[发明专利]一种被动式变阻尼调谐质量阻尼器装置

说明书

技术领域

本发明涉及高层、超高层及高耸结构的抗风、抗震技术领域，具体涉及一种用于减小高层、超高层及高耸结构在风振或地震作用下的响应的被动式变阻尼调谐质量阻尼器装置。

背景技术

高层、超高层、高耸结构等重大工程结构的建设在我国方兴未艾，并将长期在社会经济发展中发挥重要作用。我国作为一个灾害多发国家，高层、超高层建筑的抗震、抗风等防灾减灾设计始终是影响建筑安全性能的重要问题。进入新世纪以来，高层、超高层、高耸结构进入了快速发展时期，特别是城市的地标性建筑已经成为城市经济实力的象征，如何保证这些高层、超高层、高耸结构的地震作用下的安全性以及强风作用下的舒适性和安全性已经成为需要迫切解决的关键问题。

以调谐质量阻尼器(TMD)为代表性的结构被动控制技术以逐渐应用于实际工程，被证明能有效减小高层、超高层、高耸结构风振和地震响应。TMD系统一般由质量块、刚度元件和阻尼元件构成。TMD系统的质量块的质量一般为结构第一模态质量的0.25％～1％，可以采用钢、铅、混凝土、建筑结构上的制冷系统或结构构件制作，TMD系统的质量块可以采用多段摆、倒摆、液压支撑系统、叠层橡胶垫等悬挂或支撑；TMD系统的阻尼元件可以采用油阻尼器、粘弹性阻尼器和粘滞阻尼器。TMD系统最早于1977年在美国244m高的 Hancock大厦上得到应用，TMD系统安装在该结构的第58层上，质量块由铅制作，尺寸为 5.2×5.2×1m，质量为300t，当TMD系统的底板振动达到3mg时，系统启动发挥减振作用，现场测试结果表明，该系统的减振效果可以达到50％。随后，在1978年美国纽约287m高的Citicorp大厦上也安装了TMD系统，该TMD系统质量块的尺寸为9.14×9.14×3.05m，质量为410t，是由混凝土制成的，当加速度达到3mg时，该系统启动发挥减振作用，现场测试结果表明，该系统控制效果达到40％。

目前，在实际工程中主要采用悬吊式或支撑式TMD。当采用悬吊式TMD时，通常悬摆较长，且需要设置阻尼器，需要较大的空间才能实现，而且需要附件质量块(一般为铅块)，而对于高层、超高层和高耸结构为重力敏感结构，附件质量块后会对结构受力不利；当采用支撑式TMD时，液压支撑系统通常造价较高，且液压支撑系统比较复杂，在工程中实施比较困难，且由于没有抗倾覆装置，存在倾覆的可能；当采用叠层橡胶垫作为支撑系统时，由于高层、超高层和高耸结构为弯曲变形结构，弯曲变形引起建筑结构顶部倾斜，而TMD设置在结构的顶部，TMD质量较大，水箱在隔震支座顶部面内有重力引起力分量，从而使隔震支座在压力和剪切变形下发生隔震支座倾覆，因此，橡胶隔震支座作为TMD的支撑只应用于较矮的剪切变形的结构。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种被动式变阻尼调谐质量阻尼器装置，具有结构简单、易于实施、稳定性好、减震效果好、安全性好等优点，同时，结合高层、超高层及高耸结构自身的消防水箱作为调谐质量，从而不需要附加例如铅球等作为调谐质量的物体，有利于大大降低调谐质量阻尼器装置的造价。

本发明通过以下技术方案实现该目的：

一种被动式变阻尼调谐质量阻尼器装置，包括消防水箱调谐质量块，所述消防水箱调谐质量块的底部设置有四个用于支撑其重量的滑板支座系统、一个双向滑轨支座系统及两个机械式多级变阻尼阻尼器系统，所述滑板支座系统分别设置于消防水箱调谐质量块的四个底脚处，所述双向滑轨支座系统设置于消防水箱调谐质量块的底部中心位置，所述两个机械式多级变阻尼阻尼器系统围绕设置于双向滑轨支座系统的外侧。

其中，所述滑板支座系统包括滑板支座，所述滑板支座的上部设置有用于与消防水箱调谐质量块连接的上混凝土短柱，所述滑板支座的下部设置有用于与建筑结构的顶部连接的下混凝土短柱。

进一步的，所述滑板支座与上混凝土短柱之间还设置有上预埋钢板，所述滑板支座与下混凝土短柱之间还设置有下预埋钢板。

其中，所述双向滑轨支座系统包括相互连接的双向滑轨支座和球型绞支座，所述双向滑轨支座的底部与建筑结构的顶部连接，所述球型绞支座的顶部与消防水箱调谐质量块的底部连接。

进一步的，所述球型绞支座与消防水箱调谐质量块之间还设置有顶部预埋钢板。

其中，所述机械式多级变阻尼阻尼器系统包括机械式多级变阻尼阻尼器，所述机械式多级变阻尼阻尼器的一端通过一上型钢柱与消防水箱调谐质量块连接，另一端通过一下型钢柱与建筑结构的顶部连接。