集成式调谐质量阻尼墙

摘要

本发明涉及一种集成式调谐质量阻尼墙，包括支架，阻尼缸筒，调节质量块，弹簧，导杆，阻尼质量块，导向套和连接螺母，所述支架内放置有若干个所述阻尼缸筒，所述阻尼缸筒内设有所述调节质量块，所述弹簧，所述导杆，所述阻尼质量块，所述导向套和所述连接螺母，所述调节质量块和所述阻尼质量块都与所述导杆连接，所述导杆的两端套有所述弹簧，所述弹簧处在所述调节质量块和所述连接螺母之间，所述连接螺母与所述导向套连接。本发明具有建筑空间省、布置灵活、控制频带宽、预制装配、阻尼耗能稳定等优点。

权利要求

1.集成式调谐质量阻尼墙，其特征在于，包括支架(1)、阻尼缸筒(2)、调节质量块(3)、弹簧(4)、导杆(5)、阻尼质量块(6)、导向套(7)和连接螺母(8)，所述支架(1)内放置有若干个所述阻尼缸筒（2），所述阻尼缸筒（2）内设有所述调节质量块(3)、所述弹簧(4)、所述导杆(5)、所述阻尼质量块(6)、所述导向套(7)和所述连接螺母(8)，所述调节质量块(3)和所述阻尼质量块(6)都与所述导杆(5)连接，所述导杆(5)的两端套有所述弹簧（4），所述弹簧（4）处在所述调节质量块(3)和所述连接螺母(8)之间，所述连接螺母(8)与所述导向套(7)连接，所述导向套（7）之间的所述阻尼缸筒（2）内充满粘滞流体（9），所述支架(1)由立杆(11)、纵向横杆(12)、横向横杆(13)和斜撑(14)组成，在支撑调谐阻尼单元的同时，形成了格构式的支撑体系，为主体结构提供侧向刚度，承担部分侧向荷载。

2.根据权利要求1所述的集成式调谐质量阻尼墙，其特征在于，所述阻尼缸筒（2）由主缸（21），附缸（22）和封闭螺母（23）组成，所述阻尼质量块(6)上设有阻尼孔（61）。

3.根据权利要求2所述的集成式调谐质量阻尼墙，其特征在于，所述调节质量块(3)和所述阻尼质量块(6)共同提供质量，所述弹簧(4)提供刚度，惯性力引起所述阻尼质量块(6)的滑动，使得粘滞流体(9)流经阻尼孔(61)产生所需要的阻尼，这些质量、刚度和阻尼的元件共同构成了一个调谐阻尼单元即调谐振子。

4.根据权利要求3所述的集成式调谐质量阻尼墙，其特征在于，所述调节质量块(3)、附缸(22)和封闭螺母(23)上开设孔洞，以释放所述调节质量块(3)位置变换引起的所述附缸(22)内的气压。

5.根据权利要求3所述的集成式调谐质量阻尼墙，其特征在于，若干个所述调谐阻尼单元在同一榀墙体内的参数不同，所述调谐阻尼单元在同一建筑结构内不同阻尼墙内的参数不同。

说明书

集成式调谐质量阻尼墙

技术领域

[0001] 本发明是一种用于建筑结构的调谐减振装置，用于地震作用或风荷载引起的动力效应控制，属于建筑结构耗能减振控制的技术领域，具体涉及一种集成式调谐质量阻尼墙。

背景技术

[0002] 随着对土木工程结构抗振（震）要求的提高，采用结构振动控制技术的工程结构越来越多。目前较为常用的是其中的被动控制技术，主要包括了消能减振技术和调谐减振技术两大类。

[0003] 调谐质量阻尼器（Tuned Mass Damper, TMD）是一种非常有效的调谐减振装置，能够有效衰减结构在地震作用、风荷载等动力荷载作用下的响应，已被广泛应用。它是附加在主结构中的一个子结构，由质量块、弹簧、阻尼装置组成，通过TMD系统相对运动产生的惯性力对主结构的反作用，控制结构的振动。已公开的一些调谐质量阻尼器，通常需要在结构中集中附加巨大的质量块，不但占据了一定的建筑使用空间，而且给所在楼层造成很大的承载负担；同时，因为楼层位置和质量的限制，其减振控制频率范围窄，对于地震作用等宽频带动力荷载的减振效果较小；部分调谐质量阻尼的各种装置裸露于工作环境中，性能易受环境影响。

[0004] 近年来，由于能够充分利用墙体所提供的空间、耗能能力强等优势，阻尼墙越来越多地在建筑结构振动控制设计中出现，然而，当前已公开的大部分阻尼墙（如粘滞阻尼墙（申请号201410262093.5）、粘弹性阻尼墙（申请号201310124804.8）、铅阻尼墙（申请号201110130891.6）、磁流变智能阻尼墙（专利号ZL200420037740.4）等）均为基于消能减振原理的装置，利用调谐减振原理的阻尼墙少见报道。同时，这类基于消能减振原理的装置往往要求主体结构发生一定的变形后（比如大震作用下的结构变形），才能提供较好的阻尼耗能能力，一定程度上限制了阻尼墙的应用。

[0005] 因此，充分考虑调谐质量阻尼器和阻尼墙的优点，开发一种建筑空间省、布置灵活、控制频带宽、阻尼耗能稳定、可靠性高的集成式调谐质量阻尼墙具有一定的意义。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于克服现有技术存在的问题，提供一种集成式调谐质量阻尼墙，该阻尼墙建筑空间省、布置灵活、控制频带宽、耗能能力强、可靠性高、能够实现预制装配的集成式调谐质量阻尼墙，该装置同时具有一定的附加刚度和耗能能力，增加了结构的刚度和阻尼，能够兼具钢支撑和阻尼墙的作用。

[0007] 为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

[0008] 集成式调谐质量阻尼墙，包括支架，阻尼缸筒，调节质量块，弹簧，导杆，阻尼质量块，导向套和连接螺母，所述支架内放置有若干个所述阻尼缸筒，所述阻尼缸筒内设有所述调节质量块，所述弹簧，所述导杆，所述阻尼质量块，所述导向套和所述连接螺母，所述调节质量块和所述阻尼质量块都与所述导杆连接，所述导杆的两端套有所述弹簧，所述弹簧处在所述调节质量块和所述连接螺母之间，所述连接螺母与所述导向套连接。

[0009] 进一步的，所述导向套之间的所述阻尼缸筒内充满粘滞流体。

[0010] 进一步的，所述支架由立杆、纵向横杆、横向横杆和斜撑组成，在支撑调谐阻尼单元的同时，形成了格构式的支撑体系，为主体结构提供侧向刚度，承担部分侧向荷载。

[0011] 优选的，所述阻尼缸筒由主缸，附缸和封闭螺母组成，所述阻尼质量块上设有阻尼孔。

[0012] 进一步的，所述调节质量块和所述阻尼质量块共同提供质量，所述弹簧提供刚度，惯性力引起所述阻尼质量块的滑动，使得粘滞流体流经阻尼孔产生所需要的阻尼，这些质量、刚度和阻尼的元件共同构成了一个调谐阻尼单元即调谐振子。

[0013] 优选的，所述调节质量块、所述附缸和所述封闭螺母上开设孔洞，以释放所述调节质量块位置变换引起的所述附缸内的气压。

[0014] 进一步的，所述若干个调谐阻尼单元在同一榀墙体内的参数可以不同，所述调谐阻尼单元在同一建筑结构内不同阻尼墙内的参数可以不同，来实现宽频带的控制范围。

[0015] 本发明的有益效果:

[0016] 本发明在建筑空间内能够灵活布置，无需专门设计的空间，亦不必将调谐质量集中于结构某一部位，对建筑结构常规设计的影响较小。存在多个调谐阻尼单元，一榀阻尼墙内或多榀阻尼墙之间的调谐频率可不同，因此调谐频率可以通过合理的设计具有较宽的频带分布。因此，该调谐阻尼墙不但能够较好地抑制风振响应等窄带响应，而且能够有效控制地震作用等宽频带动力荷载。由于采用调谐减振原理，即使在较小的结构变形下，阻尼墙亦能提供稳定的阻尼耗能能力。在动力荷载作用下，该阻尼墙不但分担了主体结构的部分侧向荷载，而且通过调谐减振的原理消耗了部分振动能量，有效地降低了主体结构振动响应，保护了结构安全。该装置可广泛应用于建筑结构的振动控制。

附图说明

[0017] 图1为本发明集成式调谐质量阻尼墙的正视图；

[0018] 图2为本发明集成式调谐质量阻尼墙的1-1剖面结构示意图；

[0019] 图3为本发明集成式调谐质量阻尼墙的2-2剖面结构示意图；

[0020] 图4为本发明集成式调谐质量阻尼墙的调谐阻尼单元详图。

[0021] 图中标号说明：1、支架，11、立杆，12、纵向横杆，13、横向横杆，14、斜撑，2、阻尼缸筒，21、主缸，22、附缸，23、封闭螺母，3、调节质量块，4、弹簧，5、导杆，6、导杆，61、阻尼孔，7、导向套，8、连接螺母，9、粘滞流体。

具体实施方式

[0022] 下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。

[0023] 参照图1-图4所示，集成式调谐质量阻尼墙，包括支架1，阻尼缸筒2，调节质量块3，弹簧4，导杆5，导杆6，导向套7和连接螺母8，所述支架1内放置有若干个所述阻尼缸筒2，所述阻尼缸筒2内设有所述调节质量块3，所述弹簧4，所述导杆5，所述阻尼质量块6，所述导向套7和所述连接螺母8，所述调节质量块3和所述阻尼质量块6都与所述导杆5连接，所述导杆5的两端套有所述弹簧4，所述弹簧4处在所述调节质量块3和所述连接螺母8之间，所述连接螺母8与所述导向套7连接。

[0024] 进一步的，所述导向套7之间的所述阻尼缸筒2内充满粘滞流体9，所述导向套7起到引导所述导杆5和封闭所述粘滞流体9的作用，所述连接螺母8将内、外缸筒连为一体，质量块与所述阻尼缸筒2之间保持光滑接触，使质量块能够自由滑动。

[0025] 进一步的，所述支架1由立杆11、纵向横杆12、横向横杆13和斜撑14组成，在支撑调谐阻尼单元的同时，形成了格构式的支撑体系，为主体结构提供侧向刚度，承担部分侧向荷载，所述立杆11、所述纵向横杆12、所述横向横杆13和所述斜撑14采用钢或铝合金材料，所述立杆11、所述纵向横杆12和所述横向横杆13构成的多层骨架体系，用于放置多个调谐阻尼单元，并限制它们的运动；所述斜撑14则与多层骨架体系形成了格构式的支撑体系，该体系在承受调谐阻尼单元重力的同时，能够有效抵抗结构侧向荷载，提高结构刚度。

[0026] 优选的，所述阻尼缸筒2由主缸21，附缸22和封闭螺母23组成，所述阻尼质量块6上设有阻尼孔61，针对所述阻尼质量块6可以通过安装所述阻尼孔61的变截面阻尼导杆、改变所述阻尼孔61内部摩擦程度、改变所述阻尼孔61长度等方式获得不同特性的阻尼性能。

[0027] 进一步的，所述调节质量块3和所述阻尼质量块6共同提供质量，所述弹簧4提供刚度，惯性力引起所述阻尼质量块6的滑动，使得粘滞流体9流经阻尼孔61产生所需要的阻尼，这些质量、刚度和阻尼的元件共同构成了一个调谐阻尼单元即调谐振子。

[0028] 优选的，所述调节质量块3、所述附缸22和所述封闭螺母23上开设孔洞，以释放所述调节质量块3位置变换引起的所述附缸22内的气压，改变所述调节质量块3的质量大小来调整调谐阻尼单元的质量，在所述调节质量3块上开设洞口以释放其滑动时附缸内的额外气压。

[0029] 进一步的，所述若干个调谐阻尼单元在同一榀墙体内的参数可以不同，所述调谐阻尼单元在同一建筑结构内不同阻尼墙内的参数可以不同，来实现宽频带的控制范围。

[0030] 本发明的原理：

[0031] 由斜撑14与多层骨架构成的格构式支撑体系为整体结构提供侧向度，承担由主体结构传来的部分侧向荷载，同时，该体系承担阻尼单元的重力，并限制其运动。阻尼单元中的弹簧4和阻尼孔61根据事先的结构减振设计结果确定，可将所有调谐阻尼单元设计为同一个刚度，亦可设计为多个不同的刚度，以提高阻尼墙调谐频率的带宽，这样，调谐阻尼单元中的弹簧4和质量块构成了调谐至结构主要振动频率的振子。当建筑结构受到风、地震等荷载作用，发生侧向振动时，阻尼墙的支撑体系承担了部分侧向荷载；与此同时，由于调谐共振的原理，部分振动能量被传递到阻尼墙中的调谐阻尼单元，引起了质量块在缸筒内的滑动，阻尼质量块6在主缸21内的滑动使得粘滞流体9流经阻尼孔，产生了相应的粘滞阻尼，消耗了传递过来的振动能量。

[0032] 本发明的具体实施步骤：

[0033] （1）根据建筑和结构的设计初步确定阻尼墙的外形尺寸；对结构进行分析，计算出所需要的减振装置参数，据此确定所需要的阻尼墙榀数、阻尼质量块6和调节质量块3的大小、弹簧刚度、阻尼孔形式、尺寸与数量等。

[0034] （2）调谐阻尼墙为墙形结构，具体实施时可根据建筑结构设计情况，将装置布置于结构的合适部位。

[0035] （3）根据设计参数，制作主缸21和附缸22，将阻尼质量块6与导杆5固定连接，并将阻尼质量块6放置于主缸21内。从一侧灌入部分粘滞流体9，安装该侧导向套7，再利用连接螺母8将主缸21与该侧附缸22连接；从另一侧灌入剩余粘滞流体9，安装该侧导向套7，利用连接螺母8将主缸21与该侧附缸22连接。

[0036] （4）将弹簧4套在连接螺母8外侧的导杆5上，通过导杆5外部的螺纹和调节质量块3内部的螺纹将两者连接在一起。随后安装安装封闭螺母23，完成一个调谐阻尼单元制作。

[0037] （5）将纵向横杆12通过螺栓连接或焊接的方式与立杆11连接，形成单榀骨架，再于两榀骨架之间通过螺栓连接或焊接的方式连接横向横杆13，构成多层骨架体系。

[0038] （6）在多层骨架体系两侧连接斜撑14，形成格构式支撑体系；随后将利用步骤（3）、（4）制作的多个调谐阻尼单元安装入格构式支撑体系内，并固定。

[0039] （7）经过外观的处理后，采用焊接连接或螺栓连接的形式与主体结构连接于所需位置。

[0040] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。