CN112982706A - 一种基于惯容的三维结构减振体系及应用 - Google Patents

一种基于惯容的三维结构减振体系及应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于惯容***的三维结构减振体系及应用，所述减振体系设于减振结构内，所述减振体系包括水平向惯容减振***和/或竖向惯容减振***，所述水平向惯容减振***包括水平安装的水平向惯容器、水平向耗能元件和水平向弹簧，所述水平向惯容器、水平向耗能元件和水平向弹簧采用拓扑连接方式进行连接，所述竖向惯容减振***包括竖向悬挂安装的竖向惯容器、竖向耗能元件、至少一个竖向弹簧和调谐质量块，所述竖向惯容器、竖向耗能元件、竖向弹簧和调谐质量块采用拓扑连接方式进行连接。与现有技术相比，本发明利用惯容***增效耗能与双端点灵活调谐优势，通过水平与竖向减振***配合使用，实现结构的三维减振控制。

Description

一种基于惯容的三维结构减振体系及应用
技术领域
本发明属于振动控制领域，具体涉及一种基于惯容的三维结构减振体系及应 用。
背景技术
中国是世界上地震灾害最严重的国家之一，近年来中国多发地震，对生命和 财产造成极大灾难。减轻地震灾害带来的影响，通过防灾减灾科学保护人民生命与 财产安全意义重大。地震动可以理解为由水平分量和竖直分量组成，大多数情况下 的结构抗震设计只需要考虑水平地震作用，竖向地震作用的影响仅在少数情况下需 要考虑。然而对于依赖自重维持稳定的结构物、高烈度震中区结构、对竖向地震动 敏感的高耸结构、隔震结构及大跨空间结构而言，竖向地震作用会对结构的响应、 抗震能力和易损性等产生不容忽视的影响。在对真实地震动的分析中已经获得了不 少竖向分量较大的地震动记录，基于地震灾害的调查也已经发现明显由竖向地震作 用导致的结构损伤和破坏。
随着社会经济的快速发展和城市区域的不断扩大，城市轨道交通得到了迅速 的发展。但随之而来的是城市轨道交通的车站和检修库不可避免地占用了较多的土 地资源，为了节约土地资源提高经济效率，在城市轨道交通的车站和检修库上方加 盖楼房进行物业开发成为了应对这种情况的有效措施，但这样的楼房物业会面临下 部列车运行所带来的振动问题。振动对精密仪器、机械设备的影响是不可忽视的， 振动是降低这类仪器、设备性能的一个重要来源。对于精密加工、精密测量产生不 良影响的主要是0.5-70Hz内的微幅低频振动，而车辆行驶过程中振动的能量主要 分布在0-200Hz的频率范围，尤其以0.5-25Hz频带范围内的能量最为集中。
现有竖向减振装置质量成本过大，不便于安装和维护，如何应用于实际工程 成为了问题；同时传统消能减振装置由于竖向安装耗能效率不高，性能不足。研发 新型、高效的结构减振***成为结构三维振动控制的关键。目前，惯容已经逐渐被 相关研究者用于结构的振动控制相关研究中，但这类研究主要集中于水平向减隔 振。惯容***的增效机理可以实现高效减震，为研究结构竖向减震理论、发展结构 三维减震技术、满足结构抗震韧性要求提供新的思路。尽管已经通过对单自由度结 构的研究了解了其特殊的力学特性，然而其表观质量增效机理仍未得到深刻揭示， 其在三维动力作用下的结构振动控制机制尚未研究。针对基于惯容的结构三维振动 控制技术与装置，有学者提出惯容和摩擦摆支座、橡胶支座安装在隔振层内的三维 隔振装置，这类装置仍存在隔振效果较不理想的情况。
发明内容
本发明的目的就是提供一种基于惯容***的三维结构减振体系和应用，利用 惯容增效耗能优势，通过水平与竖向减振***配合使用，实现结构的三维减振控制。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种基于惯容的三维结构减振体系，所述减振体系设于减振结构内，所述减振 体系包括水平向惯容减振***和/或竖向惯容减振***，所述水平向惯容减振*** 包括水平安装的水平向惯容器、水平向耗能元件和水平向弹簧，所述水平向惯容器、 水平向耗能元件和水平向弹簧采用拓扑连接方式进行连接，所述竖向惯容减振*** 包括竖向悬挂安装的竖向惯容器、竖向耗能元件、至少一个竖向弹簧和调谐质量块， 所述竖向惯容器、竖向耗能元件、竖向弹簧和调谐质量块采用拓扑连接方式进行连 接。水平向惯容减振***设置在具有水平向减振需求的减振结构内，并通过结构减 振设计确定安装位置进行水平层间安装，控制结构水平向动力响应，竖向惯容减振 ***设置在具有竖向减振需求的减振结构内，并通过结构减振设计确定安装位置进 行竖向悬挂安装，以控制结构竖向动力响应。
所述水平向惯容减振***中，所述水平向惯容器、水平向耗能元件和水平向弹 簧采用串联方式进行连接。
所述水平向惯容减振***中，所述水平向惯容器、水平向耗能元件和水平向弹 簧采用混联方式进行连接。
所述水平向耗能元件和水平向弹簧采用并联方式连接后，再与所述水平向惯容器串联。
所述水平向惯容器和水平向耗能元件采用并联方式连接后，再与所述水平向弹簧串联。
所述水平向惯容器和水平向弹簧采用并联方式连接后，再与所述水平向耗能元件串联。
所述水平向惯容减振***还包括多个连接件。
所述竖向惯容减振***中，当竖向弹簧的个数为一个时，所述竖向惯容器、竖 向耗能元件和竖向弹簧的固定端分别和减振结构相连接，所述竖向惯容器、竖向耗 能元件和竖向弹簧的自由端分别和调谐质量块相连接。
所述竖向惯容减振***中，当竖向弹簧的个数为多个时，包括一号竖向弹簧和 二号竖向弹簧，所述竖向惯容器、竖向耗能元件和一号竖向弹簧采用串联方式进行 连接形成一号支路，再与设置在二号支路上的二号竖向弹簧构成并联，最后与设置 在主路上的调谐质量块相连接。
所述竖向惯容减振***中，当竖向弹簧的个数为多个时，包括一号竖向弹簧和 二号竖向弹簧，所述竖向耗能元件和一号竖向弹簧采用并联方式进行连接后再与竖 向惯容器串联形成一号支路，之后与设置在二号支路上的二号竖向弹簧构成并联， 最后与设置在主路上的调谐质量块相连接。
所述竖向惯容减振***中，当竖向弹簧的个数为多个时，包括一号竖向弹簧和 二号竖向弹簧，所述竖向惯容器和竖向耗能元件采用并联方式进行连接后再与一号 竖向弹簧串联形成一号支路，之后与设置在二号支路上的二号竖向弹簧构成并联， 最后与设置在主路上的调谐质量块相连接。
所述竖向惯容减振***中，当竖向弹簧的个数为多个时，包括一号竖向弹簧和 二号竖向弹簧，所述竖向惯容器和一号竖向弹簧采用并联方式进行连接后再与竖向 耗能元件串联形成一号支路，之后与设置在二号支路上的二号竖向弹簧构成并联， 最后与设置在主路上的调谐质量块相连接。
所述竖向惯容减振***还包括多个连接件。
所述水平向耗能元件选自速度相关型阻尼器或位移相关型阻尼器中的一种或 多种。
所述速度相关型阻尼器选自粘滞阻尼器、油阻尼器或粘弹性阻尼器中的一种或多种。
所述位移相关型阻尼器选自摩擦阻尼器或金属屈服阻尼器中的一种或多种。
所述竖向耗能元件选自速度相关型阻尼器或位移相关型阻尼器中的一种或多种。
所述速度相关型阻尼器选自粘滞阻尼器、油阻尼器或粘弹性阻尼器中的一种或多种。
所述位移相关型阻尼器选自摩擦阻尼器或金属屈服阻尼器中的一种或多种。
所述水平向惯容器选自滚珠丝杠式惯容器、齿轮齿条式惯容器、液压惯容器或 电磁惯容器中的一种或多种，所述竖向惯容器选自滚珠丝杠式惯容器、齿轮齿条式 惯容器、液压惯容器或电磁惯容器中的一种或多种。
一种基于惯容的三维结构减振体系在减振领域的应用，减振结构可包括房屋、 桥梁、隧道、地下空间等。
本发明提出一种基于惯容的结构三维减振体系，惯容具有两端点惯性、表观质 量增效、阻尼耗能增效等特性，可以从惯性、刚度、阻尼三个方面对结构的动力特 性进行灵活调整。减振体系中的惯容和弹簧可以调节结构的惯性和刚度特性，即通 过调频以避免主结构与外部激励的共振；同时，作为一个完整的动力学***，减振 体系内部的振动与主体结构并不同步，这种异步振动可以使减振体系内部耗能装置 的有效变形得以放大，从而起到耗能增效的作用以进一步抑制响应。具备调谐机制 和能量耗散增效机制的减振体系根据力学元件拓扑连接形式的不同可组合出不同 类型。通过对惯容***拓扑架构和力学元件参数的调整可以适应主结构在水平-竖 向多维动力作用下的响应水准和结构性能需求，实现结构在不同抗震设防水准下的 性能(态)化设计。
本发明在满足结构三维减振需求的同时充分利用惯容的减振增效特性，尤其是表观质量增效机制带来的“轻量化”和耗能增效机制带来的“高性能”所带来的显 著工程应用优势，针对水平-竖向多维动力作用下，采用不同高效拓扑构架与力学 元件参数，对于依赖自重维持稳定的结构物、高烈度震中区结构、对竖向地震动敏 感的高耸结构及大跨空间结构进行高效高精度竖向和三维减振控制，实现三维振动 控制大幅度轻量化，提高三维减振结构的耗能效率、宽频带适用性以及安装的便利 性。该三维减振体系可以应用于具有振动控制需求的领域，具有较强的工程价值。
附图说明
图1为采用串联方式的水平向惯容减振***的拓扑连接形式示意图；
图2为第一种采用混联方式的水平向惯容减振***的拓扑连接形式示意图；
图3为第二种采用混联方式的水平向惯容减振***的拓扑连接形式示意图；
图4为第三种采用混联方式的水平向惯容减振***的拓扑连接形式示意图；
图5为第一种采用混联方式的竖向惯容减振***的拓扑连接形式示意图；
图6为第二种采用混联方式的竖向惯容减振***的拓扑连接形式示意图；
图7为第三种采用混联方式的竖向惯容减振***的拓扑连接形式示意图；
图8为第四种采用混联方式的竖向惯容减振***的拓扑连接形式示意图；
图9为第五种采用混联方式的竖向惯容减振***的拓扑连接形式示意图；
图10为单独设置水平向惯容减振***的减振结构的结构示意图；
图11为单独设置竖向惯容减振***的减振结构的结构示意图；
图12为共同设置水平向惯容减振***和竖向惯容减振***的减振结构的结构 示意图。
图中：1-减振结构；101-三层楼板；102-二层楼板；103-一层楼板；104-地面； 2-水平向惯容减振***；201-水平向惯容器；202-水平向耗能元件；203-水平向弹 簧；3-竖向惯容减振***；301-竖向惯容器；302-竖向耗能元件；303-竖向弹簧； 303A-一号竖向弹簧；303B-二号竖向弹簧；304-调谐质量块。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
一种基于惯容的三维结构减振体系，减振体系设于减振结构1内，减振体系包 括水平向惯容减振***2，水平向惯容减振***2包括水平安装的水平向惯容器 201、水平向耗能元件202和水平向弹簧203，如图1所示，水平向惯容减振***2 中，水平向惯容器201、水平向耗能元件202和水平向弹簧203采用串联方式进行 连接，形成串联型惯容***，对应的惯容***水平出力如式(1)所示：
串联型惯容***：
Figure RE-GDA0002986832140000051
其中
Figure RE-GDA0002986832140000052
表示惯容元件两端相对加速度；
Figure RE-GDA0002986832140000053
表示耗能元件两端相对速度；u，uin，ud分别表示惯容***安装处结构相对位移、惯容元件两端相对位移及耗能元件两端相 对位移；min，cd，kd分别表示惯容元件的惯容系数、耗能元件的阻尼系数及弹 簧的刚度。
水平向惯容减振***2还包括多个连接件，用于连接水平向惯容器201、水平 向耗能元件202、水平向弹簧203以及减振结构1，其中，水平向耗能元件202选 自速度相关型阻尼器或位移相关型阻尼器中的一种或多种，速度相关型阻尼器选自 粘滞阻尼器、油阻尼器或粘弹性阻尼器中的一种或多种，位移相关型阻尼器选自摩 擦阻尼器或金属屈服阻尼器中的一种或多种，水平向惯容器201选自滚珠丝杠式惯 容器、齿轮齿条式惯容器、液压惯容器或电磁惯容器中的一种或多种。
实施例2
一种基于惯容的三维结构减振体系，减振体系设于减振结构1内，减振体系包 括水平向惯容减振***2，水平向惯容减振***2包括水平安装的水平向惯容器 201、水平向耗能元件202和水平向弹簧203，水平向惯容减振***2中，水平向 惯容器201、水平向耗能元件202和水平向弹簧203采用混联方式进行连接，如图 2所示，水平向耗能元件202和水平向弹簧203采用并联方式连接后，再与水平向 惯容器201串联，形成混联I型惯容***对应的惯容***水平出力如式(2)所示：
混联I型惯容***：
Figure RE-GDA0002986832140000061
其中
Figure RE-GDA0002986832140000062
表示惯容元件两端相对加速度；
Figure RE-GDA0002986832140000063
表示惯容***安装处结构相对 速度及惯容元件两端相对速度；u，uin分别表示惯容***安装处结构相对位移及惯 容元件两端相对位移；min，cd，kd分别表示惯容元件的惯容系数、耗能元件的阻 尼系数及弹簧的刚度。
水平向惯容减振***2还包括多个连接件，用于连接水平向惯容器201、水平 向耗能元件202、水平向弹簧203以及减振结构1，其中，水平向耗能元件202选 自速度相关型阻尼器或位移相关型阻尼器中的一种或多种，速度相关型阻尼器选自 粘滞阻尼器、油阻尼器或粘弹性阻尼器中的一种或多种，位移相关型阻尼器选自摩 擦阻尼器或金属屈服阻尼器中的一种或多种，水平向惯容器201选自滚珠丝杠式惯 容器、齿轮齿条式惯容器、液压惯容器或电磁惯容器中的一种或多种。
实施例3
一种基于惯容的三维结构减振体系，减振体系设于减振结构1内，减振体系包 括水平向惯容减振***2，水平向惯容减振***2包括水平安装的水平向惯容器 201、水平向耗能元件202和水平向弹簧203，水平向惯容减振***2中，水平向 惯容器201、水平向耗能元件202和水平向弹簧203采用混联方式进行连接，如图 3所示，水平向惯容器201和水平向耗能元件202采用并联方式连接后，再与水平 向弹簧203串联，形成混联II型惯容***，对应的惯容***水平出力如式(3)所示：
混联II型惯容***：
Figure RE-GDA0002986832140000071
其中
Figure RE-GDA0002986832140000072
表示惯容元件两端相对加速度；
Figure RE-GDA0002986832140000073
表示惯容元件两端相对速度；u， uin分别表示惯容***安装处结构相对位移及惯容元件两端相对位移；min，cd，kd分别表示惯容元件的惯容系数、耗能元件的阻尼系数及弹簧的刚度。
水平向惯容减振***2还包括多个连接件，用于连接水平向惯容器201、水平 向耗能元件202、水平向弹簧203以及减振结构1，其中，水平向耗能元件202选 自速度相关型阻尼器或位移相关型阻尼器中的一种或多种，速度相关型阻尼器选自 粘滞阻尼器、油阻尼器或粘弹性阻尼器中的一种或多种，位移相关型阻尼器选自摩 擦阻尼器或金属屈服阻尼器中的一种或多种，水平向惯容器201选自滚珠丝杠式惯 容器、齿轮齿条式惯容器、液压惯容器或电磁惯容器中的一种或多种。
实施例4
一种基于惯容的三维结构减振体系，减振体系设于减振结构1内，减振体系包 括水平向惯容减振***2，水平向惯容减振***2包括水平安装的水平向惯容器 201、水平向耗能元件202和水平向弹簧203，水平向惯容减振***2中，水平向 惯容器201、水平向耗能元件202和水平向弹簧203采用混联方式进行连接，如图 4所示，水平向惯容器201和水平向耗能元件202采用并联方式连接后，再与水平 向弹簧203串联，水平向惯容减振***2还包括多个连接件，用于连接水平向惯容 器201、水平向耗能元件202、水平向弹簧203以及减振结构1，其中，水平向耗 能元件202选自速度相关型阻尼器或位移相关型阻尼器中的一种或多种，速度相关 型阻尼器选自粘滞阻尼器、油阻尼器或粘弹性阻尼器中的一种或多种，位移相关型 阻尼器选自摩擦阻尼器或金属屈服阻尼器中的一种或多种，水平向惯容器201选自 滚珠丝杠式惯容器、齿轮齿条式惯容器、液压惯容器或电磁惯容器中的一种或多种。
水平向惯容器201、水平向耗能元件202和水平向弹簧203这三种力学元件的 拓扑连接方式可根据具体需求进行组合，通过结构减振设计方法确定多个连接件 (可为绳索、拉索等易传力的构件)，安装位置与力学参数，将其设置在具有水平 向减振需求的减振结构内。
实施例5
一种基于惯容的三维结构减振体系，减振体系设于减振结构1内，减振体系包 括竖向惯容减振***3，竖向惯容减振***3包括竖向悬挂安装的竖向惯容器301、 竖向耗能元件302、至少一个竖向弹簧303和调谐质量块304，如图5所示，竖向 惯容减振***3中，当竖向弹簧303的个数为一个时，竖向惯容器301、竖向耗能 元件302和竖向弹簧303的固定端分别和减振结构相连接，竖向惯容器301、竖向 耗能元件302和竖向弹簧303的自由端分别和调谐质量块304相连接，对应的惯容 ***竖向出力如式(4)所示：
Figure RE-GDA0002986832140000081
其中
Figure RE-GDA0002986832140000082
分别表示主结构竖向加速度和调谐质量竖向加速度；
Figure RE-GDA0002986832140000083
分别表示主结构竖向速度和调谐质量竖向速度；uv，ut,v分别表示主结构竖向位移和调 谐质量竖向位移；mt，min，cd，kd分别表示调谐质量，惯容元件的惯容系数、耗 能元件的阻尼系数及弹簧的刚度。
竖向惯容减振***3还包括多个连接件，用于连接竖向惯容器301、竖向耗能 元件302、竖向弹簧303、调谐质量块304以及减振结构1，其中，竖向耗能元件 302选自速度相关型阻尼器或位移相关型阻尼器中的一种或多种，速度相关型阻尼 器选自粘滞阻尼器、油阻尼器或粘弹性阻尼器中的一种或多种，位移相关型阻尼器 选自摩擦阻尼器或金属屈服阻尼器中的一种或多种，竖向惯容器301选自滚珠丝杠 式惯容器、齿轮齿条式惯容器、液压惯容器或电磁惯容器中的一种或多种。
实施例6
一种基于惯容的三维结构减振体系，减振体系设于减振结构1内，减振体系包 括竖向惯容减振***3，竖向惯容减振***3包括竖向悬挂安装的竖向惯容器301、 竖向耗能元件302、至少一个竖向弹簧303和调谐质量块304，如图6所示，竖向 惯容减振***3中，当竖向弹簧303的个数为多个时，包括一号竖向弹簧303A和 二号竖向弹簧303B，竖向惯容器301、竖向耗能元件302和一号竖向弹簧303A采 用串联方式进行连接形成一号支路，再与设置在二号支路上的二号竖向弹簧303B 构成并联，最后与设置在主路上的调谐质量块304串联，竖向惯容减振***3还包 括多个连接件，用于连接竖向惯容器301、竖向耗能元件302、竖向弹簧303、调 谐质量块304以及减振结构1，其中，竖向耗能元件302选自速度相关型阻尼器或 位移相关型阻尼器中的一种或多种，速度相关型阻尼器选自粘滞阻尼器、油阻尼器或粘弹性阻尼器中的一种或多种，位移相关型阻尼器选自摩擦阻尼器或金属屈服阻 尼器中的一种或多种，竖向惯容器301选自滚珠丝杠式惯容器、齿轮齿条式惯容器、 液压惯容器或电磁惯容器中的一种或多种。
实施例7
一种基于惯容的三维结构减振体系，减振体系设于减振结构1内，减振体系包 括竖向惯容减振***3，竖向惯容减振***3包括竖向悬挂安装的竖向惯容器301、 竖向耗能元件302、至少一个竖向弹簧303和调谐质量块304，如图7所示，竖向 惯容减振***3中，当竖向弹簧303的个数为多个时，包括一号竖向弹簧303A和 二号竖向弹簧303B，竖向耗能元件302和一号竖向弹簧303A采用并联方式进行 连接后再与竖向惯容器301串联形成一号支路，之后与设置在二号支路上的二号竖 向弹簧303B构成并联，最后与设置在主路上的调谐质量块304串联，竖向惯容减 振***3还包括多个连接件，用于连接竖向惯容器301、竖向耗能元件302、竖向 弹簧303、调谐质量块304以及减振结构1，其中，竖向耗能元件302选自速度相 关型阻尼器或位移相关型阻尼器中的一种或多种，速度相关型阻尼器选自粘滞阻尼器、油阻尼器或粘弹性阻尼器中的一种或多种，位移相关型阻尼器选自摩擦阻尼器 或金属屈服阻尼器中的一种或多种，竖向惯容器301选自滚珠丝杠式惯容器、齿轮 齿条式惯容器、液压惯容器或电磁惯容器中的一种或多种。
实施例8
一种基于惯容的三维结构减振体系，减振体系设于减振结构1内，减振体系包 括竖向惯容减振***3，竖向惯容减振***3包括竖向悬挂安装的竖向惯容器301、 竖向耗能元件302、至少一个竖向弹簧303和调谐质量块304，如图8所示，竖向 惯容减振***3中，当竖向弹簧303的个数为多个时，包括一号竖向弹簧303A和 二号竖向弹簧303B，竖向惯容器301和竖向耗能元件302采用并联方式进行连接 后再与一号竖向弹簧303A串联形成一号支路，之后与设置在二号支路上的二号竖 向弹簧303B构成并联，最后与设置在主路上的调谐质量块304串联，竖向惯容减 振***3还包括多个连接件，用于连接竖向惯容器301、竖向耗能元件302、竖向 弹簧303、调谐质量块304以及减振结构1，其中，竖向耗能元件302选自速度相 关型阻尼器或位移相关型阻尼器中的一种或多种，速度相关型阻尼器选自粘滞阻尼器、油阻尼器或粘弹性阻尼器中的一种或多种，位移相关型阻尼器选自摩擦阻尼器 或金属屈服阻尼器中的一种或多种，竖向惯容器301选自滚珠丝杠式惯容器、齿轮 齿条式惯容器、液压惯容器或电磁惯容器中的一种或多种。
实施例9
一种基于惯容的三维结构减振体系，减振体系设于减振结构1内，减振体系包 括竖向惯容减振***3，竖向惯容减振***3包括竖向悬挂安装的竖向惯容器301、 竖向耗能元件302、至少一个竖向弹簧303和调谐质量块304，如图9所示，竖向 惯容减振***3中，当竖向弹簧303的个数为多个时，包括一号竖向弹簧303A和 二号竖向弹簧303B，竖向惯容器301和一号竖向弹簧303A采用并联方式进行连 接后再与竖向耗能元件302串联形成一号支路，之后与设置在二号支路上的二号竖 向弹簧303B构成并联，最后与设置在主路上的调谐质量块304串联，竖向惯容减 振***3还包括多个连接件，用于连接竖向惯容器301、竖向耗能元件302、竖向 弹簧303、调谐质量块304以及减振结构1，其中，竖向耗能元件302选自速度相 关型阻尼器或位移相关型阻尼器中的一种或多种，速度相关型阻尼器选自粘滞阻尼器、油阻尼器或粘弹性阻尼器中的一种或多种，位移相关型阻尼器选自摩擦阻尼器 或金属屈服阻尼器中的一种或多种，竖向惯容器301选自滚珠丝杠式惯容器、齿轮 齿条式惯容器、液压惯容器或电磁惯容器中的一种或多种。
竖向惯容器301、竖向耗能元件302、竖向弹簧303和调谐质量块304这四种 力学元件的拓扑连接方式可根据具体需求进行组合，通过结构减振设计方法确定多 个连接件(可为绳索、拉索等易传力的构件)，安装位置与力学参数，将其设置在 具有竖向减振需求的减振结构内。
实施例10
一种基于惯容的三维结构减振体系，减振体系设于减振结构1内，减振体系包 括水平向惯容减振***2和竖向惯容减振***3，水平向惯容减振***2为实施例 1-4中任意一种或多种的组合，竖向惯容减振***3为实施例5-9任意一种或多种 的组合。
实施例11
减振结构1可为房屋、桥梁、隧道、地下空间等结构形式，本实施例仅以三层 两跨房屋形式作为参考，具体如图10所示，减振结构1自上至下依次包括三层楼 板101、二层楼板102、一层楼板103和地面104，减振结构1具有水平向减振需 求，此时示例性地将实施例2所示的水平向惯容减振***2共四个分两组分别设置 在二层楼板102和一层楼板103之间以及一层楼板103和地面104之间，。
实施例12
减振结构1可为房屋、桥梁、隧道、地下空间等结构形式，本实施例仅以三层 两跨房屋形式作为参考，具体如图11所示，减振结构1自上至下依次包括三层楼 板101、二层楼板102、一层楼板103和地面104，减振结构1具有竖向减振需求， 此时示例性地将实施例5所示的竖向惯容减振***3共两个设置在三层楼板101 和二层楼板102之间。
实施例13
减振结构1可为房屋、桥梁、隧道、地下空间等结构形式，本实施例仅以三层 两跨房屋形式作为参考，具体如图12所示，减振结构1自上至下依次包括三层楼 板101、二层楼板102、一层楼板103和地面104，减振结构1具有水平向减振需 求和竖向减振需求，此时示例性地将实施例2所示的水平向惯容减振***2共四个 分两组分别设置在二层楼板102和一层楼板103之间以及一层楼板103和地面104 之间，将实施例5所示的竖向惯容减振***3共两个设置在三层楼板101和二层楼 板102之间。
本发明的减振体系在实施时不限于图10、11、12所示的安装位置及连接方式， 可参考选用的水平向、竖向惯容减振***拓扑连接形式分别见图1-4和图5-9，可 以有多种组合形式。惯容***具体拓扑架构与元件力学参数应根据水平-竖向多维 动力作用下的响应水准和结构性能需求进行调整与设计，利用惯容增效耗能优势， 通过水平与竖向减振***配合使用，实现结构的三维减振控制。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此 说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限 于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改 进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于惯容的三维结构减振体系，所述减振体系设于减振结构(1)内，其特征在于，所述减振体系包括水平向惯容减振***(2)和/或竖向惯容减振***(3)，所述水平向惯容减振***(2)包括水平安装的水平向惯容器(201)、水平向耗能元件(202)和水平向弹簧(203)，所述水平向惯容器(201)、水平向耗能元件(202)和水平向弹簧(203)采用拓扑连接方式进行连接，所述竖向惯容减振***(3)包括竖向悬挂安装的竖向惯容器(301)、竖向耗能元件(302)、至少一个竖向弹簧(303)和调谐质量块(304)，所述竖向惯容器(301)、竖向耗能元件(302)、竖向弹簧(303)和调谐质量块(304)采用拓扑连接方式进行连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于惯容的三维结构减振体系，其特征在于，所述水平向惯容减振***(2)中，所述水平向惯容器(201)、水平向耗能元件(202)和水平向弹簧(203)采用串联方式进行连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于惯容的三维结构减振体系，其特征在于，所述水平向惯容减振***(2)中，所述水平向惯容器(201)、水平向耗能元件(202)和水平向弹簧(203)采用混联方式进行连接。
4.根据权利要求3所述的一种基于惯容的三维结构减振体系，其特征在于，所述水平向耗能元件(202)和水平向弹簧(203)采用并联方式连接后，再与水平向惯容器(201)串联；
或所述水平向惯容器(201)和水平向耗能元件(202)采用并联方式连接后，再与水平向弹簧(203)串联；
或所述水平向惯容器(201)和水平向弹簧(203)采用并联方式连接后，再与所述水平向耗能元件(202)串联。
5.根据权利要求1所述的一种基于惯容的三维结构减振体系，其特征在于，所述竖向惯容减振***(3)中，当竖向弹簧(303)的个数为一个时，所述竖向惯容器(301)、竖向耗能元件(302)和竖向弹簧(303)的固定端分别和减振结构相连接，所述竖向惯容器(301)、竖向耗能元件(302)和竖向弹簧(303)的自由端分别和调谐质量块(304)相连接。
6.根据权利要求1所述的一种基于惯容的三维结构减振体系，其特征在于，所述竖向惯容减振***(3)中，当竖向弹簧(303)的个数为多个时，包括一号竖向弹簧(303A)和二号竖向弹簧(303B)，
所述竖向惯容器(301)、竖向耗能元件(302)和一号竖向弹簧(303A)采用串联方式进行连接形成一号支路，再与设置在二号支路上的二号竖向弹簧(303B)构成并联，最后与设置在主路上的调谐质量块(304)串联；
或所述竖向耗能元件(302)和一号竖向弹簧(303A)采用并联方式进行连接后再与竖向惯容器(301)串联形成一号支路，之后与设置在二号支路上的二号竖向弹簧(303B)构成并联，最后与设置在主路上的调谐质量块(304)相连接；
或所述竖向惯容器(301)和竖向耗能元件(302)采用并联方式进行连接后再与一号竖向弹簧(303A)串联形成一号支路，之后与设置在二号支路上的二号竖向弹簧(303B)构成并联，最后与设置在主路上的调谐质量块(304)串联；
或所述竖向惯容器(301)和一号竖向弹簧(303A)采用并联方式进行连接后再与竖向耗能元件(302)串联形成一号支路，之后与设置在二号支路上的二号竖向弹簧(303B)构成并联，最后与设置在主路上的调谐质量块(304)串联。
7.根据权利要求1所述的一种基于惯容的三维结构减振体系，其特征在于，所述水平向耗能元件(202)选自速度相关型阻尼器或位移相关型阻尼器中的一种或多种，所述竖向耗能元件(302)选自速度相关型阻尼器或位移相关型阻尼器中的一种或多种。
8.根据权利要求7所述的一种基于惯容的三维结构减振体系，其特征在于，所述速度相关型阻尼器选自粘滞阻尼器、油阻尼器或粘弹性阻尼器中的一种或多种，所述位移相关型阻尼器选自摩擦阻尼器或金属屈服阻尼器中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的一种基于惯容的三维结构减振体系，其特征在于，所述水平向惯容器(201)选自滚珠丝杠式惯容器、齿轮齿条式惯容器、液压惯容器或电磁惯容器中的一种或多种，所述竖向惯容器(301)选自滚珠丝杠式惯容器、齿轮齿条式惯容器、液压惯容器或电磁惯容器中的一种或多种。
10.一种如权利要求1-9任一项所述的基于惯容的三维结构减振体系在减振领域的应用。
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