本發(fā)明涉及一種減振阻尼器，具體地說，是涉及一種全裝配式調(diào)頻質(zhì)量阻尼器。

背景技術：

調(diào)頻質(zhì)量阻尼器是結(jié)構被動減振控制體系的一種，它由主結(jié)構和附加在主結(jié)構上的子結(jié)構組成，該子結(jié)構包含質(zhì)量系統(tǒng)、支撐系統(tǒng)（彈簧和阻尼器），且一般懸掛或支撐在結(jié)構上。

調(diào)頻質(zhì)量阻尼器的工作機理是“以動制動”，即以一個質(zhì)量塊的運動來控制或削弱另一個質(zhì)量塊的運動，通過調(diào)整動力特性，使其自振頻率盡量接近主結(jié)構的基本頻率或激勵頻率，當主結(jié)構受到外界荷載激勵作用而振動時，調(diào)頻質(zhì)量阻尼器就會產(chǎn)生一個與主結(jié)構振動方向相反的慣性力作用在主結(jié)構上，從而使主結(jié)構的振動反應衰減并受到控制。

現(xiàn)有的調(diào)頻質(zhì)量阻尼器存在兩大問題。一是質(zhì)量塊的制作，由于有一些調(diào)頻質(zhì)量阻尼器采用型鋼混凝土塊作為質(zhì)量塊，因此制作周期長且產(chǎn)品體積大，受安裝空間限制，而另外一些雖然采用一定數(shù)量鋼板作為質(zhì)量塊，但是需采用焊接將鋼板連接成一個整體，因此施工工序多、加工成本較高，而且由于只能在鋼板外側(cè)施焊，因此對其外觀質(zhì)量也有一定的影響；二是目前已有的調(diào)頻質(zhì)量阻尼器雖然可調(diào)節(jié)，但是現(xiàn)場操作比較困難，例如對于某些人行天橋工程中，調(diào)頻質(zhì)量阻尼器是在成橋后在天橋的鋼箱梁中進行現(xiàn)場調(diào)試的，當鋼箱梁高度較小時，現(xiàn)場通過增加（減少）彈簧或者增加質(zhì)量塊來進行調(diào)頻幾乎是不可操作的。

因此，基于上述難題，需要設計一種改進的全裝配式調(diào)頻質(zhì)量阻尼器，不但加工方便、制作周期短、體積小且成本較低，同時現(xiàn)場調(diào)試所需空間小，調(diào)頻操作方便，不受現(xiàn)場空間的限制。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于解決上述難題，提出一種改進的全裝配式調(diào)頻質(zhì)量阻尼器，該阻尼器不但加工方便、制作周期短、體積小且成本較低，同時現(xiàn)場調(diào)試所需空間小，調(diào)頻操作方便，不受現(xiàn)場空間的限制。

本發(fā)明的技術方案是：一種全裝配式調(diào)頻質(zhì)量阻尼器，包括質(zhì)量塊?連接圓筒?豎向彈簧、帶螺紋連接件?阻尼元件?底板?圓筒柱?頂板，若干個質(zhì)量塊通過連接圓筒連接成一整體，整體的質(zhì)量塊通過阻尼元件和豎向彈簧連接底板，且阻尼元件位于連接圓筒的內(nèi)部，阻尼元件一端與上端的質(zhì)量塊螺栓連接，另一端與底板螺栓連接；上端的質(zhì)量塊與底板之間均布有數(shù)根豎向彈簧，且豎向彈簧兩端分別通過帶螺紋連接件螺旋固定在上端的質(zhì)量塊和底板上，帶螺紋連接件的螺紋尺寸與豎向彈簧的螺旋尺寸相適配，通過旋轉(zhuǎn)帶螺紋連接件來改變豎向彈簧的有效圈數(shù)，用于調(diào)節(jié)豎向彈簧的剛度；整體的質(zhì)量塊外圓周上均布有導向槽，并通過導向槽與固定在底板和頂板之間的圓管柱導向滑動連接。

整體的質(zhì)量塊通過連接圓筒連接調(diào)節(jié)用質(zhì)量塊,調(diào)節(jié)用質(zhì)量塊與連接圓筒之間通過螺紋連接。

頂板通過四根圓管柱與下部底板螺栓連接，頂板與質(zhì)量塊的間距需大于整體的質(zhì)量塊在正常工作狀態(tài)下的最大行程。

圓筒柱與整體的質(zhì)量塊之間接觸導向面設有無粘結(jié)材料層。

質(zhì)量塊由開孔圓形鋼板組成，圓形鋼板中心設置有若干直徑不同的圓孔，圓孔直徑大于阻尼元件和豎向彈簧的直徑，該圓孔內(nèi)沿板厚方向設有全長內(nèi)螺紋，并通過全長內(nèi)螺紋與連接圓筒連接成一個質(zhì)量塊整體，質(zhì)量塊內(nèi)部同時開有一定數(shù)量的豎向圓孔，圓孔內(nèi)布置豎向彈簧，質(zhì)量塊支承在豎向彈簧上。

連接圓筒外徑與質(zhì)量塊內(nèi)部相應的圓孔直徑相同，沿外圓柱面設有全長外螺紋，全長外螺紋與質(zhì)量塊的圓形鋼板中心圓孔的全長內(nèi)螺紋配合連接，連接圓筒的長度大于整體的質(zhì)量塊總厚度，用于連接調(diào)節(jié)用質(zhì)量塊。

本發(fā)明的有益效果是：

1、 本發(fā)明采用全裝配式制作工藝，可采用預制標準化部件，因此加工方便、周期短、體積小且成本較低；

2、 本發(fā)明質(zhì)量塊可通過帶螺紋連接圓筒增加數(shù)量，且可通過旋轉(zhuǎn)豎向彈簧調(diào)節(jié)其剛度，因此現(xiàn)場調(diào)試時所需操作空間小，調(diào)頻操作方便。

3、 本發(fā)明通過在圓筒柱與質(zhì)量塊的接觸面上采用無粘結(jié)材料，保證質(zhì)量塊在四個圓筒柱的側(cè)向約束下保持豎向運動，避免采用導向桿，經(jīng)濟性更好。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的全裝配式調(diào)頻質(zhì)量阻尼器結(jié)構主剖視圖；

圖2為圖1中沿A-A剖視圖；

圖3為底板結(jié)構主剖視圖；

圖4為圖3的俯視圖；

圖5為豎向調(diào)頻質(zhì)量阻尼器系統(tǒng)示意圖；

圖6為水平調(diào)頻質(zhì)量阻尼器系統(tǒng)示意圖。

具體實施方式

下面本發(fā)明將結(jié)合附圖中的實施例作進一步描述：

如圖1至圖4所示，本發(fā)明包括質(zhì)量塊1?調(diào)節(jié)用質(zhì)量塊2?連接圓筒3?豎向彈簧4、帶螺紋連接件5?阻尼元件6?底板7?圓筒柱8?頂板9和無粘結(jié)材料層10。

若干個質(zhì)量塊1通過連接圓筒3連接成一整體，整體的質(zhì)量塊1通過阻尼元件6和豎向彈簧4連接底板7，且阻尼元件6位于連接圓筒3的內(nèi)部，阻尼元件6一端與上端的質(zhì)量塊1螺栓連接，另一端與底板7螺栓連接；上端的質(zhì)量塊1與底板7之間均布有數(shù)根豎向彈簧4，且豎向彈簧4兩端分別通過帶螺紋連接件5螺旋固定在上端的質(zhì)量塊1和底板7上，帶螺紋連接件5的螺紋尺寸與豎向彈簧4的螺旋尺寸相適配，通過旋轉(zhuǎn)帶螺紋連接件5來改變豎向彈簧4的有效圈數(shù)，用于調(diào)節(jié)豎向彈簧4的剛度；整體的質(zhì)量塊1外圓周上均布有導向槽，并通過導向槽與固定在底板7和頂板9之間的圓管柱8導向滑動連接。

頂板9通過四根圓管柱8與下部底板7螺栓連接，頂板9與質(zhì)量塊1的間距以及底板7與質(zhì)量塊1的間距需大于整體的質(zhì)量塊1在正常工作狀態(tài)下的最大行程。

圓筒柱8與整體的質(zhì)量塊1之間接觸導向面設有無粘結(jié)材料層10。

質(zhì)量塊1由開孔圓形鋼板組成，圓形鋼板中心設置有一定數(shù)量和直徑的圓孔，圓孔直徑大于阻尼元件和豎向彈簧的直徑，該圓孔內(nèi)沿板厚方向設有全長內(nèi)螺紋，并通過全長內(nèi)螺紋與連接圓筒3連接成一個質(zhì)量塊整體，質(zhì)量塊1內(nèi)部同時開有一定數(shù)量的豎向圓孔，圓孔內(nèi)布置豎向彈簧4，質(zhì)量塊1支承在豎向彈簧4上。

連接圓筒外徑與質(zhì)量塊內(nèi)部相應的圓孔直徑相同，沿外圓柱面設有全長外螺紋，全長外螺紋與質(zhì)量塊1的圓形鋼板中心圓孔的全長內(nèi)螺紋配合連接，連接圓筒的長度大于整體的質(zhì)量塊1總厚度，用于連接調(diào)節(jié)用質(zhì)量塊。

質(zhì)量塊1通過連接圓筒3連接成整體，并可根據(jù)需要添加調(diào)節(jié)用質(zhì)量塊2,質(zhì)量1與連接圓筒3、調(diào)節(jié)用質(zhì)量塊2與連接圓筒3之間均采用螺紋拼接方式。

豎向彈簧4通過帶螺紋連接件5旋轉(zhuǎn)固定在質(zhì)量塊1和底板7上，帶螺紋連接件5螺紋尺寸均與豎向彈簧4上的螺旋配套，帶螺紋連接件5與底板7連接后仍可通過底板7下部的螺栓進行轉(zhuǎn)動。阻尼元件6位于連接圓筒3的內(nèi)部，阻尼元件6一端與質(zhì)量塊1螺栓連接，另一端再與底板7螺栓連接。

頂板9通過四根圓管柱8與下部底板7螺栓連接而與質(zhì)量塊1、阻尼元件6和豎向彈簧4不相連。頂板9與質(zhì)量塊1的間距以及底板7與質(zhì)量塊1的間距需滿足大于質(zhì)量塊1在正常工作狀態(tài)下可能發(fā)生的最大行程要求。質(zhì)量塊1的最大行程由設計人員根據(jù)結(jié)構的彈性時程分析得到，根據(jù)時程分析結(jié)果可得到質(zhì)量塊的最大位移。為保證本發(fā)明的調(diào)頻質(zhì)量阻尼器在質(zhì)量塊最大位移時仍正常工作，以及避免質(zhì)量塊在最大運動位移時撞到頂板或底板，而造成頂板或底板的破壞，因此頂板9與質(zhì)量塊1的間距以及底板7與質(zhì)量塊1的間距需大于質(zhì)量塊1在正常工作狀態(tài)下可能發(fā)生的最大行程要求。

本發(fā)明的工作原理：

本發(fā)明通過采用螺栓連接和螺紋拼接的構造措施，實現(xiàn)調(diào)頻質(zhì)量阻尼器的全裝配式制作工藝。其中，質(zhì)量塊通過帶螺紋連接圓筒和圓形鋼板連接成整體，而且連接圓筒剩余一段長度，可用于現(xiàn)場調(diào)試時增加額外質(zhì)量塊；豎向彈簧通過帶螺紋連接件旋轉(zhuǎn)固定在質(zhì)量塊和底板上，螺紋尺寸均與彈簧配套，帶螺紋連接件與底板連接后仍可通過底板下部的螺栓進行轉(zhuǎn)動，從而改變豎向彈簧的有效圈數(shù)，起到調(diào)節(jié)其剛度的效果。另外，通過在圓筒柱與質(zhì)量塊的接觸面上采用無粘結(jié)材料，保證質(zhì)量塊在四個圓筒柱的側(cè)向約束下保持豎向運動，起到導向桿的作用。

本發(fā)明的阻尼器的使用過程：

調(diào)頻質(zhì)量阻尼器系統(tǒng)（Tuned Mass Damper簡稱TMD）是結(jié)構被動減震控制體系的一種，它由主結(jié)構和附加在主結(jié)構上的子結(jié)構組成，該子結(jié)構包含質(zhì)量、支撐系統(tǒng)（彈簧和阻尼器），且一般懸掛或支撐在結(jié)構上。

TMD系統(tǒng)的工作機理是“以動制動”，即以一個質(zhì)量塊的運動來控制或削弱另一個質(zhì)量塊的運動，通過調(diào)整TMD系統(tǒng)的動力特性，使其自振頻率盡量接近主結(jié)構的基本頻率或激勵頻率，當主結(jié)構受到外界荷載激勵作用而振動時，TMD系統(tǒng)就會產(chǎn)生一個與主結(jié)構振動方向相反的慣性力作用在主結(jié)構上，從而使主結(jié)構的振動反應衰減并受到控制。一般根據(jù)減振方向的不同，可分為豎向TMD和水平TMD，分別如圖5和6所示。