一體式孔隙耗能環形調諧質量阻尼器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于土木工程結構振動控制裝置技術領域，本發明涉及一種用于自立式高聳結構的一體式孔隙耗能環形調諧質量阻尼器。
[0002]
【背景技術】
[0003]自立式高聳結構是社會生產生活中廣泛應用的結構形式，隨著國民經濟的不斷發展，風力發電塔、自立式輸電線塔、高聳煙囪等結構逐漸增多，并且越來越往高柔方向發展。由于斷面往往為圓形或近似圓形的多邊形，細長的結構形式使得它們極易發生渦激共振，從而使其長期處于往復應力的工作狀態，從而在未達到其極限荷載的情況下，就極有可能發生疲勞損傷導致的破壞，造成極大的經濟損失。目前，調諧質量阻尼器(Tuned MassDamper, TMD)已成功地應用于控制這類結構的風振響應，并逐漸成為最有效的手段之一。
[0004]常用于這類結構的調諧質量阻尼器主要有懸吊式、支承式和圓球式等。由于結構特點的限制，這些TMD往往質量塊小巧、調頻方式為彈簧或懸吊、阻尼形式為摩擦和粘滯兩類。然而，摩擦耗能常常發生卡殼不工作的情況，粘滯阻尼器又必須有足夠的空間，過大的空間往往使得自立式高聳結構局部迎風面積增大，同時不利于安裝。因此，開發一種更穩定、高效、耐久且更易安裝的小體積新型TMD減振裝置對于調諧質量減振技術在該類結構中的推廣應用具有一定的意義。
[0005]
【發明內容】
[0006]要解決的技術問題:本發明的目的是開發一種阻尼形式合理、所需空間小、耐久性好、施工方便的一體式孔隙耗能環形調諧質量阻尼器，該阻尼器由于將質量構件、剛度構件與阻尼構件在一個較小的空間內合理地整合在一起，極大地減小了 TMD所需空間，且各個方向性能相同，對于風荷載引起的不同方向(順風向和橫風向)的振動均具有較好的減振效果，同時，由于采用將質量塊、彈簧等元件密封于阻尼器之中，該TMD在復雜環境條件下具有較好的可靠性和耐久性。
[0007]技術方案:
本發明公開了一體式孔隙耗能環形調諧質量阻尼器，包括外加勁板、TMD外殼、可調彈簧、質量活塞、粘滯流體、隔板、密封滑動板、內加勁梁；所述的TMD外殼包括上蓋板、下蓋板、外擋板、內擋板；所述的可調彈簧包括彈簧圈、伸縮導桿、調節螺栓、彈簧節點；所述的質量活塞包括活塞體、阻尼孔；所述的隔板包括內隔板、外隔板；所述的密封滑動板包括外密封滑動板、內密封滑動板；所述的調諧質量阻尼器通過TMD外殼與自立式高聳結構連接；可調彈簧通過水平向鉸接的彈簧節點與質量活塞和TMD外殼相連；TMD外殼與質量活塞、隔板共同構成的腔體內充滿粘滯流體；外密封滑動板、內密封滑動板能夠相互滑動。
[0008]所述的一體式孔隙耗能環形調諧質量阻尼器，TMD外殼與質量活塞同軸，所述的調諧質量阻尼器下半部的內隔板和外隔板與下蓋板連接，所述的調諧質量阻尼器上半部的內隔板和外隔板與上蓋板連接。
[0009]所述的一體式孔隙耗能環形調諧質量阻尼器，內密封滑動板與質量活塞連接。
[0010]所述的一體式孔隙耗能環形調諧質量阻尼器，質量活塞放置于下隔板上；上蓋板位于質量活塞頂部。
[0011]所述的一體式孔隙耗能環形調諧質量阻尼器，所述的調諧質量阻尼器下半部的外密封滑動板與隔板連接。
[0012]所述的一體式孔隙耗能環形調諧質量阻尼器，通過彈簧節點將可調彈簧與內加勁梁連接。
[0013]所述的一體式孔隙耗能環形調諧質量阻尼器，質量活塞提供質量，可調彈簧提供剛度，慣性力引起質量活塞滑動，從而使得粘滯流體流經阻尼孔產生所需的阻尼。
[0014]所述的一體式孔隙耗能環形調諧質量阻尼器，可調彈簧中通過去除或增加彈簧圈之間的調節螺栓，可改變彈簧的剛度，從而控制TMD的剛度。
[0015]所述的一體式孔隙耗能環形調諧質量阻尼器，阻尼孔內壁采用普通光滑型、螺旋型、或條紋紋理型形式。
[0016]阻尼器內擋板與自立式高聳結構外側緊密貼合，采用焊接連接或螺栓連接的形式，保證阻尼器與結構之間不發生碰撞，且具有較好的傳力性能。質量活塞與可調彈簧在水平面內完全鉸接，并與上/下蓋板滑動接觸；可調彈簧與內/外擋板同樣在水平面內完全鉸接；內/外隔板與上/下蓋板焊接連接，并做防漏處理；密封滑動板由兩塊環形鋼板組成，兩者接觸部位做防漏和滑動面處理；若需更小的空間，也可采用圖5所示的單彈簧TMD腔體。
[0017]其主要原理是:質量活塞提供質量，可調彈簧提供剛度，粘滯流體流經阻尼孔從而提供必要的阻尼。當結構受風荷載等動力荷載發生振動時，在慣性力的作用下，經過設計的阻尼器的質量活塞發生往復運動，從而擠壓粘滯流體使得其通過阻尼孔發生流動。由于流體流經孔隙，產生了由流體粘度引起的沿程損失導致的摩擦阻尼和孔縮引起的局部損失阻尼，從而提供了 TMD所需的阻尼。
[0018]有益效果:
本發明的一體式孔隙耗能環形調諧質量阻尼器具有構造簡單、體積小、耐久性好、阻尼輸出穩定高效等優點。由于質量活塞兼具了一般TMD中質量塊和粘滯阻尼器中活塞的功能，使得TMD所需空間有較大程度的減小，且TMD采用環形輪廓，從而特別適合于風力發電塔、自立式輸電線塔、高聳煙囪、高桿路燈等自立式高聳結構；采用了封閉式設計，滿足功能的同時，保證了 TMD不受惡劣氣候的影響，從而可用于各種地區，并提高了 TMD的耐久性及其功能輸出的穩定性；相較于其他已有的封閉式TMD，采用了孔隙耗能的方法提供阻尼，從而有可能為TMD提供更有效、更穩定的阻尼特性；應用了可調節彈簧作為剛度元件，使得能夠在TMD安裝前，根據結構實際測得的動力特性，對TMD的調諧頻率進行調整，從而達到最優控制的目的。總之，該阻尼器能夠在較小的空間需求下，有效抑制結構風振響應、穩定耗散振動能量，從而減小結構風致疲勞損傷的可能性，可廣泛應用于自立式高聳結構的振動控制。
【附圖說明】
[0019]圖1是本發明的剖面結構示意圖。
[0020]圖2是本發明的A-A剖面結構示意圖。
[0021]圖3是本發明的B-B剖面結構示意圖。
[0022]圖4是本發明的彈簧對TMD腔體細節示意圖。
[0023]圖5是本發明的單彈簧TMD腔體細節示意圖。
[0024]以上圖中有:自立式高聳結構I ;外加勁板2 ;TMD外殼3 ;可調彈簧4 ;質量活塞5 ；粘滯流體6 ;隔板7 ;密封滑動板8 ;內加勁梁9 ;上蓋板31 ;下蓋板32 ;外擋板33 ;內擋板34 ;彈簧圈41 ;伸縮導桿42 ;調節螺栓43 ;彈簧節點44 ;活塞體51 ;阻尼孔52 ;內隔板71 ；外隔板72 ;外密封滑動板81 ;