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申请/专利权人：浙江大学;中建钢构有限公司

摘要：本发明公开了一种能够显著减小弹簧静伸长量的低频竖向减振调谐质量阻尼器，阻尼器包括：顶部安装钢板以及固定在顶部安装钢板上的螺旋弹簧和工作缸，工作缸底部栓接下钢板，工作缸内部安装折形钢板、质量块和运动导杆，折形钢板底部安装螺旋弹簧，上钢板底部和下钢板顶部安装防撞装置。本发明阻尼器可以显著减小低频竖向减振调谐质量阻尼器的弹簧静伸长量，克服现有低频竖向减振调谐质量阻尼器占用空间大、安装成本高的缺点，同时避免因弹簧较大静伸长量引起的性能退化问题。

主权项：1.一种低频竖向减振调谐质量阻尼器，其特征在于：包括上钢板以及固定在上钢板上的螺旋弹簧和工作缸，所述工作缸底部栓接下钢板，所述工作缸内部安装折形钢板、质量块和运动导杆，所述折形钢板底部安装螺旋弹簧，所述上钢板底部和下钢板顶部安装防撞装置；折形钢板将工作缸内工作空间分割为上下两部分，折形钢板通过中部螺旋弹簧与上钢板相连，质量块通过边侧螺旋弹簧与折形钢板相连；折形钢板与上钢板之间安装竖向耗能元件；折形钢板与质量块之间安装竖向耗能元件；运动导杆根据功能与位置分为两类，位于折形钢板两侧的运动导杆为边侧运动导杆，贯穿螺旋弹簧和折形钢板；位于折形钢板中部的运动导杆为中部运动导杆，贯穿折形钢板、螺旋弹簧和质量块；静止状态下，螺旋弹簧在质量块自身重力的作用下自然伸长，边侧螺旋弹簧与中部螺旋弹簧通过折形钢板进行串联，由于折形钢板上下表面存在高差，使得螺旋弹簧静伸长量得到缩减，缩减长度等于折形钢板上下表面高差。

全文数据：一种能够显著减小弹簧静伸长量的低频竖向减振调谐质量阻尼器技术领域本发明涉及阻尼减振技术领域，具体地涉及一种可显著减小弹簧静伸长量的低频竖向减振调谐质量阻尼器。背景技术调谐质量阻尼器TMD是一种传统的减振装置，早期用于机械设备的减振，70年代后期逐渐应用于建筑结构领域的振动控制。TMD包含三个关键要素，质量单元、刚度单元和阻尼单元。通过将TMD自振频率调谐至结构主振频率附近，使得TMD在与主结构共振过程中，通过质量单元的振动和阻尼单元的耗能吸收主结构动能，从而实现结构减振的目的。调谐质量阻尼器在低频条件下容易出现弹簧静伸长量过大的问题，通过理论推导可知，调谐频率0.5Hz的调谐质量阻尼器的静伸长量可达1m。过大的静伸长量将增加调谐质量阻尼器安装空间，提高安装成本，且易引起弹簧性能的退化。当前就缩减弹簧静伸长量的研究较少，主要集中于通过主动或半主动控制的方式调整调谐质量阻尼器的刚度，获得较大的静力刚度，以减小弹簧静伸长量。因此提出一种设计简单、原理清晰的被动控制改进方法，通过优化调谐质量阻尼器的构造，解决低频条件下弹簧静伸长量过大的问题，很有必要且有广泛的应用前景。发明内容本发明的目的是提供一种设计简单、原理清晰的低频竖向减振调谐质量阻尼器，该调谐质量阻尼器能够避免低频条件下弹簧静伸长量过大的问题，节省阻尼器安装空间和安装成本，减缓阻尼器性能退化，提高阻尼器长期性能。为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：一种低频竖向减振调谐质量阻尼器，包括：顶部安装钢板以及固定在顶部安装钢板上的螺旋弹簧和工作缸，所述工作缸底部栓接下钢板，所述工作缸内部安装折形钢板、质量块和运动导杆，所述折形钢板底部安装螺旋弹簧，所述上钢板底部和下钢板顶部安装防撞装置；所述折形钢板将工作缸内工作空间分割为上下两部分，上部分为折形钢板通过螺旋弹簧与上钢板相连，下部分为质量块通过螺旋弹簧与折形钢板相连；进一步的，折形钢板与上钢板之间安装竖向耗能元件；折形钢板与质量块之间安装竖向耗能元件；所述运动导杆根据功能与位置分为两类，位于折形钢板两侧的运动导杆为边侧运动导杆，贯穿螺旋弹簧和折形钢板；位于折形钢板中部的运动导杆为中部运动导杆，贯穿折形钢板、螺旋弹簧和质量块；具体的，中部运动导杆底端与下钢板顶部的间距小于质量块高度的二分之一，边侧运动导杆底端与下钢板顶部的间距小于质量块高度与折形板高度之差；进一步的，质量块和折形钢板预留运动导杆穿插孔道；具体的，质量块的材料选择密度较大的合金材料；具体的，防撞装置由构造钢板和粘弹性材料组合而成；所述下钢板与工作缸之间栓接连接。本发明的低频竖向减振调谐质量阻尼器减振原理如下：静止状态下，弹簧在质量块自身重力的作用下自然伸长，边侧弹簧与中部弹簧通过折形板进行串联，由于折形板上下表面存在高差，使得弹簧静伸长量得到缩减，缩减长度等于折形板上下表面高差。当主控结构振动时，调谐质量阻尼器进入工作状态，质量块与折形板均随主结构的振动而振动，将主结构的动能转移至调谐质量阻尼器，同时由于耗能元件的作用，部分能量得以耗散。当调谐质量阻尼器振幅过大时，质量块底部与折形板顶部将与安装于上下钢板的防撞装置碰撞，通过耗能与弹性回弹，避免阻尼器破坏。本发明的创新点体现如下：针对竖向低频调谐质量阻尼器静伸长量过大的问题，提出一种设计简单、原理清晰的被动控制改进方法，通过优化调谐质量阻尼器的构造，减小低频条件下弹簧静伸长量，节省调谐质量阻尼器的安装空间和安装成本，避免因弹簧较大静伸长量引起的性能退化问题。附图说明图1为发明低频竖向减振调谐质量阻尼器的结构示意图。图2为发明低频竖向减振调谐质量阻尼器的横向剖面图。图3为低频竖向减振调谐质量阻尼器的其它形式之一的结构示意图。图4为低频竖向减振调谐质量阻尼器的其它形式之而的结构示意图。图5为低频竖向减振调谐质量阻尼器的其它形式之三的结构示意图。其中，1、顶部安装钢板上钢板；2、底部安装钢板下钢板；3、折形板；4、工作缸；5、边侧运动导杆；6、中部运动导杆；7、质量块；8、边侧弹簧；9、中部弹簧；10、耗能元件；11、防撞装置。实施例下面结合说明书附图和具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。如图1-2所示，本发明一种能够显著减小弹簧静伸长量的低频竖向减振调谐质量阻尼器，包括顶部安装钢板1以及固定在顶部安装钢板上的边侧运动导杆5、中部运动导杆6、边侧螺旋弹簧8和工作缸4。具体的，边侧运动导杆共4根，中部运动导杆共4根，运动导杆长度应满足调谐质量阻尼器最大冲程要求；边侧螺旋弹簧共4根；工作缸4为四周密闭形式。工作缸4内，折形钢板3通过边侧螺旋弹簧8与上钢板1相连，质量块7通过中部螺旋弹簧9与折形钢板3相连。具体的，折形钢板3和质量块7均设置预留孔道，使得边侧运动导杆5和中部运动导杆6能够平滑穿过折形钢板3和质量块7；折形钢板3的高度根据实际情况进行设计，用以控制调谐质量阻尼器的静伸长量的减小值。工作缸4内，折形钢板3与上钢板1之间，折形钢板3与质量块7之间分别安装耗能元件10。工作缸4底部与下钢板2通过螺栓连接。上钢板1底部与下钢板2顶部安装防撞装置，减轻冲程超限情况下折形钢板3和质量块7对上钢板1和下钢板2的冲击。通过调整折形钢板3的形式和布置方式，可以得到基于本发明基本构思的低频竖向减振调谐质量阻尼器的其它形式。如图3所示，基于本发明的弹簧静伸长量缩减原理，改变折形板的开口方向，同样可以实现缩减弹簧静伸长量的目的。在图1折形板形式的基础上，叠加2层甚至多层折形板，可以进一步缩减弹簧静伸长量，如图4所示。在图3折形板形式的基础上，叠加2层甚至多层折形板，可以进一步缩减弹簧伸长量，如图5所示。本发明阻尼器可以显著减小低频竖向减振调谐质量阻尼器的弹簧静伸长量，克服现有低频竖向减振调谐质量阻尼器占用空间大、安装成本高的缺点，同时避免因弹簧较大静伸长量引起的性能退化问题。上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。在不改变本发明基本构思的情况下，任何其它等同技术特征的变换或修改，都应属于本发明权利要求的保护范围。

权利要求：1.一种能够显著减小弹簧静伸长量的低频竖向减振调谐质量阻尼器，其特征在于：包括：顶部安装钢板以及固定在顶部安装钢板上的螺旋弹簧和工作缸，所述工作缸底部栓接下钢板，所述工作缸内部安装折形钢板、质量块和运动导杆，所述折形钢板底部安装螺旋弹簧，所述上钢板底部和下钢板顶部安装防撞装置。2.根据权利要求1所述的低频竖向减振调谐质量阻尼器，其特征在于：折形钢板将工作缸内工作空间分割为上下两部分，上部分为折形钢板通过螺旋弹簧与上钢板相连，下部分为质量块通过螺旋弹簧与折形钢板相连。3.根据权利要求2所述的低频竖向减振调谐质量阻尼器，其特征在于：折形钢板与上钢板之间安装竖向耗能元件；折形钢板与质量块之间安装竖向耗能元件。4.根据权利要求1所述的低频竖向减振调谐质量阻尼器，其特征在于：运动导杆根据功能与位置分为两类，位于折形钢板两侧的运动导杆为边侧运动导杆，贯穿螺旋弹簧和折形钢板；位于折形钢板中部的运动导杆为中部运动导杆，贯穿折形钢板、螺旋弹簧和质量块。5.根据权利要求3所述的低频竖向减振调谐质量阻尼器，其特征在于：中部运动导杆底端与下钢板顶部的间距小于质量块高度的二分之一，边侧运动导杆底端与下钢板顶部的间距小于质量块高度与折形板高度之差。6.根据权利要求3所述的低频竖向减振调谐质量阻尼器，其特征在于：质量块和折形钢板预留运动导杆穿插孔道。7.根据权利要求1所述的低频竖向减振调谐质量阻尼器，其特征在于：质量块的材料选择密度较大的合金材料。8.根据权利要求1所述的低频竖向减振调谐质量阻尼器，其特征在于：防撞装置由构造钢板和粘弹性材料组合而成。9.根据权利要求1所述的低频竖向减振调谐质量阻尼器，其特征在于：下钢板与工作缸之间栓接连接。

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