本發(fā)明涉及土木工程技術(shù)，具體涉及減振控制技術(shù)。

背景技術(shù)：

阻尼器是消能減振技術(shù)的主體，fema274將其分為位移相關(guān)型阻尼器、速度相關(guān)型阻尼器和其它類型，我國現(xiàn)行抗震設(shè)計規(guī)范也采用了此種分類方法。位移相關(guān)型—金屬阻尼器、摩擦阻尼器；速度相關(guān)型—粘彈性阻尼器、粘滯阻尼器；其他類型的減振裝置還有：電流變流體阻尼器、磁流變流體阻尼器、調(diào)諧質(zhì)量和調(diào)諧液體阻尼器。此外，一些利用兩種或兩種以上的耗能元件或耗能機制設(shè)計而成的復(fù)合型阻尼器，以及一些結(jié)合了新型材料特性的特殊阻尼器（如自復(fù)位sma阻尼器）等也是最新研究的熱點。

調(diào)諧質(zhì)量阻尼器(tunedmassdamper,tmd)是時下應(yīng)用范圍最廣泛的被動減振系統(tǒng)之一。由于調(diào)諧質(zhì)量系統(tǒng)減振效果明顯且占用空間少、便于施工安裝維護等優(yōu)勢,在高層、高聳結(jié)構(gòu)及橋梁的減振、抗風(fēng)工程中有著廣闊的發(fā)展前景。調(diào)諧質(zhì)量阻尼器是一種附加在結(jié)構(gòu)上的減振子結(jié)構(gòu)，由彈簧、阻尼器和質(zhì)量塊組成，質(zhì)塊一般通過彈簧和阻尼器支撐或者懸掛在主結(jié)構(gòu)上。當(dāng)結(jié)構(gòu)在受到外部荷載作用產(chǎn)生振動時，子結(jié)構(gòu)通過連接裝置與結(jié)構(gòu)一起振動,由此產(chǎn)生的能量會通過慣性力反作用于主結(jié)構(gòu),以及部分被阻尼器所消耗,實現(xiàn)減振的目的。

作為一種行之有效、簡單方便、經(jīng)濟實用的消能減振裝置，調(diào)諧質(zhì)量阻尼器也有其自身的缺陷--只能給結(jié)構(gòu)提供有限的阻尼。調(diào)諧減振消能器減振效果主要取決于主次結(jié)構(gòu)的質(zhì)量比、頻率比、阻尼比。由于后2個參數(shù)在振動過程中是可變的，所以很難在各階段都處于最佳減振狀態(tài)。因此，需要通過實時調(diào)節(jié)參數(shù)或施加一定作用力的方式加以改進。

現(xiàn)階段，國內(nèi)外很多學(xué)者都致力于通過將主動和混合控制來對tmd阻尼器進行改進，將tmd阻尼系統(tǒng)與其他阻尼系統(tǒng)聯(lián)合應(yīng)用，協(xié)調(diào)工作，充分利用各自優(yōu)點，互補不足。世界上第一個安裝混合質(zhì)量阻尼器(hmd)控制系統(tǒng)的建筑是日本東京清水公司技術(shù)研究所的七層建筑(1991年)。我國的南京電視塔采用了主動質(zhì)量阻尼系統(tǒng)(amd)與調(diào)諧液體阻尼系統(tǒng)(tld)相結(jié)合的混合控制體系來控制結(jié)構(gòu)的風(fēng)振反應(yīng)。但是，目前單純的主動控制或智能控制阻尼器需要外部大量的能量供應(yīng)，成本高，且研究不夠成熟，效益較低。

目前混合控制裝置主要有以下幾種：(1)主動質(zhì)量阻尼系統(tǒng)(amd)與調(diào)諧質(zhì)量阻尼系統(tǒng)(tmd)或調(diào)諧液體阻尼系統(tǒng)(tld)相結(jié)合的混合控制；(2)主動控制與阻尼耗能相結(jié)合的混合控制；(3)主動控制與基礎(chǔ)隔振相結(jié)合的混合控制等。

隨著經(jīng)濟社會的快速發(fā)展,許多大跨橋路、高層、超高層大樓等建筑相繼建成,為人們的生活提供了許多的便利。同時，不可忽略的是此類超高大型建筑受到強風(fēng)、地震等外界激振力的情況下，容易引起共振，致使結(jié)構(gòu)振動幅度過大，影響日常使用，更甚者造成結(jié)構(gòu)的損壞，對人們的生命安全構(gòu)成威脅。因此,在外界激振力影響下，消除大型建筑結(jié)構(gòu)的共振成為人們解決的問題。阻尼器，是以提供振動的阻力來耗減振動能量的裝置，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于工程實際。但由于技術(shù)原因，目前用于建筑結(jié)構(gòu)中的阻尼器大多是單向控制且自振頻率單一固定，大大限制了其實際耗能減振的效果。因此，多向復(fù)合型阻尼器是目前振動控制領(lǐng)域研究的熱點。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有tmd僅在一個方向上振動控制的問題，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)多向振動控制，振頻可調(diào)的目的。

本發(fā)明是一種球型多向復(fù)合型tmd阻尼器，該阻尼器由兩層同心的外層球殼1、內(nèi)層球殼2作為主體框架，外層球殼1與內(nèi)層球殼2通過上下左右前后六個柱桿8連接支座7，通過固定支座7與主結(jié)構(gòu)固定，最內(nèi)有一大質(zhì)量球3，在其上下左右前后六個方向的球形鉸座10上分別固定高性能阻尼彈簧5，傾斜角度，將阻尼彈簧5另一端與內(nèi)層球殼2相應(yīng)位置處的球形鉸座10相連接，然后將內(nèi)層球殼2合并密封，從預(yù)留孔中灌注粘滯阻尼液6，最后封閉預(yù)留孔，并在內(nèi)層球殼2外包裹橡膠摩擦層9，并在其六個主方向加上連接件—柱桿8，把小質(zhì)量球4放入外層球殼1和內(nèi)層球殼2間隙中間，其中小質(zhì)量球4與兩側(cè)的外層球殼1和內(nèi)層球殼2相切，再將外層球殼1密封，在外邊加上固定支座7，將該阻尼器固定于主結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點：1、本發(fā)明能夠解決現(xiàn)有tmd僅在一個方向上振動控制的問題，由于球體各向均質(zhì)的特性，使該阻尼器可以達到近乎360°的多方向減振控制效果，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)多方向控制振動。2、本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)可調(diào)節(jié)振動控制，應(yīng)對不同烈度的外部荷載引起的振動，該球型阻尼器有不同的阻尼組合與之相對應(yīng)。本發(fā)明分為小質(zhì)量球減振、大質(zhì)量球減振、大小質(zhì)量球復(fù)合減振，拓寬了該阻尼器的減振頻帶，增大了該阻尼器的作用范圍，提升了消能減振效果，從而實現(xiàn)可調(diào)式振動控制。3.本發(fā)明采用摩擦、阻尼彈簧和粘滯阻尼液等多種耗能措施裝置，減振效果明顯且占用空間少、便于施工安裝維護。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)剖面圖，圖2到圖13為本發(fā)明各部分組裝過程的示意圖。

具體實施方式

本發(fā)明提供了一種球型多向復(fù)合型tmd阻尼器，該阻尼器由兩層大小同心球殼作為主體框架（兩層球殼通過上下左右前后六個柱桿連接支座，通過支座與主結(jié)構(gòu)固定），最內(nèi)有一大質(zhì)量球，其上下左右前后六個方向均由阻尼彈簧與里層球殼相固定，其內(nèi)填充有粘滯阻尼液。里外層球殼之間有一定數(shù)量的小質(zhì)量球，小質(zhì)量球與兩側(cè)球殼相切。

由于球體各向均質(zhì)的特性，使該阻尼器可以達到近乎360°的多方向減振控制效果；而且應(yīng)對不同烈度的外部荷載引起的振動，該球型阻尼器有不同的阻尼組合與之相對應(yīng)。本發(fā)明分為小質(zhì)量球減振、大質(zhì)量球減振、大小質(zhì)量球復(fù)合減振，這樣就拓寬了該阻尼器的減振頻帶，增大了該阻尼器的有效作用范圍，提升了消能減振效果，從而可實現(xiàn)可調(diào)式振動控制。

如圖1所示，本發(fā)明是一種球型多向復(fù)合型tmd阻尼器，該阻尼器由兩層同心的外層球殼1、內(nèi)層球殼2作為主體框架，外層球殼1與內(nèi)層球殼2通過上下左右前后六個柱桿8連接支座7，通過固定支座7與主結(jié)構(gòu)固定，最內(nèi)有一大質(zhì)量球3，在其上下左右前后六個方向的球形鉸座10上分別固定高性能阻尼彈簧5，傾斜角度，將阻尼彈簧5另一端與內(nèi)層球殼2相應(yīng)位置處的球形鉸座10相連接，然后將內(nèi)層球殼2合并密封，從預(yù)留孔中灌注粘滯阻尼液6，最后封閉預(yù)留孔，并在內(nèi)層球殼2外包裹橡膠摩擦層9，并在其六個主方向加上連接件—柱桿8，把小質(zhì)量球4放入外層球殼1和內(nèi)層球殼2間隙中間，其中小質(zhì)量球4與兩側(cè)的外層球殼1和內(nèi)層球殼2相切，再將外層球殼1密封，在外邊加上固定支座7，將該阻尼器固定于主結(jié)構(gòu)。

如圖1所示，大質(zhì)量球3與內(nèi)層球殼2通過球形鉸座10固定連接。

如圖1所示，外層球殼1與內(nèi)層球殼2通過柱桿8連接。

如圖1所示，小質(zhì)量球4在外層球殼1和內(nèi)層球殼2的間隙中相切放置。

如圖1所示，本發(fā)明的球型多向復(fù)合型tmd阻尼器包括外球殼1、內(nèi)球殼2，均采用高強不銹鋼制作，球殼為兩半的形式，并在內(nèi)球殼2外包裹橡膠摩擦層9；大質(zhì)量球3、小質(zhì)量球4，均采用高密度合金制作，且在大質(zhì)量球外側(cè)的上下前后左右安裝有球形鉸座10；彈簧5，均采用高性能阻尼彈簧；粘滯阻尼液體6；固定支座7，均采用高韌性高強度支座底板；柱桿8，均用于連接外層球殼1和內(nèi)層球殼2。

圖2到圖13為各部分組裝圖，組裝步驟如下：

（1）圖2為大質(zhì)量球，并在其外側(cè)上下前后左右安裝球形鉸座；

（2）圖3是在圖2在大質(zhì)量球的上下前后左右的球形鉸座上分別固定一個高性能阻尼彈簧；

（3）圖4是將圖3傾斜一定角度，將高性能阻尼彈簧另一端分別與內(nèi)層球殼相對應(yīng)位置處的球形鉸座相連接；

（4）圖5是將圖4的內(nèi)層球殼合并，并將其進行封閉；

（5）圖6是從圖5內(nèi)層球殼的預(yù)留孔中灌入粘滯阻尼液；

（6）圖7是將圖6內(nèi)層球殼的預(yù)留孔進行封閉；

（7）圖8是在圖7的內(nèi)層球殼外包裹橡膠摩擦層；

（8）圖9是在圖8的六個主方向加上連接件（柱桿）；

（9）圖10是將圖9與一半外層球殼相連；

（10）圖11是在圖10的內(nèi)外球殼間隙中間放入小質(zhì)量球；

（11）圖12是將圖11與另一半外層球殼密封；

（12）圖13是在圖12外邊加上固定支座。

本發(fā)明是一種以調(diào)諧質(zhì)量阻尼系統(tǒng)為主，復(fù)合了粘滯阻尼系統(tǒng)，摩擦阻尼系統(tǒng)、彈簧阻尼系統(tǒng)的復(fù)合型消能減振裝置，各個阻尼系統(tǒng)之間相互配合，以應(yīng)對來自外界不同的振動情況，各個阻尼系統(tǒng)的工作原理如下：

（1）調(diào)諧質(zhì)量阻尼系統(tǒng)，當(dāng)主結(jié)構(gòu)在受到外部荷載作用下產(chǎn)生振動時，兩層球殼通過連接裝置而伴隨主結(jié)構(gòu)共同振動，而質(zhì)量球因慣性而反向振動，此時其他輔助的阻尼系統(tǒng)共同作用產(chǎn)生阻尼力。由此，外部荷載帶來的振動能量，一部分通過慣性力反作用于主結(jié)構(gòu)，另一部分則被阻尼力所消耗，從而達到減振控制的效果。

（2）摩擦阻尼系統(tǒng)，當(dāng)小質(zhì)量球因慣性在兩層球殼間運動時，小球與兩側(cè)球殼的橡膠壁產(chǎn)生滑動摩擦（一種干摩擦），通過將動能轉(zhuǎn)化為熱能達到能量耗散的目的，另一部分慣性力在摩擦中反作用于主結(jié)構(gòu)。

（3）粘滯阻尼系統(tǒng)、彈簧阻尼系統(tǒng)，當(dāng)大質(zhì)量球在內(nèi)層球殼中因慣性反向于主結(jié)構(gòu)運動時，粘滯阻尼液和連接彈簧會產(chǎn)生阻尼力，將大質(zhì)量球的慣性力反作用于主結(jié)構(gòu)，并將部分能量轉(zhuǎn)化為彈性勢能和內(nèi)能的形式耗散。與此同時，也大大限制了大質(zhì)量球的位移，節(jié)約空間，使阻尼器整體更易于使用。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。