[发明专利]摆式质量阻尼器

说明书

一种用于对高层建筑、塔架或类似柔性结构的振荡进行阻尼的经调谐的摆式质量阻尼器。摆式质量阻尼器针对需要低频调谐质量阻尼器(TMD)来减少例如风或地震引起的结构移位响应的应用。一种用于对结构的振荡进行阻尼的摆式质量阻尼器，包括由第一弹簧系统(2a、2b、2c)平衡并由承载部分(4)支撑以保持竖向位置的质量件(1)，在竖向方向上承载质量件(1)的承载部分(4)在质量件(1)和该质量件(1)下方的位置(C)之间延伸，即质量件(1)的重量从该质量件(1)下方的一点或水平受到承载或支撑，或者在该点或水平处受到承载或支撑，其中，质量件(1)在质量件下方的位置(C)处被固定到和/或连接到单元(5)，该单元构成质量件(1)的支撑系统的基部，单元(5)是浮动的，即单元(5)可以在水平方向上移动或者可以在水平方向和竖向方向两者上移动。

本发明涉及一种用于对高层建筑、塔架或类似柔性结构的振荡进行阻尼的经调谐的摆式质量阻尼器。特别地，该摆式质量阻尼器针对需要低频调谐质量阻尼器(TMD)来减少例如风或地震引起的结构移位响应的应用。

背景技术

高层建筑和其他结构在一定程度上会移动。在地震事件或强风期间，最高的建筑物在每一侧可以摇动最多达近一米。任何引起振动的移动幅度都可能使得结构过载和/或使建筑物居住者产生严重不适、空晕病、恶心或者甚至受到惊吓。因此，侧向偏转(也称为摇动或侧移)、振动和建筑加速度是结构工程师在设计高层结构时仔细评估的重要标准。此外，它可能与阻尼高烟囱和风力涡轮机塔架的振动有关，其中由于涡旋脱落，待被阻尼的大振动发生在较低风速下。

有若干方法可以减少结构的摇动和振动，以避免过载并达到人类可接受的舒适度。首先，可以通过提供较大的尺寸或厚度来加强竖向元件诸如柱和墙。另一可能性是通过使用调谐质量阻尼器或TMD来“调谐建筑物”。调谐质量阻尼器(TMD)，也称为“谐波吸收器”，是一种安装至结构中特定位置的装置，以便在诸如地震或强风袭来等强烈侧向力时将振动幅度降低到可接受的水平。

土木结构像高层建筑或者工业应用诸如风力涡轮机现在通常高度超过100m，并且由于此类结构的固有频率随高度增加而降低，所以往往较需要能够处理低频率的调谐质量阻尼器。

TMD可以被包括在建筑物的初始构思设计中，以减少竖向或水平元件的大小，或者也可以在确定振动和加速度问题时作为对现有结构的改造。

安装TMD时的一些主要考虑因素是TMD的位置以及所选位置对空间分配的影响。

常规的简单重力摆具有固有频率并且因此，除了重力加速度之外，影响运动的唯一参数是摆长度L，并且目标频率越低，所需的摆长度就越长。每当摆被用作调谐质量阻尼器时，这代表严重的限制。实际上，在通常表征了细长结构诸如高层建筑和风力涡轮机塔架的固有频率的频带内，用作调谐质量阻尼器的摆的所需长度L可以大于典型的楼层高度。

著名的摆式调谐质量阻尼器是为台北101建造的摆式调谐质量阻尼器，该阻尼器包括重约730吨并耗资约400万美元的球形调谐质量阻尼器，球形质量件(mass：质量、质量体)悬挂在金属框架内的线缆中，允许质量件在各个方向上摆动，但是，TMD从第87伸展到第91层，即大约15米的高度。

US 2017/0328058公开了一种用于对振动敏感系统诸如高层建筑和塔架中的不期望振动，特别是对风力涡轮机中的不期望振动进行阻尼的摆式阻尼器。根据该文献的摆式阻尼器包括：从线缆等中的顶点悬挂的阻尼器质量件；以及被安装成与阻尼器质量件相连接的弹簧装置。弹簧装置被安装成使得该弹簧装置的总弹簧力基本上作用在竖向方向上，允许调整阻尼器频率而不改变摆。

发明内容

本发明涉及一种调谐质量阻尼器，更特别地涉及一种能够对以低频率水平振动的各种结构系统的动态响应进行阻尼的摆式调谐质量阻尼器。

本发明的目的是提供一种紧凑、免维护和通用的经调谐的摆式质量阻尼器。