本發(fā)明屬于土木工程技術(shù)領(lǐng)域，具體地講，是涉及一種自適應(yīng)調(diào)諧質(zhì)量阻尼器。

背景技術(shù)：

調(diào)諧質(zhì)量阻尼器作為一種減振措施具有對原結(jié)構(gòu)改動較小、安裝簡單、減振效果顯著且造價低的特點，因此，在國內(nèi)外土木工程結(jié)構(gòu)中得到了廣泛的應(yīng)用，如：臺北101大廈和上海環(huán)球金融中心等高聳建筑上均有使用。

通常建筑結(jié)構(gòu)自身的頻率在不同的使用狀況下會發(fā)生變化，導(dǎo)致調(diào)諧質(zhì)量阻尼器與建筑結(jié)構(gòu)的頻率不一致，影響調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的減振效果。當(dāng)調(diào)諧質(zhì)量阻尼器自身的特性如粘滯阻尼器的退化、彈簧銹蝕時，或當(dāng)調(diào)諧質(zhì)量阻尼器采用建筑結(jié)構(gòu)的某一構(gòu)件作為其質(zhì)量塊，構(gòu)件質(zhì)量發(fā)生變化時，都會影響調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的減振效果。另外，建筑結(jié)構(gòu)在設(shè)計時的頻率估計值與實際的自振頻率存在一定的差異，荷載激勵的不確定性激發(fā)建筑結(jié)構(gòu)不同階數(shù)的振型等因素也會影響調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的控制效果，而不良的減振控制會直接影響高層建筑的舒適度，嚴(yán)重時甚至影響建筑的安全性。這就要求單擺調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的頻率能夠隨實際頻率的變化而變化，但是傳統(tǒng)的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器一經(jīng)安裝其頻率就固定，具有對頻率的調(diào)諧不敏感的缺點，無法滿足實際需求。

因此，設(shè)計一種調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，能夠根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的實際頻率或自身的實際使用狀況實時調(diào)節(jié)自身頻率至與建筑結(jié)構(gòu)的頻率相近，實現(xiàn)自適應(yīng)精確控制，從而達到良好的減振效果，就具有十分重要的意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種自適應(yīng)調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷，能夠?qū)崟r調(diào)節(jié)自身頻率與建筑結(jié)構(gòu)的頻率相近，實現(xiàn)自適應(yīng)精確控制，從而達到良好的減振效果。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種自適應(yīng)調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，包括供調(diào)節(jié)質(zhì)量裝置、彈簧組、固定質(zhì)量塊、可變質(zhì)量塊、阻尼棒、硅油槽和控制所述自適應(yīng)調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的伺服控制系統(tǒng)，其中：

所述彈簧組的底端與所述供調(diào)節(jié)質(zhì)量裝置的頂部相連接，所述彈簧組的頂端與所述固定質(zhì)量塊的底部相連接，所述可變質(zhì)量塊固定設(shè)置于所述固定質(zhì)量塊的頂部，所述可變質(zhì)量塊和所述固定質(zhì)量塊的中心開有阻尼棒槽道；

所述硅油槽設(shè)置于所述供調(diào)節(jié)質(zhì)量裝置的頂面中心，所述阻尼棒的上端穿設(shè)于所述阻尼棒槽道內(nèi)，下端插入所述硅油槽內(nèi)；

所述可變質(zhì)量塊和供調(diào)節(jié)質(zhì)量裝置的主體為可充入固體或液體的容器，所述可變質(zhì)量塊和供調(diào)節(jié)質(zhì)量裝置所需的質(zhì)量由固體或液體充入容器內(nèi)部來提供。

所述供調(diào)節(jié)質(zhì)量裝置的底部具有向外的凹臺面，所述伺服控制系統(tǒng)包括設(shè)置于所述可變質(zhì)量塊的頂部的第一加速度傳感器，設(shè)置于所述凹臺面上的第二加速度傳感器，接收所述第一加速度傳感器和所述第二加速度傳感器信號的單片機系統(tǒng)和用于改變所述可變質(zhì)量塊的質(zhì)量的驅(qū)動系統(tǒng)。

所述可變質(zhì)量塊的底部與所述固定質(zhì)量塊固定連接，所述阻尼棒的頂端通過轉(zhuǎn)動螺母固定在所述可變質(zhì)量塊上。

進一步地，所述彈簧組由若干根彈簧組成，豎向支撐上部的所述可變質(zhì)量塊和固定質(zhì)量塊。

進一步地，所述固體為沙、礦石中的任何一種。

進一步地，所述液體為水、油、鹽液中的任何一種。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益技術(shù)效果：

本發(fā)明的自適應(yīng)調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，可變質(zhì)量塊和供調(diào)節(jié)質(zhì)量裝置的質(zhì)量可通過伺服控制系統(tǒng)進行實時調(diào)節(jié)，從而能夠?qū)崟r調(diào)節(jié)調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的頻率至與建筑結(jié)構(gòu)的頻率附近，實現(xiàn)調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的自適應(yīng)精確控制，達到良好的減振效果，同時具有安裝簡單、操作便捷的特點。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的自適應(yīng)調(diào)諧質(zhì)量阻尼器主視圖。

圖2是本發(fā)明的自適應(yīng)調(diào)諧質(zhì)量阻尼器俯視圖。

圖3是圖2的A-A剖面圖。

圖中標(biāo)號：1-可變質(zhì)量塊、2-固定質(zhì)量塊、3-彈簧組、4-阻尼棒、5-阻尼棒槽道、6-單片機系統(tǒng)、7-驅(qū)動系統(tǒng)、8-第一加速度傳感器、9-第二加速度傳感器、10-供調(diào)節(jié)質(zhì)量裝置、11-硅油槽、12-轉(zhuǎn)動螺母、13-伺服控制系統(tǒng)、14-凹臺面。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細說明。

如圖1至圖3所示，本發(fā)明的自適應(yīng)調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，包括供調(diào)節(jié)質(zhì)量裝置10、彈簧組3、固定質(zhì)量塊2、可變質(zhì)量塊1、阻尼棒4、硅油槽11和控制所述自適應(yīng)調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的伺服控制系統(tǒng)13，其中：

所述彈簧組3的底端與所述供調(diào)節(jié)質(zhì)量裝置10的頂部相連接，所述彈簧組3的頂端與所述固定質(zhì)量塊2的底部相連接，所述可變質(zhì)量塊1固定設(shè)置于所述固定質(zhì)量塊2的頂部，所述可變質(zhì)量塊1和所述固定質(zhì)量塊2的中心開有阻尼棒槽道5；

所述硅油槽11設(shè)置于所述供調(diào)節(jié)質(zhì)量裝置10的頂面中心，所述阻尼棒4的上端穿設(shè)于所述阻尼棒槽道5內(nèi)，下端插入所述硅油槽11內(nèi)；當(dāng)所述可變質(zhì)量塊1和固定質(zhì)量塊2做豎向振動時，所述阻尼棒4在所述硅油槽11內(nèi)發(fā)生相對運動，通過所述阻尼棒4與硅油之間的摩擦提供阻尼，幫助耗能，從而實現(xiàn)減振。

所述可變質(zhì)量塊1和供調(diào)節(jié)質(zhì)量裝置10的主體為可充入固體或液體的容器，所述可變質(zhì)量塊1和供調(diào)節(jié)質(zhì)量裝置10所需的質(zhì)量由固體(例如：沙子、礦石)或液體(例如：水、油或鹽液)充入容器內(nèi)部來提供。

所述供調(diào)節(jié)質(zhì)量裝置10的底部具有向外的凹臺面14，所述伺服控制系統(tǒng)13包括設(shè)置于所述可變質(zhì)量塊1的頂部的第一加速度傳感器8，設(shè)置于所述凹臺面14上的第二加速度傳感器9，接收所述第一加速度傳感器8和所述第二加速度傳感器9信號的單片機系統(tǒng)6和用于改變所述可變質(zhì)量塊1的質(zhì)量的驅(qū)動系統(tǒng)7。

所述可變質(zhì)量塊1的底部與所述固定質(zhì)量塊2固定連接，所述阻尼棒4的頂端通過轉(zhuǎn)動螺母12固定在所述可變質(zhì)量塊1上。

進一步地，由圖2所示，所述彈簧組3由4根彈簧組成，豎向支撐上部的所述可變質(zhì)量塊1和固定質(zhì)量塊2，所述彈簧組3的彈簧根數(shù)、材料、幾何參數(shù)等分別根據(jù)實際剛度需要來確定。

進一步地，所述可變質(zhì)量塊1、固定質(zhì)量塊2和供調(diào)節(jié)質(zhì)量裝置10的材料、形狀、幾何參數(shù)等分別根據(jù)實際建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和調(diào)幅范圍需要來確定。

進一步地，所述硅油槽11的尺寸以及硅油液面的高度，阻尼棒4的尺寸等根據(jù)實際建筑結(jié)構(gòu)，通過設(shè)計或?qū)嶒灚@得。

進一步地，所述驅(qū)動系統(tǒng)7的具體形式由可變質(zhì)量的形式和調(diào)幅范圍需要來確定。

結(jié)合上述的自適應(yīng)調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的具體結(jié)構(gòu)和附圖，本發(fā)明的使用方法如下：

1)、安裝本發(fā)明自適應(yīng)調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，往供調(diào)節(jié)質(zhì)量裝置10中加入適量的固體或液體，使所述供調(diào)節(jié)質(zhì)量裝置10達到一定的質(zhì)量；往所述可變質(zhì)量塊1的內(nèi)部加入適量的固體或液體，調(diào)節(jié)自適應(yīng)調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的頻率至與建筑結(jié)構(gòu)的頻率接近。

2)、當(dāng)自適應(yīng)調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的頻率與建筑結(jié)構(gòu)的頻率不一致時，所述第一加速度傳感器8和第二加速度傳感器9分別檢測阻尼器的豎向加速度，所述單片機系統(tǒng)6接收來自建筑結(jié)構(gòu)及所述第一加速度傳感器8和所述第二加速度傳感器9的信號，經(jīng)過分析處理后控制驅(qū)動系統(tǒng)7動作，從所述供調(diào)節(jié)質(zhì)量裝置10內(nèi)抽出一部分固體或液體至可變質(zhì)量塊1內(nèi)，或者從所述可變質(zhì)量塊1內(nèi)抽出一部分固體或液體至所述供調(diào)節(jié)質(zhì)量裝置10內(nèi)，直至達到所述單片機系統(tǒng)6中預(yù)設(shè)的可變質(zhì)量塊1加速度和固定質(zhì)量塊2加速度的比值要求時停止調(diào)節(jié)，此時阻尼器自振頻率在建筑結(jié)構(gòu)頻率附近，從而實現(xiàn)所述可變質(zhì)量塊1的質(zhì)量的實時控制，進而實現(xiàn)自適應(yīng)調(diào)諧質(zhì)量阻尼器頻率的實時控制。

以上對本發(fā)明的具體實施例進行了詳細描述，但其只作為范例，本發(fā)明并不限制于以上描述的具體實施例。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，任何對該實用進行的等同修改和替代也都在本發(fā)明的范疇之中。因此，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍下所作的均等變換和修改，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍內(nèi)。