调谐质量阻尼器的结构组成

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调谐质量阻尼器的结构组成

在众多的被动控制装置中,调谐质量阻尼器是较早在建筑结构中应用的控制装置,是种经典的同时也是比较可靠、成熟的动力吸振装置。调谐质量阻尼器主要由弹簧、阻尼器和质量块组成,其工作原理是利用质量块的惯性力或主动控制力达到共振吸能、减少结构反应的目的。调谐质量阻尼器有悬挂式和支撑式两种。对于被动调谐质量阻尼器来说,最重要的部件是质量块、弹簧系统和支撑系统。

(1)质量块

调谐质量阻尼器主要是利用质量块与结构相对运动时产生的惯性力对结构发生的作用达到减少结构反应的目的,因此调谐质量阻尼器质量块是重要部件之一。它可以利用建筑物已有的水箱、混凝土块、装铅的钢箱或者环绕在结构外部的装铅钢圈和环形水箱。一般而言质量块越大,减振效果越好。但在实际工程中,质量块的大小有一定的

限制,调谐质量阻尼器与主体结构的质量比一般在0.005-0.03之间。

(2)弹簧系统

弹簧系统的作用是调整调谐质量阻尼器自振频率,使之与结构的受控自振频率接近达到最优或近优调谐状态,实现对结构反应的最好控制。弹簧系统可用普通螺旋弹簧,也可用气动弹簧。一般来说,对高层建筑,其弹簧沿结构的纵横两个方向都要安装。

(3)阻尼系统

阻尼系统的作用是为调谐质量阻尼器提供阻尼,使之有足够的减振效果。选择阻尼系统的参数时必须考虑两方面:一要使结构地震反应减小;二要使质量块的运动即冲程控制在一定范围内。阻尼器通常采用油压阻尼器,它可以通过调节活塞面积和油的粘滞度来控制阻尼值。阻尼器一般应与弹簧系统配对设置。

(4)质量块支撑系统

对于悬吊式调频质量阻尼器,其质量块支撑系统就是悬吊的挂钩,挂钩与质量块之间摩擦很小,质量块可以自由晃动,这种支撑系统设计比较简单,也不需要附加设备来保证质量块的运动灵敏度。而对于支撑式调频质量阻尼器,由于质量块直接支撑在结构上,因此为了保证质量块运动的灵敏度,必须使质量块支撑系统摩擦阻力很小,这就使得这种系统的做法复杂了。此时这种系统可由数个在钢板上滑动的液压千斤顶组成,也可在质量块与支撑钢板之间增设油压膜。当然最好的途径是用混合控制方法来克服质量块滑动的摩阻力。