本發(fā)明屬于大跨度空間結(jié)構(gòu)的減振控制范疇，具體涉及一種多向滾動式減振阻尼器。

背景技術(shù)：

近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步以及施工技術(shù)的發(fā)展，建筑產(chǎn)業(yè)進(jìn)入了快速發(fā)展的階段，建筑結(jié)構(gòu)朝著柔性化、高聳化的方向發(fā)展。高聳的建筑結(jié)構(gòu)由于其結(jié)構(gòu)形式的復(fù)雜性，在地震或風(fēng)荷載的作用下結(jié)構(gòu)動力反應(yīng)強(qiáng)烈。如何減少建筑物的動力響應(yīng)，使建筑物兼具安全美觀的基本要求，受到越來越多的關(guān)注。

傳統(tǒng)抗震結(jié)構(gòu)體系實(shí)際上是依靠結(jié)構(gòu)及承重構(gòu)件的損壞消耗大部分輸入能量，該方法往往導(dǎo)致結(jié)構(gòu)構(gòu)件嚴(yán)重破壞甚至倒塌，這在一定程度上是不合理也是不安全的，是一種消極被動的抗震方法。為了克服傳統(tǒng)抗震方法的缺陷，結(jié)構(gòu)振動控制技術(shù)逐漸發(fā)展起來，并被認(rèn)為是減輕結(jié)構(gòu)振動反應(yīng)的有效手段，研究表明：減振控制措施可以有效減小高聳結(jié)構(gòu)在地震或風(fēng)荷載等動荷載作用下的響應(yīng)，顯著提高結(jié)構(gòu)的防災(zāi)能力。

調(diào)諧質(zhì)量阻尼器是一種由彈簧、阻尼器和質(zhì)量塊組成的振動控制系統(tǒng)。其工作原理：結(jié)構(gòu)在外部激勵下產(chǎn)生振動，帶動調(diào)諧質(zhì)量阻尼器系統(tǒng)一起振動，調(diào)諧質(zhì)量阻尼器系統(tǒng)相對運(yùn)動產(chǎn)生的慣性力反作用到結(jié)構(gòu)上，通過調(diào)諧這個(gè)慣性力實(shí)現(xiàn)對結(jié)構(gòu)的振動控制。

目前常見的減振控制裝置只能控制某一個(gè)方向或者是某幾個(gè)特定方向的振動，而考慮到地震或風(fēng)荷載作用方向的多維性以及結(jié)構(gòu)振動的復(fù)雜性，這樣的振動控制裝置無法很好的滿足振動控制的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是提供一種多向滾動式減振阻尼器，旨在減小建筑結(jié)構(gòu)(尤其是高層建筑或高聳結(jié)構(gòu)等)在風(fēng)荷載或地震作用下的振動反應(yīng)，達(dá)到耗能減振的效果；本發(fā)明中采用了可在水平方向滑動的質(zhì)量塊與可在豎直方向滑動的內(nèi)箱體，該裝置可在水平與豎直兩個(gè)方向自由移動，消耗能量，減小水平與豎直兩個(gè)方向的振動，從而更好地消耗結(jié)構(gòu)振動的能量，起到多向耗能減振的效果。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

多向滾動式減振阻尼器，包括套裝在一起的且形狀為圓柱形的金屬內(nèi)箱體和外箱體，所述的內(nèi)箱體外壁能沿著外箱體內(nèi)壁在豎直方向上上下滑動，所述內(nèi)箱體的底部通過彈性減振組件與外箱體固定連接，所述內(nèi)箱體和彈性減振組件構(gòu)成調(diào)諧質(zhì)量阻尼器結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)豎直方向上的耗能減振作用；所述內(nèi)箱體內(nèi)設(shè)置一個(gè)質(zhì)量塊，所述的質(zhì)量塊的側(cè)面通過多個(gè)彈簧與內(nèi)箱體的內(nèi)壁相連；質(zhì)量塊的底部放置在若干個(gè)金屬球上，所述的金屬球放置在內(nèi)箱體的球形凹槽內(nèi)；所述的質(zhì)量塊能在所述的內(nèi)箱體內(nèi)部任意方向滑動，并能引起形狀記憶合金耗能彈簧變形，消耗能量，實(shí)現(xiàn)水平方向上的耗能減振作用，起到多向耗能減振作用。

進(jìn)一步的，所述的內(nèi)箱體和外箱體為圓柱形的筒狀結(jié)構(gòu)，且兩者同軸安裝。

進(jìn)一步的，所述的彈簧沿著質(zhì)量塊和內(nèi)箱體的圓周方向設(shè)置，彈簧在圓周方向上均勻分布，彈簧數(shù)量根據(jù)實(shí)際需要具體設(shè)計(jì)。

進(jìn)一步的，所述的金屬球繞內(nèi)箱體的中心軸線設(shè)置有多個(gè)，多個(gè)金屬球圍成一圈且在圓周方向上均勻分布。

進(jìn)一步的，所述質(zhì)量塊為一個(gè)圓柱形，其底部通過若干個(gè)可滑動金屬球與內(nèi)箱體相接觸，摩擦力應(yīng)盡量小，便于質(zhì)量塊在外部激勵下自由滑動。

進(jìn)一步的，所述質(zhì)量塊與金屬球相接觸的部分刷涂有潤滑油。

進(jìn)一步的，所述質(zhì)量塊的側(cè)面通過形狀記憶合金耗能彈簧與內(nèi)箱體相連接，隨著形狀記憶合金耗能彈簧的伸長與縮短，消耗水平的方向能量。

進(jìn)一步的，所述彈性組件包括彈簧組與阻尼器組，彈簧組包括多個(gè)彈簧，每個(gè)彈簧的上端均與內(nèi)箱體固定連接，彈簧的下端與外箱體固定連接，彈簧剛度及數(shù)量根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)計(jì)，應(yīng)盡量保證豎向剛度與被控結(jié)構(gòu)一致，從而達(dá)到較好的減振效果；所述的阻尼器組包括多個(gè)液體粘滯器，每個(gè)阻尼器的上端均與內(nèi)箱體固定連接，阻尼器的下端與外箱體固定連接。

進(jìn)一步的，所述內(nèi)箱體的外壁設(shè)置有滑塊，外箱體的內(nèi)壁設(shè)有與所述滑塊相適配的豎向?qū)к墸凰龅幕瑝K沿著所述的豎向?qū)к墎砘鼗瑒印?/p>

進(jìn)一步的，所述滑塊與豎向?qū)к壪嘟佑|的部分刷涂有潤滑油。

進(jìn)一步的，所述的內(nèi)箱體和彈性減振組件構(gòu)成調(diào)諧質(zhì)量阻尼器結(jié)構(gòu)，調(diào)諧質(zhì)量阻尼器結(jié)構(gòu)的頻率由內(nèi)箱體與質(zhì)量塊的質(zhì)量控制，根據(jù)被控結(jié)構(gòu)的頻率設(shè)計(jì)質(zhì)量塊及內(nèi)箱體質(zhì)量。

進(jìn)一步的，所述外箱體及內(nèi)箱體均為金屬材質(zhì)，所述外箱體及內(nèi)箱體均為圓筒狀結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步的，所述彈簧和液體粘滯阻尼器為間隔設(shè)置。

本發(fā)明應(yīng)當(dāng)固定于大跨度空間結(jié)構(gòu)頂部。金屬球允許質(zhì)量塊沿著任意水平方向運(yùn)動，豎直導(dǎo)軌允許內(nèi)箱體沿豎直方向運(yùn)動，通過質(zhì)量塊的滑動以及形狀記憶合金彈簧的伸長與縮短，減小被控結(jié)構(gòu)的振動反應(yīng)，達(dá)到多向耗能減振的效果；該裝置可以通過調(diào)節(jié)內(nèi)箱體或者質(zhì)量塊的質(zhì)量來保證減振器的頻率與結(jié)構(gòu)的固有頻率保持一致，達(dá)到最優(yōu)的減振效果。

本發(fā)明的有益效果是：該減振裝置通過設(shè)置可滑動的質(zhì)量塊，使其在滑動過程中引起形狀記憶合金耗能彈簧的變形，減緩水平方向的能量；內(nèi)箱體、彈簧和粘滯阻尼器組成了豎向的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，消耗豎直方向的能量，進(jìn)而達(dá)到多向消耗能量的目的，提高減振效果；該減振裝置具有構(gòu)造簡單、價(jià)格低廉、便于安裝的特點(diǎn)。

附圖說明

圖1是多向滾動式減振阻尼器的主視圖。

圖2是多向滾動式減振阻尼器A-A剖面圖。

圖中：1質(zhì)量塊，2形狀記憶合金耗能彈簧，3可滾動的金屬球，4彈簧，5液體粘滯阻尼器，6內(nèi)箱體，7豎向?qū)к墸?滑塊，9外箱體。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合技術(shù)方案和附圖詳細(xì)敘述本發(fā)明的實(shí)施方式。

本發(fā)明提出的多向滾動式減振阻尼器如圖1，圖2所示，包括套裝在一起的金屬內(nèi)箱體6和外箱體9，在所述的內(nèi)箱體6外壁與外箱體9內(nèi)壁之間通過豎向?qū)к?滑動連接，所述內(nèi)箱體6的底部通過彈性減振組件與外箱體9固定連接；所述的金屬球5放置在內(nèi)箱體的球形凹槽內(nèi)，在所述的金屬球5的頂部設(shè)置有一個(gè)可滑動的質(zhì)量塊1，質(zhì)量塊1能在所述的內(nèi)箱體內(nèi)部任意方向滑動，并能引起形狀記憶合金耗能彈簧2的變形，從而在水平方向上起到耗能減振的作用；所述內(nèi)箱體6的外壁設(shè)置有四個(gè)滑塊8，外箱體9的內(nèi)壁設(shè)置有與所述四個(gè)滑塊8相適配的四個(gè)豎向?qū)к?,以便于內(nèi)箱體6上下滑動，且能防止內(nèi)箱體6擺動，在長時(shí)間使用后應(yīng)當(dāng)在導(dǎo)軌內(nèi)刷涂潤滑油，保證豎向滑動的正常進(jìn)行。通過內(nèi)箱體6的上下滑動，可以很好的消耗豎直方向的能量，起到多向耗能減振作用。

該裝置由可豎向滑動的內(nèi)箱體與可水平滑動的質(zhì)量塊共同組成。水平方向耗能減振器，是由一個(gè)可滑動質(zhì)量塊1、可滾動金屬球3，若干根形狀記憶合金彈簧2組成；豎直方向減振器，是由彈簧4，液體粘滯阻尼器5，內(nèi)箱體6，豎向?qū)к?，滑塊8以及外部金屬箱體9構(gòu)成。

本發(fā)明在使用時(shí)，應(yīng)當(dāng)固定于大跨度空間結(jié)構(gòu)頂部。金屬球允許質(zhì)量塊沿著任意水平方向運(yùn)動，豎直導(dǎo)軌允許內(nèi)箱體沿豎直方向運(yùn)動，通過質(zhì)量塊的滑動以及形狀記憶合金彈簧的伸長與縮短，減小被控結(jié)構(gòu)的振動反應(yīng)，達(dá)到多向耗能減振的效果；該裝置可以通過調(diào)節(jié)內(nèi)箱體或者質(zhì)量塊的質(zhì)量來保證減振器的頻率與結(jié)構(gòu)的固有頻率保持一致，達(dá)到最優(yōu)的減振效果。

進(jìn)一步的，質(zhì)量塊1底部通過若干個(gè)可滑動金屬球3與內(nèi)箱體6相接觸，摩擦力應(yīng)盡量小，便于在外部激勵下質(zhì)量塊可以自由滑動。

進(jìn)一步的，內(nèi)箱體6和外箱體9為圓柱形的筒狀結(jié)構(gòu)，且兩者同軸安裝。

進(jìn)一步的，彈簧2沿著質(zhì)量塊和內(nèi)箱體6的圓周方向均勻設(shè)置，彈簧剛度及數(shù)量根據(jù)具體需求進(jìn)行設(shè)置。

進(jìn)一步的，金屬球3繞內(nèi)箱體6的中心軸線設(shè)置有多個(gè)，多個(gè)金屬球圍成一圈且在圓周方向上均勻分布。

進(jìn)一步的，可滑動質(zhì)量塊1在側(cè)壁通過形狀記憶合金耗能彈簧2與內(nèi)箱體6相連接，隨著形狀記憶合金耗能彈簧的伸長與縮短，消耗水平方向的能量。

進(jìn)一步的，所述內(nèi)箱體6的外壁設(shè)置有四個(gè)滑塊8，外箱體的內(nèi)壁設(shè)有與所述滑塊相適配的豎向?qū)к?，便于內(nèi)箱體的上下滑動，從而消耗豎向能量。

進(jìn)一步的，所述彈性組件包括彈簧4與液體粘滯阻尼器5，彈簧與阻尼器的上端與內(nèi)箱體外壁固定連接，彈簧與阻尼器的下端與外箱體內(nèi)壁固定連接。

進(jìn)一步的，內(nèi)箱體6和彈性減振組件構(gòu)成調(diào)諧質(zhì)量阻尼器結(jié)構(gòu)，阻尼器的頻率由內(nèi)箱體與質(zhì)量塊的質(zhì)量控制，根據(jù)被控結(jié)構(gòu)的頻率設(shè)計(jì)質(zhì)量塊及內(nèi)箱體質(zhì)量。

進(jìn)一步的，所述彈簧4和液體粘滯阻尼器5為間隔設(shè)置，便于均勻消耗豎向能量。

進(jìn)一步的，所述外箱體9及內(nèi)箱體6均為金屬材質(zhì)，外箱體9及內(nèi)箱體6均為圓筒狀結(jié)構(gòu)，金屬材質(zhì)，強(qiáng)度高、耐腐蝕且易于加工實(shí)現(xiàn)。

具體的，外部容器箱9安裝于結(jié)構(gòu)的頂部，內(nèi)箱體6外壁與外箱體9內(nèi)壁之間通過豎向?qū)к?滑動連接，所述內(nèi)箱體6的底部通過彈性減振組件與外箱體9固定連接；所述的金屬球5放置在內(nèi)箱體的球形凹槽內(nèi)，在所述的金屬球5的頂部設(shè)置有一個(gè)可滑動的質(zhì)量塊1，質(zhì)量塊1能在所述的內(nèi)箱體內(nèi)部任意方向滑動，并能引起形狀記憶合金耗能彈簧2的變形，從而在水平方向上起到耗能減振的作用；

內(nèi)箱體6的外壁設(shè)置有四個(gè)滑塊8，外箱體9的內(nèi)壁設(shè)置有與所述四個(gè)滑塊8相適配的四個(gè)豎向?qū)к?,以便于內(nèi)箱體6上下滑動，且能防止內(nèi)箱體6擺動，在長時(shí)間使用后應(yīng)當(dāng)在導(dǎo)軌內(nèi)刷涂潤滑油，保證豎向滑動的正常進(jìn)行。通過內(nèi)箱體6的上下滑動，可以很好的消耗豎直方向的能量，起到多向耗能減振作用。

本實(shí)施方案中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的具體情況確定多向滾動式減振阻尼器的安裝位置和數(shù)量，以達(dá)到最佳的減振效果。

本專利的上述實(shí)施方案并不是對本發(fā)明保護(hù)范圍的限定，本專利的實(shí)施方式不限于此，凡此種種根據(jù)本專利的上述內(nèi)容，按照本領(lǐng)域的普通技術(shù)知識和慣用手段，在不脫離本專利上述基本技術(shù)思想前提下，對本專利上述結(jié)構(gòu)做出的其它多種形式的修改、替換或變更，均應(yīng)落在本專利的保護(hù)范圍之內(nèi)。