本實(shí)用新型涉及一種裝配于建筑物上部，在重型萬向球軌道支撐體系作用下的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，屬于土木結(jié)構(gòu)振動控制技術(shù)領(lǐng)域，具體的是一種用于結(jié)構(gòu)抗風(fēng)抗震的可萬向運(yùn)動的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器。

背景技術(shù)：

隨著土木工程結(jié)構(gòu)抗風(fēng)抗震設(shè)計(jì)理論的發(fā)展，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法難以滿足抗震抗風(fēng)設(shè)計(jì)的需要，人們根據(jù)結(jié)構(gòu)在強(qiáng)風(fēng)和地震作用下的破壞機(jī)理，并借鑒機(jī)械、航空航天等領(lǐng)域內(nèi)的結(jié)構(gòu)減振控制理論、技術(shù)和應(yīng)用成果，進(jìn)行了土木工程結(jié)構(gòu)減振控制技術(shù)的研究與應(yīng)用。隨著結(jié)構(gòu)振動控制技術(shù)的快速發(fā)展和實(shí)踐，作為傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)被動減振體系調(diào)諧質(zhì)量阻尼器（Tuned Mass Damper,簡稱TMD）系統(tǒng)成為土木工程的研究熱點(diǎn)，并應(yīng)用到一些高層建筑、高聳結(jié)構(gòu)中去。

TMD系統(tǒng)是在建筑結(jié)構(gòu)頂層加上慣性質(zhì)量，并配以彈簧系統(tǒng)和阻尼系統(tǒng)，通過共振原理，對結(jié)構(gòu)某一振型加以控制，以此達(dá)到減振的效果。TMD系統(tǒng)能有效衰減主結(jié)構(gòu)的振動反應(yīng)，對結(jié)構(gòu)的振動有明顯的控制效果，所以主結(jié)構(gòu)可以減小構(gòu)件截面尺寸、減小配筋、簡化施工，明顯節(jié)省結(jié)構(gòu)工程造價；占用極少的建筑面積，且便于安裝、維修和更換；可以充分利用主結(jié)構(gòu)已有的結(jié)構(gòu)作為TMD，不必專門設(shè)置調(diào)諧裝置；采用TMD對于某些難以采取傳統(tǒng)加強(qiáng)措施的結(jié)構(gòu)，如高層結(jié)構(gòu)、高層塔架結(jié)構(gòu)、大跨度結(jié)構(gòu)、海洋平臺等重大結(jié)構(gòu)，提供了一條可替代的減振措施。調(diào)諧質(zhì)量阻尼器在高層和高聳結(jié)構(gòu)抗震、抗風(fēng)控制中有廣闊的應(yīng)用前景。與傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)相比，采用TMD系統(tǒng)較早得到結(jié)構(gòu)工程專家的認(rèn)可，被用來控制結(jié)構(gòu)的風(fēng)振與地震反應(yīng)。

調(diào)諧液體阻尼器(Tuned Liquid Damper，簡稱TLD)作為TMD系統(tǒng)理論的衍生的一種被動耗能減振裝置近年來進(jìn)行了大量的研究和應(yīng)用。調(diào)諧液體阻尼器利用固定水箱中的液體作為慣性質(zhì)量，在晃動過程中產(chǎn)生的動側(cè)力來提供減振作用。其具有構(gòu)造簡單，安裝容易，自動激活性能好，不需要啟動裝置等優(yōu)點(diǎn)，可兼作供水水箱使用。

屬于被動控制的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器目前還存在一些缺陷：建筑結(jié)構(gòu)受到的風(fēng)振地震作用荷載是來自不同方向，現(xiàn)有軌道支撐體系的TMD只能在水平相對固定的方向運(yùn)動，無法對不同方向的風(fēng)振地震作用進(jìn)行減振控制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的旨在將TMD和TLD結(jié)合起來，使其優(yōu)勢互補(bǔ)而提供一種耗能能力明顯、形式更簡單并可對不同方向的風(fēng)振和地震反應(yīng)都能進(jìn)行控制的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器。

本實(shí)用新型的萬向擺動軌道支撐式調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的技術(shù)方案如下：

結(jié)構(gòu)包括支座、半球形質(zhì)量塊、斜拉彈簧和阻尼器；所述支座呈柱體狀并且支座的上部設(shè)有圓弧形凹面，圓弧形凹面上設(shè)有重型萬向球，所述半球形質(zhì)量塊的底部置于圓弧形凹面中、半球形質(zhì)量塊的上部四周分別通過斜拉彈簧和阻尼器與支座連接。支座的圓弧形凹面上設(shè)有高阻尼橡膠緩沖層，所述重型萬向球固定在高阻尼橡膠緩沖層上。

為了使半球形質(zhì)量塊能夠更好的擺動，所述重型萬向球設(shè)有多個并且從圓弧形凹面的中心向四周輻射式排列設(shè)置。

為了防止半球形質(zhì)量塊擺動過大從軌道脫落進(jìn)而撞壞結(jié)構(gòu)，所述支座上設(shè)有限位裝置。

為了方便安裝使用，所述重型萬向球的底部設(shè)有螺桿，重型萬向球通過螺桿嵌入到高阻尼橡膠緩沖層中；所述支座的底部設(shè)有固定底板，所述固定底板上設(shè)有螺孔。

為了便于半球形質(zhì)量塊的擺動，所述圓弧型凹面的弧度與半球形質(zhì)量塊的半球弧度一致。

為了降低成本、方便使用，所述支座為鋼殼混凝土實(shí)心結(jié)構(gòu)，所述半球形質(zhì)量塊為全鋼或鋼殼混凝土實(shí)心結(jié)構(gòu)。

為了更好的控制結(jié)構(gòu)來自不同方向的震動，所述半球形質(zhì)量塊的上部通過四根斜拉彈簧與支座相連接，相鄰兩個斜拉彈簧的夾角為90°，并且每兩個斜拉彈簧之間設(shè)有一個阻尼器，相鄰兩個阻尼器的夾角為90°，相鄰的斜拉彈簧和阻尼器的夾角為45°；所述阻尼器的連接處為球頭鉸接，可發(fā)生一定角度的扭轉(zhuǎn)，所述阻尼器為粘滯流體阻尼器。

本實(shí)用新型相對于現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本實(shí)用新型能夠?qū)Σ煌较虻娘L(fēng)振和地震結(jié)構(gòu)反應(yīng)進(jìn)行控制，在風(fēng)振和地震作用下半球形質(zhì)量塊可萬向擺動，擺動時能夠使斜拉彈簧和粘滯流體阻尼器同時運(yùn)動消能。

本實(shí)用新型可根據(jù)結(jié)構(gòu)自振周期調(diào)整相應(yīng)的斜拉彈簧剛度，還可調(diào)整半球形質(zhì)量塊與重型萬向球軌道接觸點(diǎn)高度調(diào)整頻率以適用于不同高層結(jié)構(gòu)的不同頻率，并具有自動復(fù)位的功能。

本實(shí)用新型在重型萬向球軌道下方設(shè)置緩沖層可有效緩沖半球形質(zhì)量塊豎向的沖擊力。

本實(shí)用新型整個裝置構(gòu)造簡單、穩(wěn)定性和耐久性高，耗能效果好；被動反應(yīng)靈敏，自動激活應(yīng)能好，提高了高層結(jié)構(gòu)的使用舒適度，能夠?qū)Ω邔咏ㄖ?、高聳結(jié)構(gòu)起很好的保護(hù)作用。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器三維示意圖；

圖2是本實(shí)用新型的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器正立面剖面圖示意圖；

圖3是本實(shí)用新型中的重型萬向球三維示意圖；

圖4是本實(shí)用新型中的重型萬向球剖面圖示意圖；

圖5是本實(shí)用新型的重型萬向球軌道排列示意圖；

圖6是本實(shí)用新型的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器俯視圖示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖，對本實(shí)用新型的萬向擺動軌道支撐式調(diào)諧質(zhì)量阻尼器做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

如圖1至圖6所示，本實(shí)用新型的萬向擺動軌道支撐式調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，包括支座1、半球形質(zhì)量塊2、四個斜拉彈簧3和四個粘滯流體阻尼器4；支座1為柱體狀并且上部設(shè)有圓弧形凹面，支座1的圓弧形凹面上設(shè)有高阻尼橡膠緩沖層8，高阻尼橡膠緩沖層8上設(shè)有多個重型萬向球6，重型萬向球6從圓弧形凹面的中心向四周輻射式排列設(shè)置。半球形質(zhì)量塊2的底部置于圓弧形凹面中，圓弧型凹面的弧度與半球形質(zhì)量塊2的半球弧度一致，半球形質(zhì)量塊2的上部通過四根斜拉彈簧3與支座1相連接，相鄰兩個斜拉彈簧3的夾角為90°，并且每兩個斜拉彈簧3之間設(shè)有一個粘滯流體阻尼器4，相鄰兩個粘滯流體阻尼器4的夾角為90°，相鄰的斜拉彈簧3和粘滯流體阻尼器4的夾角為45°，粘滯流體阻尼器4的連接處為球頭鉸接，可發(fā)生一定角度的扭轉(zhuǎn)。

此外，支座1上設(shè)有限位裝置7，重型萬向球6的底部設(shè)有螺桿，重型萬向球6通過螺桿嵌入到高阻尼橡膠緩沖層8中；支座1的底部設(shè)有固定底板5，固定底板5上設(shè)有螺孔9，可以方便安裝。支座1為鋼殼混凝土實(shí)心結(jié)構(gòu)，半球形質(zhì)量塊2為全鋼或鋼殼混凝土實(shí)心結(jié)構(gòu)，可通過結(jié)構(gòu)自振周期、質(zhì)量等高層結(jié)構(gòu)自身參數(shù)來確定質(zhì)量塊的質(zhì)量、材性、及尺寸，再以此定制阻尼器支座、斜拉彈簧和粘滯流體阻尼器，以及重型萬向球的規(guī)格和個數(shù)。

由于裝置中半球形質(zhì)量塊能夠在萬向球軌道內(nèi)萬向擺動，當(dāng)有風(fēng)振和地震作用于高層結(jié)構(gòu)時，半球形質(zhì)量塊會發(fā)生擺動，在擺動時帶動斜拉彈簧和粘滯流體阻尼器運(yùn)動耗能，對于不同方向的風(fēng)振和地震作用均可進(jìn)行有效地控制。調(diào)整半球形質(zhì)量塊與重型萬向球軌道接觸點(diǎn)高度及調(diào)整彈簧剛度可以調(diào)整頻率以適用于不同高層結(jié)構(gòu)的不同頻率，應(yīng)用性廣泛。質(zhì)量塊具有自復(fù)位性，在發(fā)生擺動時自身會產(chǎn)生一個與運(yùn)動方向相反回復(fù)力，增加了裝置的耗能能力。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。