全装配式调频质量阻尼器的制作方法

本发明涉及一种减振阻尼器，具体地说，是涉及一种全装配式调频质量阻尼器。

背景技术：

调频质量阻尼器是结构被动减振控制体系的一种，它由主结构和附加在主结构上的子结构组成，该子结构包含质量系统、支撑系统（弹簧和阻尼器），且一般悬挂或支撑在结构上。

调频质量阻尼器的工作机理是“以动制动”，即以一个质量块的运动来控制或削弱另一个质量块的运动，通过调整动力特性，使其自振频率尽量接近主结构的基本频率或激励频率，当主结构受到外界荷载激励作用而振动时，调频质量阻尼器就会产生一个与主结构振动方向相反的惯性力作用在主结构上，从而使主结构的振动反应衰减并受到控制。

现有的调频质量阻尼器存在两大问题。一是质量块的制作，由于有一些调频质量阻尼器采用型钢混凝土块作为质量块，因此制作周期长且产品体积大，受安装空间限制，而另外一些虽然采用一定数量钢板作为质量块，但是需采用焊接将钢板连接成一个整体，因此施工工序多、加工成本较高，而且由于只能在钢板外侧施焊，因此对其外观质量也有一定的影响；二是目前已有的调频质量阻尼器虽然可调节，但是现场操作比较困难，例如对于某些人行天桥工程中，调频质量阻尼器是在成桥后在天桥的钢箱梁中进行现场调试的，当钢箱梁高度较小时，现场通过增加（减少）弹簧或者增加质量块来进行调频几乎是不可操作的。

因此，基于上述难题，需要设计一种改进的全装配式调频质量阻尼器，不但加工方便、制作周期短、体积小且成本较低，同时现场调试所需空间小，调频操作方便，不受现场空间的限制。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决上述难题，提出一种改进的全装配式调频质量阻尼器，该阻尼器不但加工方便、制作周期短、体积小且成本较低，同时现场调试所需空间小，调频操作方便，不受现场空间的限制。

本发明的技术方案是：一种全装配式调频质量阻尼器，包括质量块､连接圆筒､竖向弹簧、带螺纹连接件､阻尼元件､底板､圆筒柱､顶板，若干个质量块通过连接圆筒连接成一整体，整体的质量块通过阻尼元件和竖向弹簧连接底板，且阻尼元件位于连接圆筒的内部，阻尼元件一端与上端的质量块螺栓连接，另一端与底板螺栓连接；上端的质量块与底板之间均布有数根竖向弹簧，且竖向弹簧两端分别通过带螺纹连接件螺旋固定在上端的质量块和底板上，带螺纹连接件的螺纹尺寸与竖向弹簧的螺旋尺寸相适配，通过旋转带螺纹连接件来改变竖向弹簧的有效圈数，用于调节竖向弹簧的刚度；整体的质量块外圆周上均布有导向槽，并通过导向槽与固定在底板和顶板之间的圆管柱导向滑动连接。

整体的质量块通过连接圆筒连接调节用质量块,调节用质量块与连接圆筒之间通过螺纹连接。

顶板通过四根圆管柱与下部底板螺栓连接，顶板与质量块的间距需大于整体的质量块在正常工作状态下的最大行程。

圆筒柱与整体的质量块之间接触导向面设有无粘结材料层。

质量块由开孔圆形钢板组成，圆形钢板中心设置有若干直径不同的圆孔，圆孔直径大于阻尼元件和竖向弹簧的直径，该圆孔内沿板厚方向设有全长内螺纹，并通过全长内螺纹与连接圆筒连接成一个质量块整体，质量块内部同时开有一定数量的竖向圆孔，圆孔内布置竖向弹簧，质量块支承在竖向弹簧上。

连接圆筒外径与质量块内部相应的圆孔直径相同，沿外圆柱面设有全长外螺纹，全长外螺纹与质量块的圆形钢板中心圆孔的全长内螺纹配合连接，连接圆筒的长度大于整体的质量块总厚度，用于连接调节用质量块。

本发明的有益效果是：

1、 本发明采用全装配式制作工艺，可采用预制标准化部件，因此加工方便、周期短、体积小且成本较低；

2、 本发明质量块可通过带螺纹连接圆筒增加数量，且可通过旋转竖向弹簧调节其刚度，因此现场调试时所需操作空间小，调频操作方便。

3、 本发明通过在圆筒柱与质量块的接触面上采用无粘结材料，保证质量块在四个圆筒柱的侧向约束下保持竖向运动，避免采用导向杆，经济性更好。

附图说明

图1为本发明的全装配式调频质量阻尼器结构主剖视图；

图2为图1中沿A-A剖视图；

图3为底板结构主剖视图；

图4为图3的俯视图；

图5为竖向调频质量阻尼器系统示意图；

图6为水平调频质量阻尼器系统示意图。

具体实施方式

下面本发明将结合附图中的实施例作进一步描述：

如图1至图4所示，本发明包括质量块1､调节用质量块2､连接圆筒3､竖向弹簧4、带螺纹连接件5､阻尼元件6､底板7､圆筒柱8､顶板9和无粘结材料层10。

若干个质量块1通过连接圆筒3连接成一整体，整体的质量块1通过阻尼元件6和竖向弹簧4连接底板7，且阻尼元件6位于连接圆筒3的内部，阻尼元件6一端与上端的质量块1螺栓连接，另一端与底板7螺栓连接；上端的质量块1与底板7之间均布有数根竖向弹簧4，且竖向弹簧4两端分别通过带螺纹连接件5螺旋固定在上端的质量块1和底板7上，带螺纹连接件5的螺纹尺寸与竖向弹簧4的螺旋尺寸相适配，通过旋转带螺纹连接件5来改变竖向弹簧4的有效圈数，用于调节竖向弹簧4的刚度；整体的质量块1外圆周上均布有导向槽，并通过导向槽与固定在底板7和顶板9之间的圆管柱8导向滑动连接。

顶板9通过四根圆管柱8与下部底板7螺栓连接，顶板9与质量块1的间距以及底板7与质量块1的间距需大于整体的质量块1在正常工作状态下的最大行程。

圆筒柱8与整体的质量块1之间接触导向面设有无粘结材料层10。

质量块1由开孔圆形钢板组成，圆形钢板中心设置有一定数量和直径的圆孔，圆孔直径大于阻尼元件和竖向弹簧的直径，该圆孔内沿板厚方向设有全长内螺纹，并通过全长内螺纹与连接圆筒3连接成一个质量块整体，质量块1内部同时开有一定数量的竖向圆孔，圆孔内布置竖向弹簧4，质量块1支承在竖向弹簧4上。

连接圆筒外径与质量块内部相应的圆孔直径相同，沿外圆柱面设有全长外螺纹，全长外螺纹与质量块1的圆形钢板中心圆孔的全长内螺纹配合连接，连接圆筒的长度大于整体的质量块1总厚度，用于连接调节用质量块。

质量块1通过连接圆筒3连接成整体，并可根据需要添加调节用质量块2,质量1与连接圆筒3、调节用质量块2与连接圆筒3之间均采用螺纹拼接方式。

竖向弹簧4通过带螺纹连接件5旋转固定在质量块1和底板7上，带螺纹连接件5螺纹尺寸均与竖向弹簧4上的螺旋配套，带螺纹连接件5与底板7连接后仍可通过底板7下部的螺栓进行转动。阻尼元件6位于连接圆筒3的内部，阻尼元件6一端与质量块1螺栓连接，另一端再与底板7螺栓连接。

顶板9通过四根圆管柱8与下部底板7螺栓连接而与质量块1、阻尼元件6和竖向弹簧4不相连。顶板9与质量块1的间距以及底板7与质量块1的间距需满足大于质量块1在正常工作状态下可能发生的最大行程要求。质量块1的最大行程由设计人员根据结构的弹性时程分析得到，根据时程分析结果可得到质量块的最大位移。为保证本发明的调频质量阻尼器在质量块最大位移时仍正常工作，以及避免质量块在最大运动位移时撞到顶板或底板，而造成顶板或底板的破坏，因此顶板9与质量块1的间距以及底板7与质量块1的间距需大于质量块1在正常工作状态下可能发生的最大行程要求。

本发明的工作原理：

本发明通过采用螺栓连接和螺纹拼接的构造措施，实现调频质量阻尼器的全装配式制作工艺。其中，质量块通过带螺纹连接圆筒和圆形钢板连接成整体，而且连接圆筒剩余一段长度，可用于现场调试时增加额外质量块；竖向弹簧通过带螺纹连接件旋转固定在质量块和底板上，螺纹尺寸均与弹簧配套，带螺纹连接件与底板连接后仍可通过底板下部的螺栓进行转动，从而改变竖向弹簧的有效圈数，起到调节其刚度的效果。另外，通过在圆筒柱与质量块的接触面上采用无粘结材料，保证质量块在四个圆筒柱的侧向约束下保持竖向运动，起到导向杆的作用。

本发明的阻尼器的使用过程：

调频质量阻尼器系统（Tuned Mass Damper简称TMD）是结构被动减震控制体系的一种，它由主结构和附加在主结构上的子结构组成，该子结构包含质量、支撑系统（弹簧和阻尼器），且一般悬挂或支撑在结构上。

TMD系统的工作机理是“以动制动”，即以一个质量块的运动来控制或削弱另一个质量块的运动，通过调整TMD系统的动力特性，使其自振频率尽量接近主结构的基本频率或激励频率，当主结构受到外界荷载激励作用而振动时，TMD系统就会产生一个与主结构振动方向相反的惯性力作用在主结构上，从而使主结构的振动反应衰减并受到控制。一般根据减振方向的不同，可分为竖向TMD和水平TMD，分别如图5和6所示。