一种可主动调节阻尼系数和振动频率的调频质量阻尼器

摘要

本发明涉及建筑减震技术领域，且公开了一种可主动调节阻尼系数和振动频率的调频质量阻尼器。本发明包括构成调频质量阻尼器主体的顶板、底板和质量块，所述质量块设置于顶板和底板之间并和顶板固定，以及质量块上设有能主动监测振动变化并由此来调节阻尼系数的调节机构一，所述顶板和底板之间设有能主动监测振动变化并由此来调节振动频率的调节机构二，所述顶板和底板之间设置控制运动方向的导向杆。本发明设有能主动监测振动变化并由此来调节阻尼系数、振动频率，以应对建筑结构在生命周期内因荷载变化和构件老化等因素而产生结构参数改变。

说明书

技术领域

本发明涉及建筑减震技术领域，具体为一种可主动调节阻尼系数和振动频率的调频质量阻尼器。

背景技术

为了控制大跨度楼盖在人行激励荷载作用下的竖向振动，经常会采用调频质量阻尼器。通过调频质量阻尼器与主体结构间的相互作用，可实现能量从主体结构向调频质量阻尼器中的耗能装置转移，达到减小主体结构振动的目的。

目前建筑工程上主要采用被动式调频质量阻尼器，也就是一但调频质量阻尼器安装并调试完成后，调频质量阻尼器的质量、频率和阻尼系数在建筑物的生命周期内是固定不变的。但是建筑物在生命周期内随着荷载的变化以及构件的老化等会导致结构参数如刚度的变化，因此结构对调频质量阻尼器的参数需求是动态化的。基于此现状发明了一种可主动调节阻尼系数和振动频率的调频质量阻尼器，使调频质量阻尼器的性能实时适应结构参数的变化。

发明内容

本发明为解决上述现有技术所存在的技术问题，提供一种可主动调节阻尼系数和振动频率的调频质量阻尼器。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：一种可主动调节阻尼系数和振动频率的调频质量阻尼器，包括构成调频质量阻尼器主体的顶板、底板和质量块，所述质量块设置于顶板和底板之间并和顶板固定，以及质量块上设有能主动监测振动变化并由此来调节阻尼系数的调节机构一，所述顶板和底板之间设有能主动监测振动变化并由此来调节振动频率的调节机构二，所述顶板和底板之间设置控制运动方向的导向杆。

优选的，所述导向杆上设有限位环。

优选的，所述调节机构一包括导体板、第一软铁、第一导线、直流电源、第一电流控制器和传感器，所述第一导线从直流电源的正极开始连接，并缠绕第一软铁，然后将第一电流控制器串联，最终连接至直流电源的负极，所述第一电流控制器和传感器电性连接，所述第一软铁安装在质量块上，所述导体板分别位于在第一软铁产生在磁极方向的两侧，并留有间隙

优选的，所述调节机构二包括第二软铁、第三软铁、第二导线、直流电源、第二电流控制器和传感器，所述第二软铁安装在顶板上，所述第三软铁安装在底板上，均位于质量块的两侧，所述第二导线从直流电源的正极开始连接，并依次缠绕左侧第二软铁、第三软铁以及右侧第三软铁、第二软铁，然后将第二电流控制器串联，最终连接至直流电源的负极，所述第二导线在每侧第二软铁和第三软铁的缠绕方向不同，所述第一电流控制器和传感器电性连接。

优选的，所述调节机构一和调节机构二的电路并联，采用同一个直流电源和传感器。

优选的，单个所述第二软铁和第三软铁的高度和不大于限位环底面到底板顶面的距离。

本发明的有益效果：本发明利用传感器监测结构的振动反应，然后根据实时的振动反应通过控制电路中电流大小来调节通电线圈产生磁场的大小，同时生成的磁场用于电涡流耗能装置，也用于同性磁极产生排斥力而作为调频质量阻尼器的刚度元件，进而实时控制调频质量阻尼器的阻尼系数和振动频率，以应对建筑结构在生命周期内因荷载变化和构件老化等因素而产生结构参数改变。

附图说明

图1为本发明的结构示意简图。

图2为本发明的系统控制回路图。

图中：1、顶板；2、底板；3、质量块；4、导向杆；5、限位环；6、导体板；7、第一软铁；8、第二软铁；9、第三软铁；10、直流电源；11、第一导线；12、第二导线；13、传感器；14、第一电流控制器；15、第二电流控制器。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：一种可主动调节阻尼系数和振动频率的调频质量阻尼器，如图1-图2所示，包括构成调频质量阻尼器主体的顶板、底板和质量块，所述质量块设置于顶板和底板之间并和顶板固定，以及质量块上设有能主动监测振动变化并由此来调节阻尼系数的调节机构一，所述顶板和底板之间设有能主动监测振动变化并由此来调节振动频率的调节机构二，所述顶板和底板之间设置控制运动方向的导向杆，所述导向杆上设有限位环，所述底板与主体结构固定连接，所述导向杆与底板固定连接，所述导向杆上安装有限位环，所述顶板上开通孔穿入导向杆，初始不通电时，顶板放置在限位环上。

所述调节机构一包括导体板、第一软铁、第一导线、直流电源、第一电流控制器和传感器，所述第一导线从直流电源的正极开始连接，并缠绕第一软铁，然后将第一电流控制器串联，最终连接至直流电源的负极，所述第一电流控制器和传感器电性连接，所述第一软铁安装在质量块上，所述导体板分别位于在第一软铁产生在磁极方向的两侧，并留有间隙。通过传感器监测结构的振动反应，然后根据实时的振动反应通过第一电流控制器改变电阻值来调节电流大小，从而调节通电线圈产生磁场的大小，从而调节阻尼系数。

优选的，所述调节机构二包括第二软铁、第三软铁、第二导线、直流电源、第二电流控制器和传感器，所述第二软铁安装在顶板上，所述第三软铁安装在底板上，均位于质量块的两侧，所述第二导线从直流电源的正极开始连接，并依次缠绕左侧第二软铁、第三软铁以及右侧第三软铁、第二软铁，然后将第二电流控制器串联，最终连接至直流电源的负极，所述第二导线在每侧第二软铁和第三软铁的缠绕方向不同，所述第一电流控制器和传感器电性连接。通过传感器监测结构的振动反应，然后根据实时的振动反应通过第二电流控制器改变电阻值来调节电流大小，从而调节通电线圈产生磁场的大小，从而改变振动频率。

所述调节机构一和调节机构二的电路并联，采用同一个直流电源和传感器。

单个所述第二软铁和第三软铁的高度和不大于限位环底面到底板顶面的距离。

所述传感器安装在结构振动处，测量结构在外部激励下发生的振动反应，并将数据反馈至第一电流控制器和第二电流控制器，所述第一电流控制器和第二电流控制器按照设定的主动控制算法，实时调节电流控制器中的电阻值，从而控制电路中的电流。控制电路中电流大小可以调节通电线圈产生磁场的大小，同时生成的磁场用于电涡流耗能装置（即调节机构一），也用于同性磁极产生排斥力而作为调频质量阻尼器的刚度元件（即调节机构二），进而实时控制调频质量阻尼器的阻尼系数和振动频率，以应对建筑结构在生命周期内因荷载变化和构件老化等因素而产生结构参数改变。

工作原理：当监测得到的结构振动加速度增大时，调低第一电流控制器中的电阻，使电涡流阻尼系数提高，进而提高调频质量阻尼器的耗能能力，以此降低结构振动加速度，使结构的振动峰值加速度控制在合理的区间；当监测得到的结构基频升高时，调低第二电流控制器中的电阻，以此升高调频质量阻尼器的振动频率，反之则调高电阻。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。