一种建筑水平向振动的多点控制系统的制作方法

1.本实用新型涉及建筑减震技术领域，尤其涉及一种建筑水平向振动的多点控制系统。


背景技术：

2.随着社会经济的不断发展，城市人口密度不断增长，高层建筑成为城市建设及城市化发展的必然趋势。高层建筑，尤其是高宽比较大的高层建筑，其抗震和抗风问题一直是此类结构设计面对的主要问题，严重影响高层建筑的安全性、舒适性和和正常使用的要求。
3.为解决上述问题，调谐质量阻尼器（tmd）是研究较为成熟的一种，并且凭借其优异的性能和高性价比，在工程中得到了大量应用。tmd的核心部件是刚度元件（弹簧）、阻尼元件（阻尼器）和惯性质量，该惯性质量通过刚度元件和阻尼元件连接到主结构上，形成结构振动系统。当主结构在外界激励作用下开始振动时，附加的惯性质量也会随之谐振。在经过设计的刚度和阻尼作用下，附加的惯性质量将对主结构产生有利的反作用力，帮助主结构减小振动的大小，由此提高主结构的舒适度和安全性，达到减振的效果。
4.tmd在工程应用中也体现出其局限性，其本质上是一种窄带控制，只能针对一两个振型进行调谐，对多振型振动都显著的结构将失去作用，也无法解决扭转振动的问题。因此需要一种针对建筑水平向振动的多点控制系统，可以对建筑包含扭转振型在内的多阶振型进行有效的控制。


技术实现要素：

5.本实用新型目的在于针对现有技术的不足，提供一种建筑水平向振动的多点控制系统，包括多个主被动混合调谐质量阻尼器和控制系统，所述主被动混合调谐质量阻尼器包括调谐质量阻尼器和设置在调谐质量阻尼器运动方向两侧的作动器，所述控制系统包括采集楼面位移和加速度信号的采集器，还包括控制器，所述作动器和控制器电性连接，所述控制器根据采集器收集的楼面位移和加速度信号判断采取主动或被动控制。
6.优选地，所述调谐质量阻尼器包括惯性质量块、弹簧元件和阻尼元件，其中所述弹簧元件和阻尼元件一端和楼面固定，弹簧元件和阻尼元件的另一端均和惯性质量块固定，两个作动器分别设置在惯性质量块运动的两侧，并与惯性质量块预留一段距离。
7.优选地，所述楼面上设置有供惯性质量块水平滑动的直线导轨。
8.优选地，所述惯性质量块与左右作动器之间均预留的距离为小震和正常风荷载下惯性质量块的最大位移。
9.与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
10.1、本实用新型设有多个主被动混合调谐质量阻尼器，为主被动混合控制系统，即便主动控制部分失效，依然有被动控制部分保证部分减振效果，具有很好的鲁棒性；
11.2、该实用新型采用主被动混合控制策略，在振动较大时，可以针对振动情况实时调整，实现对多个振型的减振。
附图说明
12.附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
13.图1为本实用新型中主被动混合调谐质量阻尼器构造主视图；
14.图2为本实用新型中主被动混合调谐质量阻尼器构造俯视图；
15.图3为本实用新型中主被动混合调谐质量阻尼器在主动控制时的构造示意图；
16.图4为本实用新型中多点控制策略示意图；
17.图中：1、楼面；2、惯性质量块；3、弹簧元件；4、阻尼元件；5、作动器；6、直线导轨。
具体实施方式
18.下面通过附图对本实用新型技术方案进行详细说明，但是本实用新型的保护范围不局限于所述实施例。
19.请参考图和图1至图4，一种建筑水平向振动的多点控制系统，包括多个主被动混合调谐质量阻尼器和控制系统，主被动混合调谐质量阻尼器包括调谐质量阻尼器和设置在调谐质量阻尼器运动方向两侧的作动器5，控制系统包括采集楼面1位移和加速度信号的采集器，还包括控制器，作动器5和控制器电性连接，控制器根据采集器收集的楼面1位移和加速度信号判断作动器5是否工作并控制需要给的力并采取主动或被动控制，采取主动控制时控制器给以作动器5计算得到的力，从而控制调谐质量阻尼器的运动来抵消机构振动，采取被动控制时作动器5不工作，依靠调谐质量阻尼自身的动力特性抑制振动。
20.调谐质量阻尼器包括惯性质量块2、弹簧元件3和阻尼元件4，其中弹簧元件3和阻尼元件4一端和楼面1固定，弹簧元件3和阻尼元件4的另一端均和惯性质量块2固定，两个作动器5分别设置在惯性质量块2运动的两侧，并与惯性质量块2预留一段距离，在楼面1位移响应较小时，调谐质量阻尼器的惯性质量块2位移量不大，不与作动器5接触，该系统按照被动调谐质量阻尼器的原理工作，通过其自身的动力特性抑制振动，作动器5不工作；在楼面1位移响应较大时，调谐质量阻尼器的惯性质量与作动器5自动接触，作动器5依靠外部能源出力，通过控制器按照控制算法控制惯性质量块2的运动，根据情况实时调节，达到控制多阶振型的效果。
21.另外，在楼面1上设置有供惯性质量块2水平滑动的直线导轨6，确保惯性质量块2行程稳定可控。
22.惯性质量块2与左右作动器5之间均预留的距离为小震和正常风荷载下惯性质量块2的最大位移，故在小震和正常风荷载下，位移响应较小时，惯性质量块2与作动器5不接触。此时主被动混合调谐质量阻尼器按照被动控制策略工作，即依靠惯性质量块2本身的动力特性控制楼面1的振动，如图3所示，在大震和较大风荷载下，位移响应较大时，惯性质量块2与作动器5接触，此时主动控制策略开始启用。控制系统利用位移传感器和加速度传感器采集楼面1位移和加速度响应情况，控制器按照控制算法实时调节作动器5的出力大小，改变惯性质量块2的运动状态，达到主动控制楼面1振动的效果。
23.如图4所示，在需要进行扭转振动控制的情况下，在楼板上多点布置主被动混合调谐质量阻尼器（图中布置两个）。若两个阻尼器向相同的方向运动，则可以控制结构在水平方向的平动；若两个阻尼器向相反的方向运动，则可以控制水平方向的转动，因此该实用新
型采用多点控制策略，在阻尼器协同工作下，可以兼顾平动和扭转振型的振动控制。
24.根据楼面1位移和加速度响应情况，按照控制算法控制惯性质量块2的运动状态，可以根据结构不同的振动情况，兼顾平动和转动的振动控制。
25.如上，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本实用新型，但其不得解释为对本实用新型自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本实用新型的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。


技术特征：
1.一种建筑水平向振动的多点控制系统，其特征在于：包括多个主被动混合调谐质量阻尼器和控制系统，所述主被动混合调谐质量阻尼器包括调谐质量阻尼器和设置在调谐质量阻尼器运动方向两侧的作动器，所述控制系统包括采集楼面位移和加速度信号的采集器，还包括控制器，所述作动器和控制器电性连接，所述控制器根据采集器收集的楼面位移和加速度信号判断采取主动或被动控制。2.根据权利要求1所述的一种建筑水平向振动的多点控制系统，其特征在于：所述调谐质量阻尼器包括惯性质量块、弹簧元件和阻尼元件，其中所述弹簧元件和阻尼元件一端和楼面固定，弹簧元件和阻尼元件的另一端均和惯性质量块固定，两个作动器分别设置在惯性质量块运动的两侧，并与惯性质量块预留一段距离。3.根据权利要求2所述的一种建筑水平向振动的多点控制系统，其特征在于：所述楼面上设置有供惯性质量块水平滑动的直线导轨。4.根据权利要求2所述的一种建筑水平向振动的多点控制系统，其特征在于：所述惯性质量块与左右作动器之间均预留的距离为小震和正常风荷载下惯性质量块的最大位移。

技术总结
本实用新型公开一种建筑水平向振动的多点控制系统，包括多个主被动混合调谐质量阻尼器和控制系统，所述主被动混合调谐质量阻尼器包括调谐质量阻尼器和设置在调谐质量阻尼器运动方向两侧的作动器，所述控制系统包括采集楼面位移和加速度信号的采集器，还包括控制器，所述作动器和控制器电性连接，所述控制器根据采集器收集的楼面位移和加速度信号判断采取主动或被动控制，控制器根据采集器收集的楼面位移和加速度信号判断作动器是否工作并控制需要给的力，本实用新型设有多个主被动混合调谐质量阻尼器，为主被动混合控制系统，即便主动控制部分失效，依然有被动控制部分保证部分减振效果，具有很好的鲁棒性。具有很好的鲁棒性。具有很好的鲁棒性。


技术研发人员：陈刚 徐晓晖 姚东 郭华东 洪盛桥 国宏雪 全有维
受保护的技术使用者：中建八局第三建设有限公司
技术研发日：2022.08.22
技术公布日：2022/12/9