CN108442558A - 带干摩擦板的变刚度调谐质量阻尼器 - Google Patents

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田水
李俊飞
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Abstract

本发明涉及一种带干摩擦板的变刚度调谐质量阻尼器，包括用于安装在结构上随结构振动的安装箱、覆盖在安装箱内壁上的缓冲材料、铺在安装箱内底面上的干摩擦板、放在安装箱内干摩擦板上的质量块、两端分别与安装箱内顶部和质量块顶部连接的且竖向布置的等刚度弹簧；质量块水平运动时与干摩擦板摩擦滑动、水平周期运动时由等刚度弹簧呈非线性变化的水平分力提供向心力、水平单向运动时会与缓冲材料发生碰撞。实现了结构高阶振动能量的靶向传递、提高了减振耗能效率，代替了阻尼器、降低了造价，整个构造形式简单、易于安装。

Description

带干摩擦板的变刚度调谐质量阻尼器
技术领域
本发明属于土木工程结构消能减振领域，具体涉及一种带干摩擦板的变刚度调谐质量阻尼器。
背景技术
土木工程结构消能减振领域中，调谐质量阻尼器能有效地衰减结构的振动反应，且易于安装、性能可靠，因此是目前广为应用的消能减震装置。调谐质量阻尼器一般由质量块、弹簧和阻尼器组成，它将阻尼器的振动频率调整到结构振动的主要频率附近，通过与结构的相互作用，实现能量从结构向阻尼器的转移，从而达到减小结构振动的目的。
现有的质量调谐阻尼器有悬挂式和滑轨式两种，悬挂式质量调谐阻尼器通过在结构顶端设置桁架等结构形式，用悬索将质量块悬挂起来，并安装阻尼器以便耗散能量，其自振频率与悬索长度相关，构造复杂，工程造价高，施工不便；滑轨式质量调谐阻尼器通过设置滑动轨道和弹簧***，使质量块在滑动轨道上按照设定的频率运动，并安装阻尼器以耗散能力，但是有效频带较窄、对偏离此频带的频率减振效果不佳，控制效果不理想，可实现性较差。
发明内容
本发明的目的是提供一种带干摩擦板的变刚度调谐质量阻尼器，实现了结构高阶振动能量的靶向传递、提高了减振耗能效率，代替了阻尼器、降低了造价，整个构造形式简单、易于安装。
本发明所采用的技术方案是：
一种带干摩擦板的变刚度调谐质量阻尼器，包括用于安装在结构上随结构振动的安装箱、覆盖在安装箱内壁上的缓冲材料、铺在安装箱内底面上的干摩擦板、放在安装箱内干摩擦板上的质量块、两端分别与安装箱内顶部和质量块顶部连接的且竖向布置的等刚度弹簧；质量块水平运动时与干摩擦板摩擦滑动、水平周期运动时由等刚度弹簧呈非线性变化的水平分力提供向心力、水平单向运动时会与缓冲材料发生碰撞。
进一步地，等刚度弹簧的刚度K、长度L以及质量块顶部到安装箱内顶部的高度H根据结构的振动特点设置。
进一步地，缓冲材料为橡胶、泡沫塑料或珍珠棉。
进一步地，干摩擦板为橡胶、玻璃或铸铁。
进一步地，安装箱采用混凝土或钢结构。
本发明的有益效果是：
等刚度弹簧竖向设置，而非水平设置，使得质量块在水平运动时所受等刚度弹簧的水平分力是非线性变化的，因此原本刚度不变的等刚度弹簧起了变刚度弹簧的作用，非线性变化的水平分力加宽了有效频带，可以捕获结构高阶振动下的振动频率，使得能与结构发生共振，而且接受能量传递后不会反向传递回结构，实现了结构高阶振动能量的靶向传递，提高了减振耗能效率。
质量块通过摩擦滑动和碰撞耗散结构的动能，缓冲材料与干摩擦板代替了传统的调谐质量阻尼器中阻尼器的作用，降低了造价，具有适用性和经济性，整个构造，形式简单，易于安装，具有广阔的市场推广和应用前景。
附图说明
图1是本发明实施例的主视图。
图2是图1中A-A的剖面图。
图中：1-质量块；2-等刚度弹簧；3-干摩擦板；4-缓冲材料；5-安装箱。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1和图2所示，一种带干摩擦板的变刚度调谐质量阻尼器，包括用于安装在结构上(在风荷载或地震荷载的作用下)随结构振动的安装箱5、覆盖在安装箱5内壁上的缓冲材料4、铺在安装箱5内底面上的干摩擦板3、放在安装箱5内干摩擦板3上的质量块1、两端分别与安装箱5内顶部和质量块1顶部连接的且竖向布置的等刚度弹簧2；质量块1水平运动时与干摩擦板3摩擦滑动、水平周期运动时由等刚度弹簧2呈非线性变化的水平分力提供向心力、水平单向运动时会与缓冲材料4发生碰撞。
在本发明中，等刚度弹簧2竖向设置，而非水平设置，使得质量块1在水平运动时所受等刚度弹簧2的水平分力是非线性变化的，因此原本刚度不变的等刚度弹簧2起了变刚度弹簧的作用，非线性变化的水平分力加宽了有效频带，可以捕获结构高阶振动下的振动频率，使得能与结构发生共振，而且接受能量传递后不会反向传递回结构，实现了结构高阶振动能量的靶向传递，提高了减振耗能效率。
在本发明中，质量块1通过摩擦滑动和碰撞耗散结构的动能，缓冲材料4与干摩擦板3代替了传统的调谐质量阻尼器中阻尼器的作用，降低了造价，具有适用性和经济性，整个构造，形式简单，易于安装，具有广阔的市场推广和应用前景。
在本实施例中，等刚度弹簧2的刚度K、长度L以及质量块1顶部到安装箱5内顶部的高度H根据结构的振动特点设置。L≤H，当质量块不发生位移时，弹簧处于拉伸状态。
在本实施例中，缓冲材料4可以为橡胶、泡沫塑料、珍珠棉等材料。
在本实施例中，干摩擦板3可以为橡胶、玻璃、铸铁等材料。
安装箱5内侧壁会受到质量块1的撞击、内顶部会受弹簧拉力，故需具有较大刚度，而且还需要与结构可靠连接，在本实施例中，安装箱5采用混凝土或钢结构。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种带干摩擦板的变刚度调谐质量阻尼器，其特征在于：包括用于安装在结构上随结构振动的安装箱、覆盖在安装箱内壁上的缓冲材料、铺在安装箱内底面上的干摩擦板、放在安装箱内干摩擦板上的质量块、两端分别与安装箱内顶部和质量块顶部连接的且竖向布置的等刚度弹簧；质量块水平运动时与干摩擦板摩擦滑动、水平周期运动时由等刚度弹簧呈非线性变化的水平分力提供向心力、水平单向运动时会与缓冲材料发生碰撞。
2.如权利要求1所述的带干摩擦板的变刚度调谐质量阻尼器，其特征在于：等刚度弹簧的刚度K、长度L以及质量块顶部到安装箱内顶部的高度H根据结构的振动特点设置。
3.如权利要求1所述的带干摩擦板的变刚度调谐质量阻尼器，其特征在于：缓冲材料为橡胶、泡沫塑料或珍珠棉。
4.如权利要求1所述的带干摩擦板的变刚度调谐质量阻尼器，其特征在于：干摩擦板为橡胶、玻璃或铸铁。
5.如权利要求1所述的带干摩擦板的变刚度调谐质量阻尼器，其特征在于：安装箱采用混凝土或钢结构。
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication
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