本實用新型涉及一種阻尼器，尤其涉及一種粘彈性碰撞調諧質量阻尼器，主要用于高層建筑、高聳結構和橋塔結構的振動控制領域。

背景技術：

隨著建筑技術的發展，高層建筑越來越普遍，高層建筑雖然能夠有效的節約土地資源，但是在地震/風荷載作用下，高層建筑結構容易產生較大的振動，振動不僅影響人們的舒適度也將對結構的壽命和安全帶來較大隱患，因此對高層結構在地震/風荷載下的振動控制顯得尤為主要。

調諧質量阻尼器(Tuned Mass Damper，簡稱TMD)是一種傳統的減振裝置，因原理簡單明了，成本較低等原因得到了較廣泛應用。但隨著建筑結構減振要求的提高和TMD的不斷推廣，TMD存在的問題也日益凸顯:(1)空間要求嚴苛。TMD主要減振原理是諧振效應，這要求振子要有足夠大的運動空間，這將導致空間的巨大浪費有時甚至無法實現。(2)調諧頻帶窄。諧振效應決定了TMD雖然在激勵頻率與結構頻率完全一致時的減振效果非常理想，但即使激勵頻率偏離結構頻率少許，TMD的減振效果將大幅下降，因此調諧頻帶十分窄小。而且一旦頻率偏離較大，TMD將發生強烈的負作用。(3)附加阻尼器昂貴。使用附加阻尼雖然可以消除外激勵頻率偏離過大時產生的負作用，但由于TMD工作時，質量塊做的是較長時間的大位移擺動，這就要求阻尼器必須是可連續工作的大功率阻尼器，這種阻尼器價格昂貴，使得TMD價格優勢不再。而且，附加阻尼并不能拓寬TMD的調諧帶寬，通常，外激勵頻率離主結構頻率10％之后，TMD已經失效。

碰撞作用會導致構件破壞，但一方面，碰撞將產生較大的碰撞力，這種碰撞力也可以為振動控制系統提供較大的控制力；另一方面，碰撞作用過程中的能量耗散現象可以被利用，在結構的振動控制系統中，可以通過碰撞作用實現能量的耗散。

粘彈性物質具有良好的吸能效應，并且能夠有效的緩沖碰撞發生邊界上的沖擊作用。還可以通過松弛和蠕變等特有性質使得材料在受多次碰撞之后仍然保持良好的緩沖效果和吸能性。

把粘彈性附加于TMD之后，質量塊與粘彈性物質發生粘彈性碰撞，這種粘彈性碰撞將為結構提供強大的振動控制力，并且賦予結構較好的能量耗散能力。

技術實現要素：

本實用新型的目的是為了提高傳統TMD的減振效果，并解決傳統其存在空間要求嚴苛、調諧頻帶過窄以及附加阻尼器昂貴等問題而提供一種粘彈性碰撞調諧質量阻尼器。

本實用新型的目的是這樣實現的：在底板上設置有運動軌道，質量塊通過底部設置的滾動支撐安裝在運動軌道中，在底板的兩端對稱設置有TMD限位擋板，質量塊的兩端對稱設置有粘彈性碰撞裝置，每個粘彈性碰撞裝置可拆卸式的安裝在底板上，每個粘彈性碰撞裝置包括粘彈性限位擋板以及設置在粘彈性限位擋板上的粘彈性碰撞材料，每個TMD限位擋板上安裝有至少兩個彈簧和至少兩個阻尼器，每個彈簧的端部穿過粘彈性碰撞裝置上設置的通孔后與質量塊連接，每個阻尼器的端部也穿過粘彈性碰撞裝置上設置的對應的通孔后與質量塊連接。

本實用新型還包括這樣一些結構特征：

1.粘彈性碰撞材料的等效彈性模量不大于1×10⁷Pa。

與現有技術相比，本實用新型的有益效果是：本實用新型在傳統的TMD上安裝了由粘彈性碰撞材料和粘彈性碰撞限位擋板組成的粘彈性碰撞裝置。對粘彈性碰撞裝置設置合理的碰撞預留間隙和碰撞材料，在獲得良好減振效果的同時節約阻尼器的安裝空間并降低其成本。通過諧振力和質量塊與粘彈性碰撞裝置發生碰撞作用產生的碰撞力來共同提供控制力,并且通過碰撞來實現被控結構的快速耗散，該實用新型主要用于高層建筑、高聳結構和橋塔結構的振動控制領域。1)一方面利用碰撞里來加強振動控制力，進而提高其效率，另一方面利用碰撞過程中的能量消耗來的加快能量耗散，從而可以獲得比TMD更好的振動控制效果。2)質量塊的運動被有效限制，因而安裝空間要求和阻尼器成本都將下降。2)粘彈性碰撞調諧質量阻尼器減振控制力由調諧力和碰撞力組成，并且在荷載較大情況下碰撞力占主導部分，減振原理不再是單純的諧振原理，其調諧減振頻帶將大大被拓寬。5)本實用新型本實用新型中粘彈性碰撞材料4的材質和厚度、碰撞限位擋板3的安裝位置均可根據實際情況調整，對不同結構、不同控制要求有更好的適用性。

附圖說明

圖1是本發明的整體結構示意圖；

圖2是本發明的俯視方向的結構示意圖；

圖3是本發明的碰撞材料與粘彈性碰撞限位擋板的安裝示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖與具體實施方式對本實用新型作進一步詳細描述。

結合圖1至圖3，本實用新型涉及一種粘彈性碰撞調諧質量阻尼器(Pounding Tuned Mass Damper，簡稱PTMD)，包括TMD限位擋板1、底板2、粘彈性碰撞限位擋板3、粘彈性碰撞材料4、彈簧5、阻尼器6、質量塊7、滾動支承8和運動軌道9，一對TMD限位擋板6分別與安裝底板8兩端固結，也即TMD限位擋板1與安裝底板2之間的連接方式為焊接，不可拆卸更換；一對粘彈性碰撞限位擋板3分別與安裝底板8采取螺栓連接，底板2沿運動軌道方向上左右對稱設置了4排每排3個共計24個安裝螺孔，可以通過改變碰撞限位裝置安裝位置來調節預留碰撞間隙δ的大小。粘彈性碰撞材料4通過螺栓連接安裝于粘彈性碰撞限位擋板3之上，兩者共同組成粘彈性碰撞裝置。所述的彈簧5和附加阻尼器6穿過粘彈性碰撞裝置上的預留孔在質量塊7兩側對稱布置。并且一端安裝于TMD限位擋板1，一端安裝于質量塊7，為保證質量塊7在水平方向上的穩定性，每側彈簧和附加阻尼器的數量要大于2。以每側具有兩個彈簧和兩個阻尼器為例：每個粘彈性碰撞裝置開取4孔，每側的彈簧3、阻尼器1各一對分別穿過設置的孔將質量塊7與TMD限位擋板1相連，彈簧和阻尼器的數目也可根據需要設置，此時只要碰撞裝置開取對應數量的孔即可。質量塊通過滾動支承8安置于安裝底板2上的運動軌道9中，并可沿軌道運動。碰撞材料4采用等效模量小于1×10⁷Pa的粘彈性材料。粘彈性碰撞材料4和粘彈性碰撞限位擋板3通過螺栓緊固件連接，并且是可拆卸的，可以根據實際需求選擇不同材質和厚度的粘彈性碰撞材料，也即這樣的設置使得粘彈性碰撞材料4可更換和維護，所述的粘彈性碰撞限位擋板3通過螺栓對稱安裝于所述的安裝底板2左右兩邊的安裝螺孔，由于有4排螺孔，實際操作中，安裝位置將根據被控結構的動力特性和設防要求進行合理選擇。也即底板2與粘彈性碰撞限位擋板3之間的安裝是可拆卸的，通過改變碰撞限位擋板3的安裝位置調節碰撞間隙δ(粘彈性碰撞材料4與質量塊7之間的預留間隙δ)的大小，也即可根據被控結構和外激勵的動力學特性調節預留間隙δ。

當本實用新型受到水平地震荷載或風荷載作用，即在外激勵作用下，當質量塊與主結構(底板2)相對位移小于δ，無碰撞，PTMD實質上是TMD，通過諧振效應提供控制力；當地震荷載/風荷載較大，結構反應強烈，一旦質量塊與主結構相對位移超過該值，質量塊與粘彈性碰撞裝置發生碰撞，一方面碰撞將產生與結構運動方向相反的控制力，從而抑制結構的振動；另一方面碰撞作用將耗散結構的機械能，從而獲得理想的控制效果。再者質量塊7的運動被限制在粘彈性碰撞限位擋板之間，既節約了安裝空間又可降低阻尼器成本。也即控制力由諧振力和碰撞產生的碰撞力組成，并且碰撞作用將加快被控結構的能量耗散。PTMD是一種既能有效利諧振原理又能利用碰撞作用提供控制力的并且通過碰撞作用快速耗散被控結構機械能的新型結構減振裝置,減振效率比傳統TMD有大幅提升，有效頻率帶寬被拓寬的同時節約了安裝空間，降低了成本。

本實用新型的具體實施過程如下：將該粘彈性碰撞調諧質量阻尼器安裝在被控結構上，當被控結構受到風或/和地震作用時，被控結構和質量塊7都將發生振動，但是兩者運動方向相反。若風或/和地震作用較小，質量塊與被控結構的相對位移小于δ，質量塊7與粘彈性碰撞裝置之間不發生碰撞，PTMD通過諧振力來提供控制力達到減振效果；若風或/和地震作用較大，被控結構和質量塊7運動劇烈，兩者的相對位移一旦超過或等于δ，質量塊7將與粘彈性碰撞裝置發生碰撞作用，一方面，碰撞將產生與被控結構運動方向相反的碰撞力，該控制力與諧振力共同組成控制力，并且要遠大于同等條件下無碰撞裝置的傳統TMD,因而具有更高的減振效率；另一方面，碰撞作用將耗散能量，被控結構的機械能將被快速消耗，粘彈性碰撞調諧質量阻尼器的減振效率將會進一步提升。

質量塊的運動空間被限制在了粘彈性碰撞限位擋板之間，質量塊不再做大位移擺動，這將節約安裝空間并降低阻尼要求進而降低成本。