本發(fā)明屬于土木工程技術(shù)領(lǐng)域，具體地講，是涉及一種自適應(yīng)調(diào)諧質(zhì)量阻尼器。

背景技術(shù)：

調(diào)諧質(zhì)量阻尼器作為一種減振措施具有對(duì)原結(jié)構(gòu)改動(dòng)較小、安裝簡(jiǎn)單、減振效果顯著且造價(jià)低的特點(diǎn)，因此，在國(guó)內(nèi)外土木工程結(jié)構(gòu)中得到了廣泛的應(yīng)用，如：臺(tái)北101大廈和上海環(huán)球金融中心等高聳建筑上均有使用。

通常建筑結(jié)構(gòu)自身的頻率在不同的使用狀況下會(huì)發(fā)生變化，導(dǎo)致調(diào)諧質(zhì)量阻尼器與建筑結(jié)構(gòu)的頻率不一致，影響調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的減振效果。當(dāng)調(diào)諧質(zhì)量阻尼器自身的特性如粘滯阻尼器的退化、彈簧銹蝕時(shí)，或當(dāng)調(diào)諧質(zhì)量阻尼器采用建筑結(jié)構(gòu)的某一構(gòu)件作為其質(zhì)量塊，構(gòu)件質(zhì)量發(fā)生變化時(shí)，都會(huì)影響調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的減振效果。另外，建筑結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)時(shí)的頻率估計(jì)值與實(shí)際的自振頻率存在一定的差異，荷載激勵(lì)的不確定性激發(fā)建筑結(jié)構(gòu)不同階數(shù)的振型等因素也會(huì)影響調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的控制效果，而不良的減振控制會(huì)直接影響高層建筑的舒適度，嚴(yán)重時(shí)甚至影響建筑的安全性。這就要求單擺調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的頻率能夠隨實(shí)際頻率的變化而變化，但是傳統(tǒng)的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器一經(jīng)安裝其頻率就固定，具有對(duì)頻率的調(diào)諧不敏感的缺點(diǎn)，無(wú)法滿足實(shí)際需求。

因此，設(shè)計(jì)一種調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，能夠根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的實(shí)際頻率或自身的實(shí)際使用狀況實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)自身頻率至與建筑結(jié)構(gòu)的頻率相近，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)精確控制，從而達(dá)到良好的減振效果，就具有十分重要的意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種自適應(yīng)調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷，能夠?qū)崟r(shí)調(diào)節(jié)自身頻率與建筑結(jié)構(gòu)的頻率相近，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)精確控制，從而達(dá)到良好的減振效果。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種自適應(yīng)調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，包括供調(diào)節(jié)質(zhì)量裝置、彈簧組、固定質(zhì)量塊、可變質(zhì)量塊、阻尼棒、硅油槽和控制所述自適應(yīng)調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的伺服控制系統(tǒng)，其中：

所述彈簧組的底端與所述供調(diào)節(jié)質(zhì)量裝置的頂部相連接，所述彈簧組的頂端與所述固定質(zhì)量塊的底部相連接，所述可變質(zhì)量塊固定設(shè)置于所述固定質(zhì)量塊的頂部，所述可變質(zhì)量塊和所述固定質(zhì)量塊的中心開有阻尼棒槽道；

所述硅油槽設(shè)置于所述供調(diào)節(jié)質(zhì)量裝置的頂面中心，所述阻尼棒的上端穿設(shè)于所述阻尼棒槽道內(nèi)，下端插入所述硅油槽內(nèi)；

所述可變質(zhì)量塊和供調(diào)節(jié)質(zhì)量裝置的主體為可充入固體或液體的容器，所述可變質(zhì)量塊和供調(diào)節(jié)質(zhì)量裝置所需的質(zhì)量由固體或液體充入容器內(nèi)部來提供。

所述供調(diào)節(jié)質(zhì)量裝置的底部具有向外的凹臺(tái)面，所述伺服控制系統(tǒng)包括設(shè)置于所述可變質(zhì)量塊的頂部的第一加速度傳感器，設(shè)置于所述凹臺(tái)面上的第二加速度傳感器，接收所述第一加速度傳感器和所述第二加速度傳感器信號(hào)的單片機(jī)系統(tǒng)和用于改變所述可變質(zhì)量塊的質(zhì)量的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。

所述可變質(zhì)量塊的底部與所述固定質(zhì)量塊固定連接，所述阻尼棒的頂端通過轉(zhuǎn)動(dòng)螺母固定在所述可變質(zhì)量塊上。

進(jìn)一步地，所述彈簧組由若干根彈簧組成，豎向支撐上部的所述可變質(zhì)量塊和固定質(zhì)量塊。

進(jìn)一步地，所述固體為沙、礦石中的任何一種。

進(jìn)一步地，所述液體為水、油、鹽液中的任何一種。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益技術(shù)效果：

本發(fā)明的自適應(yīng)調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，可變質(zhì)量塊和供調(diào)節(jié)質(zhì)量裝置的質(zhì)量可通過伺服控制系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，從而能夠?qū)崟r(shí)調(diào)節(jié)調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的頻率至與建筑結(jié)構(gòu)的頻率附近，實(shí)現(xiàn)調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的自適應(yīng)精確控制，達(dá)到良好的減振效果，同時(shí)具有安裝簡(jiǎn)單、操作便捷的特點(diǎn)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的自適應(yīng)調(diào)諧質(zhì)量阻尼器主視圖。

圖2是本發(fā)明的自適應(yīng)調(diào)諧質(zhì)量阻尼器俯視圖。

圖3是圖2的A-A剖面圖。

圖中標(biāo)號(hào)：1-可變質(zhì)量塊、2-固定質(zhì)量塊、3-彈簧組、4-阻尼棒、5-阻尼棒槽道、6-單片機(jī)系統(tǒng)、7-驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、8-第一加速度傳感器、9-第二加速度傳感器、10-供調(diào)節(jié)質(zhì)量裝置、11-硅油槽、12-轉(zhuǎn)動(dòng)螺母、13-伺服控制系統(tǒng)、14-凹臺(tái)面。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

如圖1至圖3所示，本發(fā)明的自適應(yīng)調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，包括供調(diào)節(jié)質(zhì)量裝置10、彈簧組3、固定質(zhì)量塊2、可變質(zhì)量塊1、阻尼棒4、硅油槽11和控制所述自適應(yīng)調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的伺服控制系統(tǒng)13，其中：

所述彈簧組3的底端與所述供調(diào)節(jié)質(zhì)量裝置10的頂部相連接，所述彈簧組3的頂端與所述固定質(zhì)量塊2的底部相連接，所述可變質(zhì)量塊1固定設(shè)置于所述固定質(zhì)量塊2的頂部，所述可變質(zhì)量塊1和所述固定質(zhì)量塊2的中心開有阻尼棒槽道5；

所述硅油槽11設(shè)置于所述供調(diào)節(jié)質(zhì)量裝置10的頂面中心，所述阻尼棒4的上端穿設(shè)于所述阻尼棒槽道5內(nèi)，下端插入所述硅油槽11內(nèi)；當(dāng)所述可變質(zhì)量塊1和固定質(zhì)量塊2做豎向振動(dòng)時(shí)，所述阻尼棒4在所述硅油槽11內(nèi)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，通過所述阻尼棒4與硅油之間的摩擦提供阻尼，幫助耗能，從而實(shí)現(xiàn)減振。

所述可變質(zhì)量塊1和供調(diào)節(jié)質(zhì)量裝置10的主體為可充入固體或液體的容器，所述可變質(zhì)量塊1和供調(diào)節(jié)質(zhì)量裝置10所需的質(zhì)量由固體(例如：沙子、礦石)或液體(例如：水、油或鹽液)充入容器內(nèi)部來提供。

所述供調(diào)節(jié)質(zhì)量裝置10的底部具有向外的凹臺(tái)面14，所述伺服控制系統(tǒng)13包括設(shè)置于所述可變質(zhì)量塊1的頂部的第一加速度傳感器8，設(shè)置于所述凹臺(tái)面14上的第二加速度傳感器9，接收所述第一加速度傳感器8和所述第二加速度傳感器9信號(hào)的單片機(jī)系統(tǒng)6和用于改變所述可變質(zhì)量塊1的質(zhì)量的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)7。

所述可變質(zhì)量塊1的底部與所述固定質(zhì)量塊2固定連接，所述阻尼棒4的頂端通過轉(zhuǎn)動(dòng)螺母12固定在所述可變質(zhì)量塊1上。

進(jìn)一步地，由圖2所示，所述彈簧組3由4根彈簧組成，豎向支撐上部的所述可變質(zhì)量塊1和固定質(zhì)量塊2，所述彈簧組3的彈簧根數(shù)、材料、幾何參數(shù)等分別根據(jù)實(shí)際剛度需要來確定。

進(jìn)一步地，所述可變質(zhì)量塊1、固定質(zhì)量塊2和供調(diào)節(jié)質(zhì)量裝置10的材料、形狀、幾何參數(shù)等分別根據(jù)實(shí)際建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和調(diào)幅范圍需要來確定。

進(jìn)一步地，所述硅油槽11的尺寸以及硅油液面的高度，阻尼棒4的尺寸等根據(jù)實(shí)際建筑結(jié)構(gòu)，通過設(shè)計(jì)或?qū)嶒?yàn)獲得。

進(jìn)一步地，所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)7的具體形式由可變質(zhì)量的形式和調(diào)幅范圍需要來確定。

結(jié)合上述的自適應(yīng)調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的具體結(jié)構(gòu)和附圖，本發(fā)明的使用方法如下：

1)、安裝本發(fā)明自適應(yīng)調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，往供調(diào)節(jié)質(zhì)量裝置10中加入適量的固體或液體，使所述供調(diào)節(jié)質(zhì)量裝置10達(dá)到一定的質(zhì)量；往所述可變質(zhì)量塊1的內(nèi)部加入適量的固體或液體，調(diào)節(jié)自適應(yīng)調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的頻率至與建筑結(jié)構(gòu)的頻率接近。

2)、當(dāng)自適應(yīng)調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的頻率與建筑結(jié)構(gòu)的頻率不一致時(shí)，所述第一加速度傳感器8和第二加速度傳感器9分別檢測(cè)阻尼器的豎向加速度，所述單片機(jī)系統(tǒng)6接收來自建筑結(jié)構(gòu)及所述第一加速度傳感器8和所述第二加速度傳感器9的信號(hào)，經(jīng)過分析處理后控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)7動(dòng)作，從所述供調(diào)節(jié)質(zhì)量裝置10內(nèi)抽出一部分固體或液體至可變質(zhì)量塊1內(nèi)，或者從所述可變質(zhì)量塊1內(nèi)抽出一部分固體或液體至所述供調(diào)節(jié)質(zhì)量裝置10內(nèi)，直至達(dá)到所述單片機(jī)系統(tǒng)6中預(yù)設(shè)的可變質(zhì)量塊1加速度和固定質(zhì)量塊2加速度的比值要求時(shí)停止調(diào)節(jié)，此時(shí)阻尼器自振頻率在建筑結(jié)構(gòu)頻率附近，從而實(shí)現(xiàn)所述可變質(zhì)量塊1的質(zhì)量的實(shí)時(shí)控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)調(diào)諧質(zhì)量阻尼器頻率的實(shí)時(shí)控制。

以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)描述，但其只作為范例，本發(fā)明并不限制于以上描述的具體實(shí)施例。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，任何對(duì)該實(shí)用進(jìn)行的等同修改和替代也都在本發(fā)明的范疇之中。因此，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍下所作的均等變換和修改，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍內(nèi)。