本發明涉及一種減振阻尼器，具體地說，是涉及一種全裝配式調頻質量阻尼器。

背景技術：

調頻質量阻尼器是結構被動減振控制體系的一種，它由主結構和附加在主結構上的子結構組成，該子結構包含質量系統、支撐系統（彈簧和阻尼器），且一般懸掛或支撐在結構上。

調頻質量阻尼器的工作機理是“以動制動”，即以一個質量塊的運動來控制或削弱另一個質量塊的運動，通過調整動力特性，使其自振頻率盡量接近主結構的基本頻率或激勵頻率，當主結構受到外界荷載激勵作用而振動時，調頻質量阻尼器就會產生一個與主結構振動方向相反的慣性力作用在主結構上，從而使主結構的振動反應衰減并受到控制。

現有的調頻質量阻尼器存在兩大問題。一是質量塊的制作，由于有一些調頻質量阻尼器采用型鋼混凝土塊作為質量塊，因此制作周期長且產品體積大，受安裝空間限制，而另外一些雖然采用一定數量鋼板作為質量塊，但是需采用焊接將鋼板連接成一個整體，因此施工工序多、加工成本較高，而且由于只能在鋼板外側施焊，因此對其外觀質量也有一定的影響；二是目前已有的調頻質量阻尼器雖然可調節，但是現場操作比較困難，例如對于某些人行天橋工程中，調頻質量阻尼器是在成橋后在天橋的鋼箱梁中進行現場調試的，當鋼箱梁高度較小時，現場通過增加（減少）彈簧或者增加質量塊來進行調頻幾乎是不可操作的。

因此，基于上述難題，需要設計一種改進的全裝配式調頻質量阻尼器，不但加工方便、制作周期短、體積小且成本較低，同時現場調試所需空間小，調頻操作方便，不受現場空間的限制。

技術實現要素：

本發明的目的在于解決上述難題，提出一種改進的全裝配式調頻質量阻尼器，該阻尼器不但加工方便、制作周期短、體積小且成本較低，同時現場調試所需空間小，調頻操作方便，不受現場空間的限制。

本發明的技術方案是：一種全裝配式調頻質量阻尼器，包括質量塊?連接圓筒?豎向彈簧、帶螺紋連接件?阻尼元件?底板?圓筒柱?頂板，若干個質量塊通過連接圓筒連接成一整體，整體的質量塊通過阻尼元件和豎向彈簧連接底板，且阻尼元件位于連接圓筒的內部，阻尼元件一端與上端的質量塊螺栓連接，另一端與底板螺栓連接；上端的質量塊與底板之間均布有數根豎向彈簧，且豎向彈簧兩端分別通過帶螺紋連接件螺旋固定在上端的質量塊和底板上，帶螺紋連接件的螺紋尺寸與豎向彈簧的螺旋尺寸相適配，通過旋轉帶螺紋連接件來改變豎向彈簧的有效圈數，用于調節豎向彈簧的剛度；整體的質量塊外圓周上均布有導向槽，并通過導向槽與固定在底板和頂板之間的圓管柱導向滑動連接。

整體的質量塊通過連接圓筒連接調節用質量塊,調節用質量塊與連接圓筒之間通過螺紋連接。

頂板通過四根圓管柱與下部底板螺栓連接，頂板與質量塊的間距需大于整體的質量塊在正常工作狀態下的最大行程。

圓筒柱與整體的質量塊之間接觸導向面設有無粘結材料層。

質量塊由開孔圓形鋼板組成，圓形鋼板中心設置有若干直徑不同的圓孔，圓孔直徑大于阻尼元件和豎向彈簧的直徑，該圓孔內沿板厚方向設有全長內螺紋，并通過全長內螺紋與連接圓筒連接成一個質量塊整體，質量塊內部同時開有一定數量的豎向圓孔，圓孔內布置豎向彈簧，質量塊支承在豎向彈簧上。

連接圓筒外徑與質量塊內部相應的圓孔直徑相同，沿外圓柱面設有全長外螺紋，全長外螺紋與質量塊的圓形鋼板中心圓孔的全長內螺紋配合連接，連接圓筒的長度大于整體的質量塊總厚度，用于連接調節用質量塊。

本發明的有益效果是：

1、 本發明采用全裝配式制作工藝，可采用預制標準化部件，因此加工方便、周期短、體積小且成本較低；

2、 本發明質量塊可通過帶螺紋連接圓筒增加數量，且可通過旋轉豎向彈簧調節其剛度，因此現場調試時所需操作空間小，調頻操作方便。

3、 本發明通過在圓筒柱與質量塊的接觸面上采用無粘結材料，保證質量塊在四個圓筒柱的側向約束下保持豎向運動，避免采用導向桿，經濟性更好。

附圖說明

圖1為本發明的全裝配式調頻質量阻尼器結構主剖視圖；

圖2為圖1中沿A-A剖視圖；

圖3為底板結構主剖視圖；

圖4為圖3的俯視圖；

圖5為豎向調頻質量阻尼器系統示意圖；

圖6為水平調頻質量阻尼器系統示意圖。

具體實施方式

下面本發明將結合附圖中的實施例作進一步描述：

如圖1至圖4所示，本發明包括質量塊1?調節用質量塊2?連接圓筒3?豎向彈簧4、帶螺紋連接件5?阻尼元件6?底板7?圓筒柱8?頂板9和無粘結材料層10。

若干個質量塊1通過連接圓筒3連接成一整體，整體的質量塊1通過阻尼元件6和豎向彈簧4連接底板7，且阻尼元件6位于連接圓筒3的內部，阻尼元件6一端與上端的質量塊1螺栓連接，另一端與底板7螺栓連接；上端的質量塊1與底板7之間均布有數根豎向彈簧4，且豎向彈簧4兩端分別通過帶螺紋連接件5螺旋固定在上端的質量塊1和底板7上，帶螺紋連接件5的螺紋尺寸與豎向彈簧4的螺旋尺寸相適配，通過旋轉帶螺紋連接件5來改變豎向彈簧4的有效圈數，用于調節豎向彈簧4的剛度；整體的質量塊1外圓周上均布有導向槽，并通過導向槽與固定在底板7和頂板9之間的圓管柱8導向滑動連接。

頂板9通過四根圓管柱8與下部底板7螺栓連接，頂板9與質量塊1的間距以及底板7與質量塊1的間距需大于整體的質量塊1在正常工作狀態下的最大行程。

圓筒柱8與整體的質量塊1之間接觸導向面設有無粘結材料層10。

質量塊1由開孔圓形鋼板組成，圓形鋼板中心設置有一定數量和直徑的圓孔，圓孔直徑大于阻尼元件和豎向彈簧的直徑，該圓孔內沿板厚方向設有全長內螺紋，并通過全長內螺紋與連接圓筒3連接成一個質量塊整體，質量塊1內部同時開有一定數量的豎向圓孔，圓孔內布置豎向彈簧4，質量塊1支承在豎向彈簧4上。

連接圓筒外徑與質量塊內部相應的圓孔直徑相同，沿外圓柱面設有全長外螺紋，全長外螺紋與質量塊1的圓形鋼板中心圓孔的全長內螺紋配合連接，連接圓筒的長度大于整體的質量塊1總厚度，用于連接調節用質量塊。

質量塊1通過連接圓筒3連接成整體，并可根據需要添加調節用質量塊2,質量1與連接圓筒3、調節用質量塊2與連接圓筒3之間均采用螺紋拼接方式。

豎向彈簧4通過帶螺紋連接件5旋轉固定在質量塊1和底板7上，帶螺紋連接件5螺紋尺寸均與豎向彈簧4上的螺旋配套，帶螺紋連接件5與底板7連接后仍可通過底板7下部的螺栓進行轉動。阻尼元件6位于連接圓筒3的內部，阻尼元件6一端與質量塊1螺栓連接，另一端再與底板7螺栓連接。

頂板9通過四根圓管柱8與下部底板7螺栓連接而與質量塊1、阻尼元件6和豎向彈簧4不相連。頂板9與質量塊1的間距以及底板7與質量塊1的間距需滿足大于質量塊1在正常工作狀態下可能發生的最大行程要求。質量塊1的最大行程由設計人員根據結構的彈性時程分析得到，根據時程分析結果可得到質量塊的最大位移。為保證本發明的調頻質量阻尼器在質量塊最大位移時仍正常工作，以及避免質量塊在最大運動位移時撞到頂板或底板，而造成頂板或底板的破壞，因此頂板9與質量塊1的間距以及底板7與質量塊1的間距需大于質量塊1在正常工作狀態下可能發生的最大行程要求。

本發明的工作原理：

本發明通過采用螺栓連接和螺紋拼接的構造措施，實現調頻質量阻尼器的全裝配式制作工藝。其中，質量塊通過帶螺紋連接圓筒和圓形鋼板連接成整體，而且連接圓筒剩余一段長度，可用于現場調試時增加額外質量塊；豎向彈簧通過帶螺紋連接件旋轉固定在質量塊和底板上，螺紋尺寸均與彈簧配套，帶螺紋連接件與底板連接后仍可通過底板下部的螺栓進行轉動，從而改變豎向彈簧的有效圈數，起到調節其剛度的效果。另外，通過在圓筒柱與質量塊的接觸面上采用無粘結材料，保證質量塊在四個圓筒柱的側向約束下保持豎向運動，起到導向桿的作用。

本發明的阻尼器的使用過程：

調頻質量阻尼器系統（Tuned Mass Damper簡稱TMD）是結構被動減震控制體系的一種，它由主結構和附加在主結構上的子結構組成，該子結構包含質量、支撐系統（彈簧和阻尼器），且一般懸掛或支撐在結構上。

TMD系統的工作機理是“以動制動”，即以一個質量塊的運動來控制或削弱另一個質量塊的運動，通過調整TMD系統的動力特性，使其自振頻率盡量接近主結構的基本頻率或激勵頻率，當主結構受到外界荷載激勵作用而振動時，TMD系統就會產生一個與主結構振動方向相反的慣性力作用在主結構上，從而使主結構的振動反應衰減并受到控制。一般根據減振方向的不同，可分為豎向TMD和水平TMD，分別如圖5和6所示。