺旋弹簧刚度可变的弹簧系统设计的TMD阻尼器，可以根据结构的振动响应及时调节弹簧系统的刚度，使得结构的振动频率包含在TMD阻尼器的敏感频率范围以内，以便弹簧系统时刻达到最好的缓冲和减振效果，从而改善TMD阻尼器的抑振效果、保障结构安全。
[0029] 如图1、图2、图3和图4所示，本实施例中，刚度调节件3采用螺杆。固定基座2上开设有螺纹孔。螺纹孔与螺旋弹簧1的内环组合构成连续的内螺纹。刚度调节件3的外螺纹与内螺纹匹配设置。
[0030] 如图5所示，本实施例中，刚度调节件3采用活动卡扣。固定基座2上开设有用于与活动卡扣插接配合的插接孔。螺旋弹簧1的内环与插接孔正对布设。
[0031] 如图1、图2、图3和图4所示，本实施例中，螺旋弹簧1的一端与移动机构之间采用焊接、胶接、嵌固连接或者卡接中的一种。螺旋弹簧1的另一端与固定基座2之间采用焊接、胶接、嵌固连接或者卡接中的一种。
[0032] 如图1所示，本实施例中，移动机构包括用于提供配重的质量块4、设于质量块4与壁体或支座6之间并装配于质量块4上用于质量块4在壁体或支座6的内腔中移动的滚轴5。
[0033] 如图1、图2、图3和图4所示，本实施例中，螺旋弹簧1固接于质量块4上，滚轴5的活动轨迹沿螺旋弹簧1的轴线方向布设。
[0034] 如图1、图2、图3和图4所示，本实施例中，螺旋弹簧1的横截面形状为圆形、椭圆形、正多边形中的一种。
[0035] 如图1、图2、图3和图4所示，本实施例中，刚度调节件3采用空心结构或者实心结构。刚度调节件3采用直杆或者伸缩杆。
[0036] 如图1、图2、图3和图4所示，本实施例中，固定基座2采用圆形板、半圆形板、椭圆形板、梯形板中的至少一种。
[0037] 如图1、图2、图3和图4所示，本实施例中，固定基座2与壁体或支座6之间采用嵌固连接、螺栓连接、胶接、焊接中的至少一种。
[0038] 实施时，提供一种调谐质量阻尼器，采用机械式刚度可变弹簧系统，此系统根据弹簧刚度与弹簧有效圈数之间的关系，通过调节弹簧有效圈实现调节弹簧刚度的目的，系统包括拉/压圆柱螺旋弹簧(螺旋弹簧1)、开孔底座(固定基座2)以及刚度控制螺杆(刚度调节件3)三部分。螺旋弹簧1与固定基座2固接为一整体，并在固定基座2上弹簧投影处开孔。刚度控制螺杆(刚度调节件3)是带特殊螺纹的螺杆，螺杆螺纹参数与无应
力弹簧内壁参数互相匹配。螺杆通过固定基座2的开孔与螺旋弹簧1栓接。通过扭转螺杆调整其与螺旋弹簧1的栓接长度，从而改变弹簧的有效圈数，达到调节弹簧刚度的目的。此系统能够简单、方便、精确、快捷地实现固有弹簧的刚度调节。
[0039] 螺旋弹簧1视为
螺母，刚度调节件3视为螺杆，扭转刚度调节件3调节螺旋弹簧1与刚度调节件3的栓接长度来调整螺旋弹簧1的有效圈数，进而调整螺旋弹簧1的刚度。螺旋弹簧1的截面形状是圆形、椭圆形、多边形中的一种。螺旋弹簧1与固定基座2连接方法为焊接、胶接、嵌固连接或者卡接中的一种。弹簧系统的一端通过固定基座2与载体相连，连接方式为固接或者铰接，方法为螺栓连接、焊接、嵌固连接或者卡接。通过人力或者机械传动装置扭转刚度调节件3，调整刚度调节件3与螺旋弹簧1的栓接长度。根据经验、测量反馈或者
算法确定螺旋弹簧1与刚度调节件3的栓接长度。固定基座2是圆形、半圆形、椭圆形、梯形、任意多边形中的一种。刚度调节件3是实心或者空心；刚度调节件3外截面形状是圆形、半圆形、椭圆形、梯形、多边形中的一种；空心截面形状是圆形、半圆形、椭圆形、梯形、多边形中的一种。
[0040] 调谐质量阻尼器，将无
应力圆柱螺旋弹簧(螺旋弹簧1)视为螺母，根据螺旋弹簧1内壁参数设计带特殊螺纹的螺杆，使得螺杆的螺纹与无应力弹簧内壁互相匹配，实现螺杆与弹簧栓接。通过调节螺杆与螺旋弹簧1的栓接长度来调节弹簧的有效圈数，从而实现弹簧刚度的调节。螺旋弹簧1轴线垂直于固定基座2。固定基座2形状多元化，可以是圆形、半圆形、椭圆形、梯形、多边形中的一种，或者根据载体实际情况设计底座形状。通过人力或者机械传动装置扭转螺杆调整弹簧刚度。用于运输载体，例如货车，可以根据载货重力的实际情况调节弹簧系统的刚度参数，保证弹簧系统时刻处于优良的缓冲和减振状态，可以更好地保障车辆运行的安全性和舒适性。用于结构抗风抗震中TMD阻尼器设计，当结构的特征频率或者荷载的激励频率由于气候环境等诸多因素的影响而发生变化，偏离了TMD阻尼器设计特征频率，可以通过人力或者机械传力装置扭转TMD阻尼器弹簧系统中的刚度调节螺杆，调节弹簧系统的刚度，改变阻尼器的特征频率以匹配结构特征频率或荷载频率，达到更好的减振效果。
[0041] 本
发明属于高
铁联合基金(U1534206)，中国铁路总公司重点项目(2015G002-C)研究内容之一，为确保高速列车安全运营的提供技术支持。
[0042] 以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何
修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
