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一种滚动式万向型水平调谐 质量阻尼器

阅读：5发布：2021-06-08

专利汇可以提供一种滚动式万向型水平调谐质量阻尼器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种滚动式万向型水平调谐质量阻尼器，包括竖向环板、支座底板、钢球托架、阻尼器、弹簧、质量块基座、质量块、钢球、凹坑和建筑结构，所述竖向环板、钢球托架和水平基座之间固定成整体并固定于建筑结构，所述水平基座远离建筑结构的一侧均匀设置有凹坑，所述凹坑的内部设置有钢球，所述钢球远离凹坑的一侧设置有质量块基座；本发明还公开了一种滚动式万向型水平调谐质量阻尼器的制造实现方法；本发明质量块基座通过钢球与水平基座滑动连接，在运动过程中由于润滑油作用几乎不存在摩擦力影响，避免由于摩擦力对结构振动控制造成误差的问题发生，制造简单，安装方便，造价低廉，功能性强。，下面是一种滚动式万向型水平调谐质量阻尼器专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种滚动式万向型水平调谐质量阻尼器，包括竖向环板(1)、支座底板(6)、钢球托架(9)、阻尼器(2)、弹簧(5)、质量块基座(4)、质量块(3)、钢球(7)、凹坑(8)和建筑结构(10)，其特征在于：所述建筑结构(10)上设置有支座底板(6)，所述支座底板(6)上设置有竖向环板(1)和钢球托架(9)，所述竖向环板(1)与支座底板(6)以及钢球托架(9)固定成整体结构，所述钢球托架(9)远离建筑结构(10)的一侧均匀设置有凹坑(8)，所述凹坑(8)内设置有钢球(7)，所述钢球(7)远离凹坑(8)的一侧设置有质量块基座(4)，质量块基座(4)上置放有质量块(3)，所述质量块基座(4)与所述竖向环板(1)之间径向连接有弹簧(5)和阻尼器(2)。
2.根据权利要求1所述的一种滚动式万向型水平调谐质量阻尼器，其特征在于：所述竖向环板(1)呈圆形或椭圆形，由金属制成。
3.根据权利要求1所述的一种滚动式万向型水平调谐质量阻尼器，其特征在于：所述钢球托架(9)呈圆形或椭圆形，由金属制成，钢球托架(9)的高度可调节使其上表面保持水平。
4.根据权利要求1所述的一种滚动式万向型水平调谐质量阻尼器，其特征在于：所述钢球(7)、凹坑(8)和质量块基座(4)迎钢球(7)一侧均为不锈钢制成，质量块(3)的材料和造型不限。
5.根据权利要求1所述的一种滚动式万向型水平调谐质量阻尼器，其特征在于：所述阻尼器(2)和弹簧(5)为成对设置，所述阻尼器(2)和弹簧(5)至少设置有3对，所述阻尼器(2)和弹簧(5)为均匀对称沿径向布置，所述阻尼器(2)和弹簧(5)各自的长度大于经计算确定的质量块(3)振动时水平移动距离。
6.根据权利要求1所述的一种滚动式万向型水平调谐质量阻尼器，其特征在于：所述阻尼器(2)为油阻尼器或磁流变阻尼器或电涡流阻尼器，所述弹簧(5)为金属弹簧或电磁弹簧。
7.根据权利要求1所述的一种滚动式万向型水平调谐质量阻尼器，其特征在于：所述钢球(7)和凹坑(8)之间设置有润滑液层(12)。
8.根据权利要求1所述的一种滚动式万向型水平调谐质量阻尼器，其特征在于：所述支座底板(6)与建筑结构(10)通过固定件(11)固定连接。
9.根据权利要求1-8任意所述的一种滚动式万向型水平调谐质量阻尼器的制造安装方法，包括下列步骤：
(1)、理论计算出被控制建筑结构(10)各方向(X向、Y向、45度方向)的自振周期；
(2)、理论计算出质量块(3)的质量和各方向的弹簧(5)的刚度和阻尼器(2)的阻尼，以及质量块(3)振动时水平移动距离，保证各方向振动周期与步骤(1)中的理论计算周期，保证支座底板(6)尺度满足质量块(3)水平振动幅值要求；
(3)、工厂内生产部品；
(4)、运至工地，组装成形，将成品固定于被控制建筑结构(10)楼(屋)面，保证成品安装方向正确，成品的各方向振动周期与步骤(1)中的理论计算周期相同；
(5)、利用环境振动测试等技术实地测试已安装滚动式万向型水平调谐质量阻尼器被控制建筑结构(10)各方向自振周期，通过增减质量块(3)质量、调整弹簧(5)刚度和阻尼器(2)阻尼来调整已安装的滚动式万向型水平调谐质量阻尼器自振周期，使两者一致，实现最佳控制效果。
10.根据权利要求9所述的一种滚动式万向型水平调谐质量阻尼器的制造安装方法，其特征在于：所述竖向环板(1)呈圆形或椭圆形，由金属制成；所述钢球托架(9)呈圆形或椭圆形，由金属制成，钢球托架(9)的高度可调节使其上表面保持水平；所述钢球(7)、凹坑(8)和质量块基座(4)迎钢球(7)一侧均为不锈钢制成，质量块(3)的材料和造型不限；所述阻尼器(2)和弹簧(5)为成对设置，所述阻尼器(2)和弹簧(5)至少设置有3对，所述阻尼器(2)和弹簧(5)为均匀对称沿径向布置，所述阻尼器(2)和弹簧(5)各自的长度大于经计算确定的质量块(3)振动时水平移动距离；所述阻尼器(2)为油阻尼器或磁流变阻尼器或电涡流阻尼器，所述弹簧(5)为金属弹簧或电磁弹簧；所述钢球(7)和凹坑(8)之间设置有润滑液层(12)；所述支座底板(6)与建筑结构(10)通过固定件(11)固定连接。

说明书全文

一种滚动式万向型水平调谐 质量阻尼器

技术领域

[0001] 本发明属于土木工程结构的水平振动控制装置技术领域，具体涉及一种滚动式万向型水平调谐质量阻尼器。

背景技术

[0002] 结构振动调谐质量阻尼(TMD)控制装置作为一种动力吸振器，于高层和高耸结构、大跨度与轻柔结构在风、地震与人行荷载等激励下的动力响应控制方面有着广泛的应用前景。这种装置对结构的振动有明显的控制效果，且对建筑功能的影响较小，仅占用极少的建筑面积，便于安装、维修和更换。

[0003] TMD由质量块、弹性元件、阻尼元件三大组件组成，最大的部件为惯性质量。惯性质量在主结构上的支撑方式是TMD装置的一个关键技术，它需保证惯性质量与主结构振型谐振中有确定的自振周期和阻尼。TMD系统的惯性质量可以采用多段摆、倒摆、液压支撑系统、叠层橡胶垫等悬挂或支撑：

[0004] 采用悬挂体系的单级摆式悬挂和多级摆式悬挂，悬挂装置需占用较多的竖向空间；

[0005] 采用叠层橡胶垫支撑体系，当外界激励较小时，TMD无法振动，无法发挥作用；

[0006] 常见的采用轨道支撑的体系，则要求轨道有足够的刚度，在支撑惯性质量时不能有较大的变形，不因惯性质量滑动造成过大的阻力。此外，轨道支撑的TMD一般均存在不可避免的摩擦，摩擦对TMD存在着不利影响：1、当外界激励较小，即结构处于微小振动时，TMD运动质量块的惯性力有可能会小于其静摩擦力，从而使TMD处于锁定状态，TMD也就暂时丧失了吸能减振的功能；2、当受控结构受到地震等带有冲击性质的荷载作用时，过大的摩擦会显著延缓TMD的启动时间，从而导致控制效果的下降。

[0007] TMD控制策略为应用子结构与主结构的被控制振型共振达到动力吸振的目的，控制装置最优振动频率应调谐为主结构被控制振型的自振频率。实际工程中的绝大部分建筑物都不是质量、刚度完全对称的，也就是每个方向的振动频率是不同的。对结构产生不利作用的外部激励方向也不是确定唯一的。因此，有必要对结构不同方向采用不同振动频率的TMD，以达到调谐减振的最佳效果。

发明内容

[0008] 本发明的目的在于提供一种滚动式万向型水平调谐质量阻尼器，具有全方位调谐减振、制造简单、价格低廉的特点；

[0009] 本发明的另一目的在于提供一种滚动式万向型水平调谐质量阻尼器的制造安装方法；

[0010] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种滚动式万向型水平调谐质量阻尼器，包括竖向环板、支座底板、钢球托架、阻尼器、弹簧、质量块基座、质量块、钢球、凹坑和建筑结构，所述建筑结构上设置有支座底板，所述支座底板上设置有竖向环板和钢球托架，所述竖向环板与支座底板以及钢球托架固定成整体结构，所述钢球托架远离建筑结构的一侧均匀设置有凹坑，所述凹坑内设置有钢球，所述钢球远离凹坑的一侧设置有质量块基座，质量块基座上置放有质量块，所述质量块基座与所述竖向环板之间径向连接有弹簧和阻尼器。

[0011] 在本发明中进一步的，所述竖向环板呈圆形或椭圆形，由金属制成。

[0012] 在本发明中进一步的，所述钢球托架呈圆形或椭圆形，由金属制成，钢球托架的高度可调节使其上表面保持水平。

[0013] 在本发明中进一步的，所述钢球、凹坑和质量块基座迎钢球一侧均为不锈钢制成，质量块的材料和造型不限。

[0014] 在本发明中进一步的，所述阻尼器和弹簧为成对设置，所述阻尼器和弹簧至少设置有3对，所述阻尼器和弹簧为均匀对称沿径向布置，所述阻尼器和弹簧各自的长度大于经计算确定的质量块振动时水平移动距离。

[0015] 在本发明中进一步的，所述阻尼器为油阻尼器或磁流变阻尼器或电涡流阻尼器，所述弹簧为金属弹簧或电磁弹簧。

[0016] 在本发明中进一步的，所述钢球和凹坑之间设置有润滑液层。

[0017] 在本发明中进一步的，所述支座底板与建筑结构通过固定件固定连接。

[0018] 在本发明中进一步的，一种滚动式万向型水平调谐质量阻尼器的制造安装方法，包括下列步骤：

[0019] (1)、理论计算出被控制建筑结构各方向(X向、Y向、45度方向)的自振周期；

[0020] (2)、理论计算出质量块的质量和各方向的弹簧的刚度和阻尼器的阻尼，以及质量块振动时水平移动距离，保证各方向振动周期同中的理论计算周期，保证支座底板尺度满足质量块水平振动幅值要求；

[0021] (3)、工厂内生产部品；

[0022] (4)、运至工地，组装成形，将成品固定于被控制建筑结构楼屋面，保证成品安装方向正确，成品的各方向振动周期与步骤(1)的理论计算周期相同；

[0023] (5)、利用环境振动测试等技术实地测试已安装滚动式万向型水平调谐质量阻尼器被控制建筑结构各方向自振周期，通过增减质量块质量、调整弹簧刚度和阻尼器阻尼来调整已安装的滚动式万向型水平调谐质量阻尼器自振周期，使两者一致，实现最佳控制效果。

[0024] 在本发明中进一步的，所述竖向环板呈圆形或椭圆形，由金属制成；所述钢球托架呈圆形或椭圆形，由金属制成，钢球托架的高度可调节使其上表面保持水平；所述钢球、凹坑和质量块基座迎钢球一侧均为不锈钢制成，质量块的材料和造型不限；所述阻尼器和弹簧为成对设置，所述阻尼器和弹簧至少设置有3对，所述阻尼器和弹簧为均匀对称沿径向布置，所述阻尼器和弹簧各自的长度大于经计算确定的质量块振动时水平移动距离；所述阻尼器为油阻尼器或磁流变阻尼器或电涡流阻尼器，所述弹簧为金属弹簧或电磁弹簧；所述钢球和凹坑之间设置有润滑液层；所述支座底板与建筑结构通过固定件固定连接。

[0025] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：

[0026] 1、本发明质量块基座通过钢球与水平基座滑动连接，在运动过程中由于润滑油作用几乎不存在摩擦力影响，避免由于摩擦力对结构振动控制造成误差的问题发生，制造简单，安装方便，造价低廉，功能性强。

[0027] 2、本发明弹簧、阻尼器、质量块造型和质量以及钢球的半径、凹坑半径等都可根据不同结构特性进行有针对的设计，而且安装后还可以根据受控结构不同方向不同的振动频率，调整相应方向TMD振动频率，保证阻尼系统减振耗能效果的最大化。附图说明

[0028] 图1为本发明的结构示意图；

[0029] 图2为本发明俯视的结构示意图；

[0030] 图3为本发明钢球与水平基座连接关系局部的结构示意图；

[0031] 图中：1、竖向环板；2、阻尼器；3、质量块；4、质量块基座；5、弹簧；6、支座底板；7、钢球；8、凹坑；9、钢球托架；10、建筑结构；11、固定件；12、润滑液层。

具体实施方式

[0032] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0033] 请参阅图1-3，本发明提供以下技术方案：一种滚动式万向型水平调谐质量阻尼器，包括竖向环板1、支座底板6、钢球托架9、阻尼器2、弹簧5、质量块基座4、质量块3、钢球7、凹坑8和建筑结构10，建筑结构10上设置有支座底板6，支座底板6上设置有竖向环板1和钢球托架9，竖向环板1与支座底板6以及钢球托架9固定成整体结构，钢球托架9远离建筑结构10的一侧均匀设置有凹坑8，凹坑8内设置有钢球7，钢球7远离凹坑8的一侧设置有质量块基座4，质量块基座4上置放有质量块3，质量块基座4与竖向环板1之间径向连接有弹簧5和阻尼器2。

[0034] 本实施例中，竖向环板1呈圆形或椭圆形，由金属制成。

[0035] 本实施例中，钢球托架9呈圆形或椭圆形，由金属制成，钢球托架9的高度可调节使其上表面保持水平。

[0036] 本实施例中，钢球7、凹坑8和质量块基座4迎钢球7一侧均为不锈钢制成，质量块3的材料和造型不限。

[0037] 本实施例中，阻尼器2和弹簧5为成对设置，阻尼器2和弹簧5至少设置有3对，阻尼器2和弹簧5为均匀对称沿径向布置，阻尼器2和弹簧5各自的长度大于经计算确定的质量块3振动时水平移动距离。

[0038] 本实施例中，阻尼器2为油阻尼器或磁流变阻尼器或电涡流阻尼器，弹簧5为金属弹簧或电磁弹簧。

[0039] 本实施例中，钢球7和凹坑8之间设置有润滑液层12。

[0040] 本实施例中，支座底板6与建筑结构10通过固定件11固定连接。

[0041] 本实施例中，一种滚动式万向型水平调谐质量阻尼器的制造安装方法，包括下列步骤：

[0042] (1)、理论计算出被控制建筑结构10各方向X向、Y向、45度方向的自振周期；

[0043] (2)、理论计算出质量块3的质量和各方向的弹簧5的刚度和阻尼器2的阻尼，以及质量块3振动时水平移动距离，保证各方向振动周期同1中的理论计算周期，保证支座底板6尺度满足质量块3水平振动幅值要求；

[0044] (3)、工厂内生产部品；

[0045] (4)、运至工地，组装成形，将成品固定于被控制建筑结构10楼屋面，保证成品安装方向正确，成品的各方向振动周期与步骤(1)中的理论计算周期相同；

[0046] (5)、利用环境振动测试等技术实地测试已安装滚动式万向型水平调谐质量阻尼器被控制建筑结构10各方向自振周期，通过增减质量块3质量、调整弹簧5刚度和阻尼器2阻尼来调整已安装的滚动式万向型水平调谐质量阻尼器自振周期，使两者一致，实现最佳控制效果。

[0047] 本发明中阻尼器2为已经公开的广泛运用与日常生活的已知技术，它的工作原理：利用阻尼特性来减缓机械振动及消耗动能的装置。

[0048] 本发明的工作原理及使用流程：本发明安装好过后，当建筑结构10在内部或外部激励作用下产生振动时，质量块3、弹簧5以及阻尼器2会产生一个与建筑结构10方向相反的惯性力作用在建筑结构10上，使建筑结构10的水平振动反应大幅衰减，从而达到控制建筑结构10水平振动反应的目的。本发明可以根据受控结构不同方向不同的振动频率，增减质量块3质量、调整不同方向弹簧5刚度和阻尼器2阻尼来调整滚动式万向型水平调谐质量阻尼器各方向自振周期，达到全方位调谐减振的最佳效果，功能性强，具有广泛的市场竞争力。

[0049] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

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