一種被動(dòng)式變阻尼調(diào)諧質(zhì)量阻尼器裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種被動(dòng)式變阻尼調(diào)諧質(zhì)量阻尼器裝置，包括消防水箱調(diào)諧質(zhì)量塊，所述消防水箱調(diào)諧質(zhì)量塊的底部設(shè)置有四個(gè)用于支撐其重量的滑板支座系統(tǒng)、一個(gè)雙向滑軌支座系統(tǒng)及兩個(gè)機(jī)械式多級變阻尼阻尼器系統(tǒng)，所述滑板支座系統(tǒng)分別設(shè)置于消防水箱調(diào)諧質(zhì)量塊的四個(gè)底腳處，所述雙向滑軌支座系統(tǒng)設(shè)置于消防水箱調(diào)諧質(zhì)量塊的底部中心位置，所述兩個(gè)機(jī)械式多級變阻尼阻尼器系統(tǒng)圍繞設(shè)置于雙向滑軌支座系統(tǒng)的外側(cè)，具有結(jié)構(gòu)簡單、易于實(shí)施、穩(wěn)定性好、減震效果好、安全性好等優(yōu)點(diǎn)；結(jié)合高層、超高層及高聳結(jié)構(gòu)自身的消防水箱作為調(diào)諧質(zhì)量，從而不需要附加例如鉛球等作為調(diào)諧質(zhì)量的物體，有利于大大降低調(diào)諧質(zhì)量阻尼器裝置的造價(jià)。
【專利說明】
一種被動(dòng)式變阻尼調(diào)諧質(zhì)量阻尼器裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及高層、超高層及高聳結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)、抗震技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于減小高層、超高層及高聳結(jié)構(gòu)在風(fēng)振或地震作用下的響應(yīng)的被動(dòng)式變阻尼調(diào)諧質(zhì)量阻尼器裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]高層、超高層、高聳結(jié)構(gòu)等重大工程結(jié)構(gòu)的建設(shè)在我國方興未艾，并將長期在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮重要作用。我國作為一個(gè)災(zāi)害多發(fā)國家，高層、超高層建筑的抗震、抗風(fēng)等防災(zāi)減災(zāi)設(shè)計(jì)始終是影響建筑安全性能的重要問題。進(jìn)入新世紀(jì)以來，高層、超高層、高聳結(jié)構(gòu)進(jìn)入了快速發(fā)展時(shí)期，特別是城市的地標(biāo)性建筑已經(jīng)成為城市經(jīng)濟(jì)實(shí)力的象征，如何保證這些高層、超高層、高聳結(jié)構(gòu)的地震作用下的安全性以及強(qiáng)風(fēng)作用下的舒適性和安全性已經(jīng)成為需要迫切解決的關(guān)鍵問題。
[0003]以調(diào)諧質(zhì)量阻尼器(TMD)為代表性的結(jié)構(gòu)被動(dòng)控制技術(shù)以逐漸應(yīng)用于實(shí)際工程，被證明能有效減小高層、超高層、高聳結(jié)構(gòu)風(fēng)振和地震響應(yīng)。TMD系統(tǒng)一般由質(zhì)量塊、剛度元件和阻尼元件構(gòu)成。TMD系統(tǒng)的質(zhì)量塊的質(zhì)量一般為結(jié)構(gòu)第一模態(tài)質(zhì)量的0.25%?I %，可以采用鋼、鉛、混凝土、建筑結(jié)構(gòu)上的制冷系統(tǒng)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件制作，TMD系統(tǒng)的質(zhì)量塊可以采用多段擺、倒擺、液壓支撐系統(tǒng)、疊層橡膠墊等懸掛或支撐;TMD系統(tǒng)的阻尼元件可以采用油阻尼器、粘彈性阻尼器和粘滯阻尼器。TMD系統(tǒng)最早于1977年在美國244m高的Hancock大廈上得到應(yīng)用，TMD系統(tǒng)安裝在該結(jié)構(gòu)的第58層上，質(zhì)量塊由鉛制作，尺寸為5.2 X 5.2 X lm，質(zhì)量為300t，當(dāng)TMD系統(tǒng)的底板振動(dòng)達(dá)到3mg時(shí)，系統(tǒng)啟動(dòng)發(fā)揮減振作用，現(xiàn)場測試結(jié)果表明，該系統(tǒng)的減振效果可以達(dá)到50%。隨后，在1978年美國紐約287m高的Citicorp大廈上也安裝了TMD系統(tǒng)，該TMD系統(tǒng)質(zhì)量塊的尺寸為9.14X9.14 X3.05m，質(zhì)量為410t，是由混凝土制成的，當(dāng)加速度達(dá)到3mg時(shí)，該系統(tǒng)啟動(dòng)發(fā)揮減振作用，現(xiàn)場測試結(jié)果表明，該系統(tǒng)控制效果達(dá)JlJ 40% ο
[0004]目前，在實(shí)際工程中主要采用懸吊式或支撐式TMD。當(dāng)采用懸吊式TMD時(shí)，通常懸擺較長，且需要設(shè)置阻尼器，需要較大的空間才能實(shí)現(xiàn)，而且需要附件質(zhì)量塊(一般為鉛塊)，而對于高層、超高層和高聳結(jié)構(gòu)為重力敏感結(jié)構(gòu)，附件質(zhì)量塊后會(huì)對結(jié)構(gòu)受力不利；當(dāng)采用支撐式TMD時(shí)，液壓支撐系統(tǒng)通常造價(jià)較高，且液壓支撐系統(tǒng)比較復(fù)雜，在工程中實(shí)施比較困難，且由于沒有抗傾覆裝置，存在傾覆的可能；當(dāng)采用疊層橡膠墊作為支撐系統(tǒng)時(shí)，由于高層、超高層和高聳結(jié)構(gòu)為彎曲變形結(jié)構(gòu)，彎曲變形引起建筑結(jié)構(gòu)頂部傾斜，而TMD設(shè)置在結(jié)構(gòu)的頂部，TMD質(zhì)量較大，水箱在隔震支座頂部面內(nèi)有重力引起力分量，從而使隔震支座在壓力和剪切變形下發(fā)生隔震支座傾覆，因此，橡膠隔震支座作為TMD的支撐只應(yīng)用于較矮的剪切變形的結(jié)構(gòu)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種被動(dòng)式變阻尼調(diào)諧質(zhì)量阻尼器裝置，具有結(jié)構(gòu)簡單、易于實(shí)施、穩(wěn)定性好、減震效果好、安全性好等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，結(jié)合高層、超高層及高聳結(jié)構(gòu)自身的消防水箱作為調(diào)諧質(zhì)量，從而不需要附加例如鉛球等作為調(diào)諧質(zhì)量的物體，有利于大大降低調(diào)諧質(zhì)量阻尼器裝置的造價(jià)。
[0006]本實(shí)用新型通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)該目的:
[0007]—種被動(dòng)式變阻尼調(diào)諧質(zhì)量阻尼器裝置，包括消防水箱調(diào)諧質(zhì)量塊，所述消防水箱調(diào)諧質(zhì)量塊的底部設(shè)置有四個(gè)用于支撐其重量的滑板支座系統(tǒng)、一個(gè)雙向滑軌支座系統(tǒng)及兩個(gè)機(jī)械式多級變阻尼阻尼器系統(tǒng)，所述滑板支座系統(tǒng)分別設(shè)置于消防水箱調(diào)諧質(zhì)量塊的四個(gè)底腳處，所述雙向滑軌支座系統(tǒng)設(shè)置于消防水箱調(diào)諧質(zhì)量塊的底部中心位置，所述兩個(gè)機(jī)械式多級變阻尼阻尼器系統(tǒng)圍繞設(shè)置于雙向滑軌支座系統(tǒng)的外側(cè)。
[0008]其中，所述滑板支座系統(tǒng)包括滑板支座，所述滑板支座的上部設(shè)置有用于與消防水箱調(diào)諧質(zhì)量塊連接的上混凝土短柱，所述滑板支座的下部設(shè)置有用于與建筑結(jié)構(gòu)的頂部連接的下混凝土短柱。
[0009]進(jìn)一步的，所述滑板支座與上混凝土短柱之間還設(shè)置有上預(yù)埋鋼板，所述滑板支座與下混凝土短柱之間還設(shè)置有下預(yù)埋鋼板。
[0010]其中，所述雙向滑軌支座系統(tǒng)包括相互連接的雙向滑軌支座和球型絞支座，所述雙向滑軌支座的底部與建筑結(jié)構(gòu)的頂部連接，所述球型絞支座的頂部與消防水箱調(diào)諧質(zhì)量塊的底部連接。
[0011]進(jìn)一步的，所述球型絞支座與消防水箱調(diào)諧質(zhì)量塊之間還設(shè)置有頂部預(yù)埋鋼板。
[0012]其中，所述機(jī)械式多級變阻尼阻尼器系統(tǒng)包括機(jī)械式多級變阻尼阻尼器，所述機(jī)械式多級變阻尼阻尼器的一端通過一上型鋼柱與消防水箱調(diào)諧質(zhì)量塊連接，另一端通過一下型鋼柱與建筑結(jié)構(gòu)的頂部連接。
[0013]其中，所述兩個(gè)機(jī)械式多級變阻尼阻尼器分別沿消防水箱調(diào)諧質(zhì)量塊的縱向軸線和橫向軸線方向水平設(shè)置。
[0014]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型的有益效果為:本實(shí)用新型的被動(dòng)式變阻尼調(diào)諧質(zhì)量阻尼器裝置，包括消防水箱調(diào)諧質(zhì)量塊，所述消防水箱調(diào)諧質(zhì)量塊的底部設(shè)置有四個(gè)用于支撐其重量的滑板支座系統(tǒng)、一個(gè)雙向滑軌支座系統(tǒng)及兩個(gè)機(jī)械式多級變阻尼阻尼器系統(tǒng)，所述滑板支座系統(tǒng)分別設(shè)置于消防水箱調(diào)諧質(zhì)量塊的四個(gè)底腳處，所述雙向滑軌支座系統(tǒng)設(shè)置于消防水箱調(diào)諧質(zhì)量塊的底部中心位置，所述兩個(gè)機(jī)械式多級變阻尼阻尼器系統(tǒng)圍繞設(shè)置于雙向滑軌支座系統(tǒng)的外側(cè)，具有結(jié)構(gòu)簡單、易于實(shí)施、穩(wěn)定性好、減震效果好、安全性好等優(yōu)點(diǎn)；結(jié)合高層、超高層及高聳結(jié)構(gòu)自身的消防水箱作為調(diào)諧質(zhì)量，從而不需要附加例如鉛球等作為調(diào)諧質(zhì)量的物體，有利于大大降低調(diào)諧質(zhì)量阻尼器裝置的造價(jià)。
【附圖說明】
[0015]圖1為本實(shí)用新型的被動(dòng)式變阻尼調(diào)諧質(zhì)量阻尼器裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2為本實(shí)用新型的被動(dòng)式變阻尼調(diào)諧質(zhì)量阻尼器裝置的側(cè)視圖。
[0017]圖中:1-消防水箱調(diào)諧質(zhì)量塊，2_滑板支座系統(tǒng)，3_雙向滑軌支座系統(tǒng)，4_機(jī)械式多級變阻尼阻尼器系統(tǒng)，5-滑板支座，6-上混凝土短柱，7-下混凝土短柱，8-上預(yù)埋鋼板，9-下預(yù)埋鋼板，10-雙向滑軌支座，11-球型絞支座，12-頂部預(yù)埋鋼板，13-機(jī)械式多級變阻尼阻尼器，14-上型鋼柱，15-下型鋼柱，16-建筑結(jié)構(gòu)。
【具體實(shí)施方式】
[0018]以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0019]實(shí)施例1。
[0020]如圖1-2所示，本實(shí)施例的一種被動(dòng)式變阻尼調(diào)諧質(zhì)量阻尼器裝置，包括消防水箱調(diào)諧質(zhì)量塊I，所述消防水箱調(diào)諧質(zhì)量塊I的底部設(shè)置有四個(gè)用于支撐其重量的滑板支座5系統(tǒng)2、一個(gè)雙向滑軌支座系統(tǒng)3及兩個(gè)機(jī)械式多級變阻尼阻尼器系統(tǒng)4，所述滑板支座系統(tǒng)2分別設(shè)置于消防水箱調(diào)諧質(zhì)量塊I的四個(gè)底腳處，所述雙向滑軌支座系統(tǒng)3設(shè)置于消防水箱調(diào)諧質(zhì)量塊I的底部中心位置，所述兩個(gè)機(jī)械式多級變阻尼阻尼器系統(tǒng)4圍繞設(shè)置于雙向滑軌支座系統(tǒng)3的外側(cè)。
[0021]本實(shí)用新型的被動(dòng)式變阻尼調(diào)諧質(zhì)量阻尼器裝置，具有結(jié)構(gòu)簡單、易于實(shí)施、穩(wěn)定性好、減震效果好、安全性好等優(yōu)點(diǎn)；在使用的過程中安裝在建筑結(jié)構(gòu)16的上部，由于消防的需求，每個(gè)高層、超高層和高聳建筑結(jié)構(gòu)16均需設(shè)置消防用水箱，本實(shí)用新型通過消防水箱作為調(diào)諧質(zhì)量，從而實(shí)現(xiàn)不用附加其他質(zhì)量(如鉛球)作為調(diào)諧阻尼器的質(zhì)量，可顯著降低調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的造價(jià)。
[0022]其中，所述滑板支座系統(tǒng)2包括滑板支座5，所述滑板支座5的上部設(shè)置有用于與消防水箱調(diào)諧質(zhì)量塊I連接的上混凝土短柱6，所述滑板支座5的下部設(shè)置有用于與建筑結(jié)構(gòu)16的頂部連接的下混凝土短柱7，滑板支座5具有承載力高、價(jià)格較低的優(yōu)點(diǎn)，通過所述滑板支座5支撐消防水箱調(diào)諧質(zhì)量塊I，承擔(dān)消防水箱調(diào)諧質(zhì)量塊I的重量，同時(shí)滑板支座5在水平面內(nèi)可以多向滑動(dòng)，可大大提高消防水箱調(diào)諧質(zhì)量塊I的豎向穩(wěn)定性，同時(shí)有利于降低造價(jià)。
[0023]進(jìn)一步的，所述滑板支座5與上混凝土短柱6之間還設(shè)置有上預(yù)埋鋼板8，所述滑板支座5與下混凝土短柱7之間還設(shè)置有下預(yù)埋鋼板9。
[0024]其中，所述雙向滑軌支座系統(tǒng)3包括相互連接的雙向滑軌支座10和球型絞支座11，所述雙向滑軌支座10的底部與建筑結(jié)構(gòu)16的頂部連接，所述球型絞支座11的頂部與消防水箱調(diào)諧質(zhì)量塊I的底部連接。所述雙向滑軌支座10設(shè)置雙層雙向正交導(dǎo)軌，通過導(dǎo)軌進(jìn)行導(dǎo)向，滑塊內(nèi)置滾珠，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)軌的滾動(dòng)摩擦，降低摩擦力，實(shí)現(xiàn)更好的減震效果;雙向滑軌支座10—個(gè)滑動(dòng)方向?qū)?yīng)建筑結(jié)構(gòu)16的弱軸、另一個(gè)滑動(dòng)方向?qū)?yīng)建筑結(jié)構(gòu)16的強(qiáng)軸布置，實(shí)現(xiàn)對建筑結(jié)構(gòu)16兩個(gè)振動(dòng)方向的控制;在滑軌支座內(nèi)部雙層導(dǎo)軌之間設(shè)置彈簧原件，作為恢復(fù)力裝置，通過調(diào)節(jié)彈簧的剛度，從而實(shí)現(xiàn)通過消防水箱對結(jié)構(gòu)的調(diào)諧控制；同時(shí)，雙向滑軌支座10上還可以設(shè)置安全(防撞)裝置。
[0025]所述雙向滑軌支座10的底部連接到建筑結(jié)構(gòu)16的樓板上，上部通過球絞型支座連接到消防水箱質(zhì)量塊的底部，該球型絞支座11僅可在豎直方向內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，不能在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，球型絞支座11在豎向擺動(dòng)的最大角度為3° (—般3°可滿足需求)，通過擺動(dòng)的角度可以使載荷均勻分布到每個(gè)雙向滑軌支座10支座上。
[0026]進(jìn)一步的，所述球型絞支座11與消防水箱調(diào)諧質(zhì)量塊I之間還設(shè)置有頂部預(yù)埋鋼板12。
[0027]其中，所述機(jī)械式多級變阻尼阻尼器系統(tǒng)4包括機(jī)械式多級變阻尼阻尼器13，所述機(jī)械式多級變阻尼阻尼器13的一端通過一上型鋼柱14與消防水箱調(diào)諧質(zhì)量塊I連接，另一端通過一下型鋼柱15與建筑結(jié)構(gòu)16的頂部連接。本實(shí)用新型的被動(dòng)式變阻尼調(diào)諧質(zhì)量阻尼器裝置設(shè)置兩個(gè)正交的機(jī)械式多級變阻尼阻尼器13，兩個(gè)機(jī)械式多級變阻尼阻尼器13分別沿消防水箱調(diào)諧質(zhì)量塊I的縱向軸線和橫向軸線方向水平設(shè)置設(shè)置，設(shè)置方向分別與雙向滑軌支座10的兩個(gè)滑動(dòng)方向相同，該機(jī)械式多級變阻尼阻尼器13可根據(jù)消防水箱調(diào)諧質(zhì)量塊I的位移范圍而改變阻尼系數(shù)。在小風(fēng)(10年一遇)或多遇地震作用時(shí)，采用較小的阻尼系數(shù)，以控制結(jié)構(gòu)的舒適性為主;在中等強(qiáng)度的風(fēng)(50年一遇)或設(shè)防烈度地震作用時(shí)，采用中等的阻尼系數(shù)，以控制結(jié)構(gòu)的舒適性為主，兼顧控制結(jié)構(gòu)的安全性;在大風(fēng)(100年一遇)或罕遇地震作用時(shí)，采用較大的阻尼系數(shù)，以控制建筑結(jié)構(gòu)16的安全性，以及減小消防水箱調(diào)諧質(zhì)量塊I的位移為主，消防水箱調(diào)諧質(zhì)量塊I的位移對調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的費(fèi)用有一定的影響，通過在較大的阻尼系數(shù)，可有效減小消防水箱調(diào)諧質(zhì)量塊I的位移，從而降低工程造價(jià)。
[0028]以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本實(shí)用新型的部分實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本實(shí)用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。因此，本實(shí)用新型專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種被動(dòng)式變阻尼調(diào)諧質(zhì)量阻尼器裝置，其特征在于，包括消防水箱調(diào)諧質(zhì)量塊，所述消防水箱調(diào)諧質(zhì)量塊的底部設(shè)置有四個(gè)用于支撐其重量的滑板支座系統(tǒng)、一個(gè)雙向滑軌支座系統(tǒng)及兩個(gè)機(jī)械式多級變阻尼阻尼器系統(tǒng)，所述滑板支座系統(tǒng)分別設(shè)置于消防水箱調(diào)諧質(zhì)量塊的四個(gè)底腳處，所述雙向滑軌支座系統(tǒng)設(shè)置于消防水箱調(diào)諧質(zhì)量塊的底部中心位置，所述兩個(gè)機(jī)械式多級變阻尼阻尼器系統(tǒng)圍繞設(shè)置于雙向滑軌支座系統(tǒng)的外側(cè)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的被動(dòng)式變阻尼調(diào)諧質(zhì)量阻尼器裝置，其特征在于，所述滑板支座系統(tǒng)包括滑板支座，所述滑板支座的上部設(shè)置有用于與消防水箱調(diào)諧質(zhì)量塊連接的上混凝土短柱，所述滑板支座的下部設(shè)置有用于與建筑結(jié)構(gòu)的頂部連接的下混凝土短柱。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的被動(dòng)式變阻尼調(diào)諧質(zhì)量阻尼器裝置，其特征在于，所述滑板支座與上混凝土短柱之間還設(shè)置有上預(yù)埋鋼板，所述滑板支座與下混凝土短柱之間還設(shè)置有下預(yù)埋鋼板。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的被動(dòng)式變阻尼調(diào)諧質(zhì)量阻尼器裝置，其特征在于，所述雙向滑軌支座系統(tǒng)包括相互連接的雙向滑軌支座和球型絞支座，所述雙向滑軌支座的底部與建筑結(jié)構(gòu)的頂部連接，所述球型絞支座的頂部與消防水箱調(diào)諧質(zhì)量塊的底部連接。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的被動(dòng)式變阻尼調(diào)諧質(zhì)量阻尼器裝置，其特征在于，所述球型絞支座與消防水箱調(diào)諧質(zhì)量塊之間還設(shè)置有頂部預(yù)埋鋼板。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的被動(dòng)式變阻尼調(diào)諧質(zhì)量阻尼器裝置，其特征在于，所述機(jī)械式多級變阻尼阻尼器系統(tǒng)包括機(jī)械式多級變阻尼阻尼器，所述機(jī)械式多級變阻尼阻尼器的一端通過一上型鋼柱與消防水箱調(diào)諧質(zhì)量塊連接，另一端通過一下型鋼柱與建筑結(jié)構(gòu)的頂部連接。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的被動(dòng)式變阻尼調(diào)諧質(zhì)量阻尼器裝置，其特征在于，所述兩個(gè)機(jī)械式多級變阻尼阻尼器分別沿消防水箱調(diào)諧質(zhì)量塊的縱向軸線和橫向軸線方向水平設(shè)置。
【文檔編號】E04B1/98GK205530760SQ201620082668
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年1月26日
【發(fā)明人】譚平, 劉彥輝, 周福霖, 徐凱, 龍耀球
【申請人】廣州大學(xué)