[发明专利]带有框架的调谐质量减振器

说明书

技术领域

本发明属于土木工程结构和机械结构减振技术领域，具体涉及一种用于控制交通运输工具、机器设备运转等原因引发的结构振动的调谐质量减振器。

背景技术

近年来，我国轨道交通飞速发展，给人们提供了快捷、安全的出行方式的同时，其产生的振动和噪声问题也严重影响了周边居民的生活质量，危及周边建筑安全，并且使轨道本身的稳定性、安全性和使用寿命也受到影响。

随着城市建设的发展，各种高层、超高层建筑和细高结构、大跨度建筑物日益增多，同时，城市交通网络越来越发达，各种大跨度的机场登机桥、人行天桥、港口栈桥等桥梁结构得到了广泛的应用，为人们的出行带来了极大的便利。但是，此类细高建筑物及桥梁虽然强度和刚度比较容易满足设计要求，其竖向振动的频率却普便都比较低（例如大跨度人行天桥的竖向频率通常只有2赫兹左右），在强风激励或行人、车辆等动载作用下容易发生共振，给行人带来不舒服的感觉，造成结构物自身结构损坏，甚至严重威胁到人和车辆的安全。如何防止这类大跨度、低频结构物发生破坏性共振成为工程建设中不得不着手解决的现实问题。实践证明，调谐质量减振器（也有文献中称质量调谐阻尼器，或称质量调谐减振器，本文中也简称减振器或TMD）是一种有效的振动控制装置，将它的固有频率调整到接近结构的自振频率，然后安装在结构上。当结构受到激振力干扰发生振动时，引起调谐质量减振器的共振，利用调谐质量的振动惯性力反作用于结构本身，从而抵消激振力，达到减小结构反应的目的，例如申请号为200410087664.2之中国专利所公布的定向垂直可调式调谐质量减振器。但是，现有调谐质量减振器产品中弹性元件主要依赖螺旋钢弹簧，弹性元件的品种比较单一；另一方面，弹性元件直接与外部环境接触，容易产生锈蚀、落入杂物等问题，影响产品的减振性能；再有，现有的调谐质量减振器多附加在建筑结构上，受建筑结构的加工误差及设计变更影响较大，有时还会影响建筑结构的美观；第四，受现有产品结构和弹性元件特点的限制，产品的固有频率较低，不适于控制15Hz以上的高频振动，适用范围受限。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种减振降噪效果好、性能稳定、对建筑结构的外观影响小、使用寿命长的带有框架的调谐质量减振器。

本发明带有框架的调谐质量减振器是这样实现的，包括弹性元件和和质量块，其特征在于还包括至少一个联接框架，联接框架中包含至少一个吸振腔，质量块至少局部设置在联接框架的吸振腔内，质量块与吸振腔的腔壁之间设有弹性元件。

所述弹性元件可以由橡胶、弹性聚氨酯或金属弹簧中的至少一种构成。其中，金属弹簧包括碟簧、板簧和螺旋弹簧等；橡胶具体可以是氯丁橡胶、丁腈橡胶等。为了保证弹性元件在使用过程中始终对质量块保持有效的弹性支承，可以使质量块与吸振腔腔壁之间设置的弹性元件处于预压缩状态，并且弹性元件的预压缩位移大于质量块工作时相对于吸振腔腔壁的振幅。特别是对于金属弹簧，在本发明加工制造的过程中与质量块及联结框架进行组装时都需要实施预压缩。

本发明带有框架的调谐质量减振器还可以包括阻尼元件，阻尼元件设置在质量块与吸振腔腔壁之间。阻尼元件可以由弹性固体阻尼材料构成；阻尼元件也可以由液体阻尼材料构成，增设液体阻尼时，吸振腔的开口处设有密封件，密封件将吸振腔完全封闭，液体阻尼材料填充在质量块与吸振腔腔壁之间的部分空隙中。为了进一步提高系统阻尼，还可以在质量块上设置动叶片，吸振腔腔壁上设有静叶片与动叶片交错配合，相邻的静叶片与动叶片之间的部分空隙内设有液体阻尼材料。此外，还可以在动叶片或/和静叶片上设置扰流孔或扰流凸凹结构。当然，还可以在质量块上设置扰流孔或扰流凸凹结构。

为了增加弹性元件与联接框架及质量块之间连接的可靠性，还可以在吸振腔与弹性元件配合的腔壁表面或/和质量块与弹性元件的配合表面上设有连接加强结构。所述的连接加强结构包括表面凸凹结构、表面滚花结构或表面拉毛结构。

联接框架中吸振腔的数量超过一个，吸振腔沿联接框架的轴向并列设置，或/和沿联接框架横截面的垂向并列设置，或/和沿联接框架横截面的水平向并列设置。

与现有技术相比，本发明带有框架的调谐质量减振器，将质量块和弹性元件构成的质量——弹簧系统设置在联接框架内，其具有如下优点：

（1）联接框架对质量块、弹性元件和阻尼元件形成有效的保护，耐候性好，防止水、油、灰尘进入，特别当使用高分子弹性材料时，防止臭氧和紫外线损坏高分子材料，弹性材料不易发生老化，可大大延长产品的使用寿命；