一种变阻尼式调谐质量阻尼器布置机构技术领域
本发明属于土木建筑和机械工程技术领域，涉及一种变阻尼式调谐质量阻尼器布
置机构。
背景技术
结构减震控制就是通过在结构上安装耗能减震装置减轻或抑制结构由于外荷载
引起的反应，在土木工程领域主要用于建筑物的耗能减震。调谐质量阻尼器(tune mass
damper，简称TMD)作为一种减震消能装置，由于其性能稳定可靠，已被广泛应用于各种高层
或超高层建筑中。但是传统调谐质量阻尼器由于其所提供阻尼比较单一，故在较小强度的
地震动作用下，控制效果不太明显，而地震动强度过大可能会导致装置损坏。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种变阻尼式调谐质量阻尼
器布置机构，该机构在较低强度地震动的情况下减震效果明显，并且在较高强度地震动的
情况下不易被破坏。
为达到上述目的，本发明所述的变阻尼式调谐质量阻尼器布置机构包括质量球、
第一导杆、第二导杆、固定支座、N个第一腔体及N个第二腔体；
质量球位于固定支座的上方，各第一腔体沿水平方向依次固定于固定支座的一
侧，各第二腔体沿水平方向依次固定于固定支座的另一侧，第一导杆的一端固定于质量球
外壁的一侧，第一导杆的另一端依次穿过N-1个第一腔体后插入于第N个第一腔体内，第二
导杆的一端固定于质量球外壁的另一侧，第二导杆的另一端依次穿过N-1个第二腔体后插
入于第N个第二腔体内，各第一腔体内均设有第一滚轴丝杠，第一滚轴丝杠套接于第一导杆
的侧面，第一滚轴丝杠的外壁上设有第一扇叶，各第一腔体内均设有第二滚轴丝杠，第二滚
轴丝杠套接于第二导杆的侧面，第二滚轴丝杠的外壁上设有第二扇叶，各第一腔体内及各
第二腔体内均填充有阻尼介质。
所述固定底座包括底板、第一侧板及第二侧板，第一侧板及第二侧板固定于底板
的两侧，质量球位于第一侧板与第二侧板之间，各第一腔体沿水平方向依次固定于第一侧
板的外侧面上，各第二腔体沿水平方向依次固定于第二侧板的外侧面上；
第一导杆的端部依次穿过第一侧板的侧面及N-1个第一腔体后插入于第N个第一
腔体内；
第二导杆的端部依次穿过第二侧板的侧面及N-1个第二腔体后插入于第N个第二
腔体内。
第一导杆上套接有第一弹簧，第一弹簧位于质量球与第一侧板之间。
第二导杆上套接有第二弹簧，第二弹簧位于质量球与第二侧板之间。
第一导杆与第一侧板之间设有第一滑动支座；
第二导杆与第二侧板之间设有第二滑动支座。
阻尼介质为液体，各第一腔体内阻尼介质的密度不同，各第二腔体内阻尼介质的
密度不同。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的变阻尼式调谐质量阻尼器布置机构在具体操作时，当质量球接收地
震动的能量时，则推动第一导杆及第二导杆向外移动，在移动过程中，第一导杆通过第一滚
轴丝杠带动第一扇叶转动，通过第一腔体内的阻尼介质与第一扇叶表面之间的相互作用来
进行消耗能量，第二导杆通过第二滚轴丝杠带动第二扇叶转动，通过第二腔体内的阻尼介
质与第二扇叶表面之间的相互作用来进行消耗能量，实现耗能减震的效果，需要说明的是，
本发明将通过轴向能量转换为周向能量后再通过阻尼介质来进行能量的消耗，因此在较高
强度地震动的情况下不易被破坏；在较低强度地震动的情况下，本发明也能够实现第一导
杆及第二导杆轴向的移动，实现能量的消耗，从而提高在较低强度地震动情况下的减震效
果。
进一步，第一导杆上套接有第一弹簧，第二导杆上套接有第二弹簧，质量球在输入
能量后，在第一弹簧与第二弹簧的作用下在水平方向上进行谐振，从而带动第一扇叶及第
二扇叶进行连续的转动，耗能减震效果较为明显。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
其中，1为质量球、2为第一弹簧、3为第一滑动支座、4为第二导杆、5为第二腔体、6
为第一腔体、7为第一扇叶、8为第一滚轴丝杠、9为底板、10为第一侧板、11为第二侧板、12为
第一导杆、13为第二扇叶、14为第二滚轴丝杠、15为第二弹簧。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参考图1，本发明所述的变阻尼式调谐质量阻尼器布置机构包括质量球1、第一导
杆12、第二导杆4、固定支座、N个第一腔体6及N个第二腔体5；质量球1位于固定支座的上方，
各第一腔体6沿水平方向依次固定于固定支座的一侧，各第二腔体5沿水平方向依次固定于
固定支座的另一侧，第一导杆12的一端固定于质量球1外壁的一侧，第一导杆12的另一端依
次穿过N-1个第一腔体6后插入于第N个第一腔体6内，第二导杆4的一端固定于质量球1外壁
的另一侧，第二导杆4的另一端依次穿过N-1个第二腔体5后插入于第N个第二腔体5内，各第
一腔体6内均设有第一滚轴丝杠8，第一滚轴丝杠8套接于第一导杆12的侧面，第一滚轴丝杠
8的外壁上设有第一扇叶7，各第一腔体6内均设有第二滚轴丝杠14，第二滚轴丝杠14套接于
第二导杆4的侧面，第二滚轴丝杠14的外壁上设有第二扇叶13，各第一腔体6内及各第二腔
体5内均填充有阻尼介质。
所述固定底座包括底板9、第一侧板10及第二侧板11，第一侧板10及第二侧板11固
定于底板9的两侧，质量球1位于第一侧板10与第二侧板11之间，各第一腔体6沿水平方向依
次固定于第一侧板10的外侧面上，各第二腔体5沿水平方向依次固定于第二侧板11的外侧
面上；第一导杆12的端部依次穿过第一侧板10的侧面及N-1个第一腔体6后插入于第N个第
一腔体6内；第二导杆4的端部依次穿过第二侧板11的侧面及N-1个第二腔体5后插入于第N
个第二腔体5内。
第一导杆12上套接有第一弹簧2，第一弹簧2位于质量球1与第一侧板10之间；第二
导杆4上套接有第二弹簧15，第二弹簧15位于质量球1与第二侧板11之间；第一导杆12与第
一侧板10之间设有第一滑动支座3；第二导杆4与第二侧板11之间设有第二滑动支座；阻尼
介质为液体，各第一腔体6内阻尼介质的密度不同，各第二腔体5内阻尼介质的密度不同。
质量球1在外力作用下产生水平振动，进而压缩第一弹簧2及第二弹簧15，从而将
质量球1振动引起的惯性力通过第一弹簧2及第二弹簧15的弹性恢复力反作用于外部结构
上，可对外部结构的振动起到控制作用，使外部结构的振动响应得到衰减；同时，质量球1的
水平振动通过第一滚轴丝杠8及第二滚轴丝杠14转变成第一扇叶7及第二扇叶13的周向转
动，并通过与第一腔体6及第二腔体5内的阻尼介质进行相互作用，实现对阻尼器的滞回耗
能。
第一导杆12及第二导杆4对质量球1起导向作用，控制质量球1沿某一方向运动；在
实际操作时，可以通过调整质量球1的质量与弹簧刚度的比值，实现阻尼器与外部结构之间
的调谐；第一导杆12与第一侧板10之间通过第一滑动支座3相连接，第二导杆4与第二侧板
11之间通过第二滑动支座相连接，以减小第一导杆12、第二导杆4、第一侧板10及第二侧板
11之间的摩擦力，保证质量球1在垂直于第一侧板10及第二侧板11的平面方向上顺畅滑动；
阻尼介质为液体，各第一腔体6内阻尼介质的密度不同，各第二腔体5内阻尼介质的密度不
同，根据质量球1水平位移大小不同，带动不同腔体内扇叶的转动，以达到变阻尼构思。