[发明专利]自振频率可调式多弯曲腔复合型颗粒调谐减振装置

说明书

本发明公开了自振频率可调式多弯曲腔复合型颗粒调谐减振装置，包括弯曲腔顶板、腔体端部缓冲限位板、具有复合型颗粒的调谐球体、弯曲腔底板、可调压力气囊、气囊支撑架、整体水平支撑钢板和整体斜支撑。将该装置附着在结构上而并不影响结构本身的设计和使用，具有复合型颗粒的调谐球体内部被分隔为若干个小空间，在风或地震作用下，不仅可以通过复合型颗粒调谐球体在轨道上的调谐耗能和碰撞耗能，还能通过内部小颗粒调谐球体的调谐和碰撞耗能。通过调整调谐减振装置的弯曲腔底板半径使具有复合型颗粒的调谐球体的滚动频率更加接近高耸结构的自振频率，从而达到更好的减振效果。该发明构造简单，适用性强，耗能效率高，具有广阔的市场应用前景。

技术领域

本发明属于土木工程结构抗振减振技术领域，具体涉及一种自振频率可调式多弯曲腔复合型颗粒调谐减振装置。

背景技术

随着国民经济的快速发展，我国高耸结构的建设日益加快，近年来，我国环境日益恶化，自然灾害频发，防止高耸结构在风或地震作用下发生破坏性倒塌成为工程建设中不得不着手解决的现实问题。若仅仅利用自身的刚度来抵抗地震，例如提高材料的强度等级或者加大构件截面尺寸，这样既不经济，又存在较大问题。而结构振动控制方法的出现，则有效的解决了这一问题。

目前在高耸结构中使用比较成熟的振动控制技术多为被动耗能装置，例如:调谐质量阻尼器(TMD)、调谐液体阻尼器(TLD)及在这基础之上发展起来的调谐液柱阻尼器(TLCD)和环形调谐液柱阻尼器(CTLCD)等。对于传统的TMD、TLD及基此发展的阻尼装置，其在高耸结构中应用受到限制，首先是因为高耸结构内部空间有限，存在安装上的困难。更重要的是，只有当动荷载的主要频率接近共振频率时，调谐类阻尼装置才可有效发挥作用，其工作频带较窄。其次目前的减振控制设备大多数只能控制一个方向的振动或者某几个特定方向的振动，而考虑到结构振动的复杂性，这样的振动装置无法很好的满足振动控制的要求。对于颗粒调谐减振装置来说，曲面上的球的滚动频率与曲面等效半径和球的质量及半径有关，通过调节曲面等效半径和球的质量和半径可以使球的自振频率与结构频率相一致或接近，从而起到调谐减振的作用。因此，本发明在现有颗粒阻尼器的基础上加以改进，设置多组不同方向的弯曲腔体，弯曲腔底板上具有复合型颗粒的调谐球体内部放置多个半径更小的颗粒调谐球体，每个弯曲腔体下面设置多个可调压力气囊来实现对弯曲腔底板半径的调整，这样该调谐减振装置对于不同频率的高耸结构在不同方向上均能达到最优的耗能效果。对实际工程的减振控制具有重大的意义。

发明内容

为了满足不同频率的高耸结构的需要以获得更好的减振效果，本发明提出了一种自振频率可调式多弯曲腔复合型颗粒调谐减振装置，在风或地震作用下，不仅能实现任意方向地震或风荷载作用下的减振耗能，而且能针对不同的高耸结构调整复合型颗粒的滚动频率，进而使每一个调谐减振装置都能达到最优或者较优的耗能减振效果，保证高耸结构的安全。本调谐减振装置具有调节方便、布置灵活、耗能效率高等特点。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：

一种自振频率可调式多弯曲腔复合型颗粒调谐减振装置，其特征在于：该装置主要包括弯曲腔顶板(1)、腔体端部缓冲限位板(2)、具有复合型颗粒的调谐球体(3)、弯曲腔底板(4)、可调压力气囊(5)、气囊支撑架(6)、整体水平支撑钢板(7)和整体斜支撑(8)。弯曲腔底板(4)与整体水平支撑钢板(7)固接，弯曲腔底板(4)设置竖直方向的腔体端部缓冲限位板(2)，腔体端部缓冲限位板(2)的顶部与弯曲腔顶板(1)连接；每个弯曲腔底板(4)上放置一个或多个具有复合型颗粒的调谐球体(3)，可调压力气囊(5)一端固定在弯曲腔底板(4)下表面，一端与气囊支撑架(6)连接，连接方式为固接，气囊支撑架(6)安装在整体水平支撑钢板(7)上，整个装置通过底部整体斜支撑(8)固定于高耸结构主体上。通过合理地设置弯曲腔底板的数量、具有复合型颗粒的调谐球体的质量和质量球内部各小颗粒调谐球体的半径，以及合理的调节各弯曲腔底板的半径，使自振频率可调式多弯曲腔复合型颗粒调谐减振装置的复合型颗粒调谐球体的滚动频率与高耸结构的自振频率相等或接近，从而实现对不同频率的高耸结构的减振控制，降低高耸结构动力响应。