一种减振用半主动阻尼器的制作方法

本申请涉及建筑结构半主动控制的，尤其是涉及一种减振用半主动阻尼器。

背景技术：

1、风荷载和地震作用下，高层高耸建筑结构的侧向变形控制十分困难，该问题得到了相关专家的广泛重视。经过大量的实践证实，质量调谐阻尼器(后简称阻尼器)对于建筑结构来说是一种非常有效的减振控制装置，通过对侧向刚度、质量块及阻尼参数进行合理的设定，可以极大的减小结构的侧向振动，并能减小结构承受的水平剪力。

2、现有的建筑结构中，阻尼器的控制形式主要包括主动控制、被动控制以及半主动控制。其中，半主动控制属于参数控制，利用控制机构来主动调节结构的内部参数，使结构始终处于最优的状态。半主动控制与主动控制相比，不需要大量的外部输入力，只需要少量的外部输入力来驱动实施作用力的驱动器，尽可能主动利用结构振动响应过程中的相对变形和速度，来实现最优控制。

3、由于半主动控制兼具被动控制简单易行与经济性的优点，因此现在对半主动阻尼器于建筑结构中的应用这一方面的研究的热度也越来越高，且半主动阻尼器对建筑结构的减振效果仍具有较大的提升空间。

技术实现思路

1、本申请提供一种减振用半主动阻尼器，能够及时对建筑结构的振动做出反应，且对建筑结构的减振效果显著提高。

2、本申请提供一种减振用半主动阻尼器，采用如下的技术方案：

3、一种减振用半主动阻尼器，设置于建筑结构上且靠近所述建筑结构的顶部，包括质量块、摆绳、磁场装置以及监测装置，所述摆绳位于所述质量块的上方，所述质量块通过所述摆绳于所述建筑结构上吊装，且所述质量块具有磁性；所述磁场装置包括磁场发生件以及第一驱动件，所述磁场发生件围合形成磁场空间，所述质量块位于所述磁场空间中；所述磁场发生件于所述磁场空间中沿水平方向生成磁场，所述第一驱动件驱使所述磁场发生件围绕所述质量块转动，所述磁场发生件转动改变磁场方向；所述监测装置于所述建筑结构上监测振动方向以及振动强度，所述监测装置与所述磁场发生件以及所述第一驱动件均信号连接。

4、通过采用上述技术方案，当监控装置未运行工作时，建筑结构的顶部受风荷载或地震作用发生振动后，质量块将通过摆绳发生摆动，且一段时间后，质量块的摆动方向将与建筑结构受振动位移方向相反，质量块能够抑制建筑结构受振动发生的位移，从而起到减振效果；当监控装置运行工作时，建筑结构的顶部受风荷载或地震作用发生振动后，监控装置将根据建筑结构的振动位移方向以及振动强度，控制磁场装置对质量块产生方向相反且磁力作用合适的磁场，在质量块在磁场作用下移动到一定位置后消除磁场，使质量块发生摆动，此时质量块摆动对建筑结构受振动发生的位移的抑制效果提高，且时间滞后性减小，从而能够通过半主动的控制方式及时对建筑结构起到减振效果且效果更佳；此外，当建筑结构受振动的位移方向和振动强度发生变化时，监测装置能够控制磁场装置对质量块的摆动方向以及摆动位置进行调节，进一步提高减振效果。

5、可选的，还包括具有隔磁功能的箱体，所述箱体设置于所述建筑结构上，所述箱体的内部具有供所述质量块摆动的摆动空间，且所述磁场装置位于所述摆动空间中。

6、通过采用上述技术方案，箱体为其他结构提供安装条件且为质量块摆动提供摆动空间，箱体隔磁能够减小磁场装置对箱体外其他部件的影响，同时也能够减小箱体外其他部件对磁场装置产生的磁场的影响。

7、可选的，还包括收卷装置，所述收卷装置包括收卷件以及第二驱动件，所述收卷件设置于所述箱体上且位于所述摆动空间的顶部，所述摆绳远离所述质量块的一端与所述收卷件连接且部分收卷于所述收卷件上；所述收卷件与所述箱体转动连接，所述第二驱动件驱使所述收卷件转动，且所述第二驱动件与所述监测装置信号连接。

8、通过采用上述技术方案，第二驱动件驱使收卷件转动能够对摆绳伸出的长度进行调节，从而改变质量块的摆动频率，使质量块的摆动频率接近建筑结构的振动频率，进而进一步提高减振效果。

9、可选的，所述磁场装置还包括安装座以及第三驱动件，所述磁场发生件以及所述第一驱动件均设置于所述安装座上，所述安装座与所述箱体沿竖直方向滑动连接，所述第三驱动件设置于所述箱体上，所述第三驱动件驱使所述安装座滑动，且所述第三驱动件与所述第二驱动件信号连接。

10、通过采用上述技术方案，当摆绳的伸出的长度发生变化时，质量块摆动的区域也将发生变化，第三驱动件收到第二驱动件输出的信号后，将控制磁场装置产生的磁场区域相对于摆动空间沿竖直方向移动，从而使磁场发生件保持围绕质量块，便于磁场装置及时产生磁场对质量块的摆动进行调节。

11、可选的，还包括限位球，所述箱体的内部具有支架，所述限位球与所述支架球铰接，所述限位球上开设有供所述摆绳穿过的穿孔；所限位球的周侧向外延伸有限位部，所述支架的内部开设有与所述限位部相适配的限位槽；所述质量块摆动使所述限位部与所述限位槽的槽壁相抵时，所述质量块与所述箱体的内壁之间保持间距。

12、通过采用上述技术方案，限位球上限位部与限位槽之间的配合能够对质量块的摆动起到限位作用，从而降低质量块在摆动过程中与其他结构发生碰撞的概率；并且能够尽可能的减小摆动空间的大小，进而减小箱体占用的空间。

13、可选的，还包括电磁铁，所述电磁铁设置于所述支架的内部且围绕所述限位球，所述限位部具有磁性，所述限位球与所述监测装置信号连接。

14、通过采用上述技术方案，质量块摆动的过程中，当监测装置检测到建筑结构受振动的位移方向以及振动强度发生改变时，改变电磁铁对限位部的磁吸作用，能够对质量块摆动的速度以及幅度进行辅助调节，使质量块摆动的相关参数与建筑结构所受的振动相匹配，进一步提高了半主动控制的便捷性，同时也能够使对质量块摆动的控制更加迅速和精细。

15、可选的，还包括位置感应件，所述位置感应件设置于所述限位槽的槽壁上，所述位置感应件与所述监测装置信号连接。

16、通过采用上述技术方案，当位置感应件感应到限位部靠近时，位置感应件将输出信号至监测装置，由监测装置根据质量块的摆动情况对电磁铁进行控制，有效防止质量块摆动过度与其他结构碰撞。

17、可选的，所述穿孔的两端的边沿均具有倒角。

18、通过采用上述技术方案，能够方便摆绳穿过穿孔，同时能够在质量块摆动的过程中降低摆绳与穿孔边沿摩擦导致摆绳受损的概率。

19、综上所述，本申请包括以下至少一种有益效果：

20、1.采用简单易行的半主动控制形式，能够在建筑结构出现振动时，及时有效地对建筑结构进行减振；

21、2.能够根据建筑结构受振动位移的方向、振动强度以及振动频率等参数，对质量块的摆动进行相对应的调整，提高质量块摆动对建筑结构振动的抑制效果。

技术特征：

1.一种减振用半主动阻尼器，设置于建筑结构（9）上且靠近所述建筑结构（9）的顶部，其特征在于，包括质量块（3）、摆绳（4）、磁场装置（5）以及监测装置（2），所述摆绳（4）位于所述质量块（3）的上方，所述质量块（3）通过所述摆绳（4）于所述建筑结构（9）上吊装，且所述质量块（3）具有磁性；所述磁场装置（5）包括磁场发生件（51）以及第一驱动件（53），所述磁场发生件（51）围合形成磁场空间（512），所述质量块（3）位于所述磁场空间（512）中；所述磁场发生件（51）于所述磁场空间（512）中沿水平方向生成磁场，所述第一驱动件（53）驱使所述磁场发生件（51）围绕所述质量块（3）转动，所述磁场发生件（51）转动改变磁场方向；所述监测装置（2）于所述建筑结构（9）上监测振动方向以及振动强度，所述监测装置（2）与所述磁场发生件（51）以及所述第一驱动件（53）均信号连接。

2.根据权利要求1所述的一种减振用半主动阻尼器，其特征在于，还包括具有隔磁功能的箱体（1），所述箱体（1）设置于所述建筑结构（9）上，所述箱体（1）的内部具有供所述质量块（3）摆动的摆动空间（11），且所述磁场装置（5）位于所述摆动空间（11）中。

3.根据权利要求2所述的一种减振用半主动阻尼器，其特征在于，还包括收卷装置（6），所述收卷装置（6）包括收卷件（62）以及第二驱动件（61），所述收卷件（62）设置于所述箱体（1）上且位于所述摆动空间（11）的顶部，所述摆绳（4）远离所述质量块（3）的一端与所述收卷件（62）连接且部分收卷于所述收卷件（62）上；所述收卷件（62）与所述箱体（1）转动连接，所述第二驱动件（61）驱使所述收卷件（62）转动，且所述第二驱动件（61）与所述监测装置（2）信号连接。

4.根据权利要求3所述的一种减振用半主动阻尼器，其特征在于，所述磁场装置（5）还包括安装座（52）以及第三驱动件（54），所述磁场发生件（51）以及所述第一驱动件（53）均设置于所述安装座（52）上，所述安装座（52）与所述箱体（1）沿竖直方向滑动连接，所述第三驱动件（54）设置于所述箱体（1）上，所述第三驱动件（54）驱使所述安装座（52）滑动，且所述第三驱动件（54）与所述第二驱动件（61）信号连接。

5.根据权利要求3所述的一种减振用半主动阻尼器，其特征在于，还包括限位球（8），所述箱体（1）的内部具有支架（12），所述限位球（8）与所述支架（12）球铰接，所述限位球（8）上开设有供所述摆绳（4）穿过的穿孔（81）；所限位球（8）的周侧向外延伸有限位部（82），所述支架（12）的内部开设有与所述限位部（82）相适配的限位槽（121）；所述质量块（3）摆动使所述限位部（82）与所述限位槽（121）的槽壁相抵时，所述质量块（3）与所述箱体（1）的内壁之间保持间距。

6.根据权利要求5所述的一种减振用半主动阻尼器，其特征在于，还包括电磁铁（7），所述电磁铁（7）设置于所述支架（12）的内部且围绕所述限位球（8），所述限位部（82）具有磁性，所述限位球（8）与所述监测装置（2）信号连接。

7.根据权利要求5所述的一种减振用半主动阻尼器，其特征在于，还包括位置感应件（10），所述位置感应件（10）设置于所述限位槽（121）的槽壁上，所述位置感应件（10）与所述监测装置（2）信号连接。

8.根据权利要求5所述的一种减振用半主动阻尼器，其特征在于，所述穿孔（81）的两端的边沿均具有倒角（83）。

技术总结
本申请公开了一种减振用半主动阻尼器，涉及建筑结构半主动控制的技术领域，包括质量块、摆绳、磁场装置以及监测装置，所述质量块通过所述摆绳吊装，且所述质量块具有磁性；所述磁场装置包括磁场发生件以及第一驱动件，所述磁场发生件围合形成磁场空间，所述质量块位于所述磁场空间中；所述磁场发生件于所述磁场空间中沿水平方向生成磁场，所述第一驱动件驱使所述磁场发生件围绕所述质量块转动，所述磁场发生件转动改变磁场方向；所述监测装置于所述建筑结构上监测振动方向以及振动强度，所述监测装置与所述磁场发生件以及所述第一驱动件均信号连接。本申请能够及时对建筑结构的振动做出反应，且对建筑结构的减振效果显著提高。

技术研发人员：施城正,张权,曾雨佳
受保护的技术使用者：福建九鼎建设集团厦门有限公司
技术研发日：20230606
技术公布日：2024/1/15