1.本发明涉及建筑减震技术领域，调谐尤其指一种调谐黏滞质量阻尼器及配置有该阻尼器的黏滞建筑结构。
背景技术：
2.调谐黏滞质量阻尼器（tvmd）因具有显著的质量阻尼阻尼振动控制优势，被广泛应用于工程的器及器振动控制。
3.tvmd通常由惯性元件、配置弹簧和能量耗散元件（ede）组成。有该目前，建筑结构工程实践中常见的调谐tvmd阻尼器如图1所示，其通过与建筑结构连接的黏滞滚珠丝杆在前后方向（丝杆轴向）位移驱使飞轮产生旋转进而耗散震动能量。例如当丝杆往前移动时带动飞轮顺时针转动，质量阻尼阻尼而当丝杆往后移动时则带动飞轮逆时针转动。器及器然而，配置在实际地震发生时，有该由于建筑结构发生晃动的建筑结构幅度与频率并非固定值，因此震动过程中丝杆在前后方向的调谐位移转换存在不确定性，并由此导致飞轮转向切换也存在不确定性。在飞轮转向发生改变的瞬间会对丝杆产生巨大的瞬时扭矩，瞬时扭矩过大极易致使飞轮与丝杆间的传动结构产生“滑丝”，甚至会导致丝杆被扭断的情况，进而使得tvmd失效，同时，丝杆损坏后的更换成本也非常高。基于上述分析可知，传统的tvmd在面临突发地震状况时，往往难以保证足够可靠的持续作用，且存在使用成本较高的缺陷。
技术实现要素：
4.本发明的目的之一在于提供一种新型调谐黏滞质量阻尼器，以提高tvmd的可靠性并降低其使用成本。
5.为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种调谐黏滞质量阻尼器，包括杆状部件以及套设在所述杆状部件上的飞轮，所述杆状部件和飞轮间设有相配合的运动转换机构，所述运动转换机构被配置为在杆状部件沿轴向往复运动的过程中驱使飞轮往同一方向转动。
6.优选地，所述运动转换机构包括设置在杆状部件与飞轮之间的运动约束结构和力传导部件，所述运动约束结构包括第一约束结构与第二约束结构，所述第一约束结构被配置为在杆状部件沿轴向往前移动过程中以第一螺旋路径约束力传导部件并致使二者间产生相对运动，所述第二约束结构被配置为在杆状部件沿轴向往后移动过程中以第二螺旋路径约束力传导部件并致使二者间产生相对运动，所述第一螺旋路径与第二螺旋路径的旋向相反，在所述杆状部件沿轴向往复运动的过程中，通过所述第一约束结构与第二约束结构交替约束力传导部件且于二者间交替产生沿第一螺旋路径和第二螺旋路径运动的相对运动，使得驱动所述飞轮转动的作用力方向保持不变。
7.更优选地，所述第一约束结构包括构造出第一螺旋路径的第一限位导向结构，所述第二约束结构包括构造出第二螺旋路径的第二限位导向结构，所述力传导部件能够与第一限位导向结构或第二限位导向结构抵接，所述第一限位导向结构与第二限位导向结构相
交且在二者的相交处断开形成缺口，所述缺口的尺寸被限制为在所述杆状部件变换移动方向的过程中，所述力传导部件能够经由该缺口对应从第一螺旋路径进入第二螺旋路径或从第二螺旋路径进入第一螺旋路径。
8.更优选地，所述第一约束结构包括多组平行间隔设置的第一限位导向结构且各第一限位导向结构构造出彼此平行的第一螺旋路径，所述第二约束结构包括多组平行间隔设置的第二限位导向结构且各第二限位导向结构构造出彼此平行的第二螺旋路径，任意一组第一限位导向结构与第二限位导向结构的相交处均断开并形成有缺口。
9.更优选地，所述力传导部件有多组且其数量与第一限位导向结构或第二限位导向结构的数量相同。
10.更优选地，所述第一限位导向结构包括沿第一螺旋路径延伸设置的第一导向面，所述第二限位导向结构包括沿第二螺旋路径延伸设置的第二导向面，所述力传导部件能够与第一导向面或第二导向面抵接。
11.更优选地，所述第一限位导向结构为沿第一螺旋路径设置的第一凸块，所述第二限位导向结构为沿第二螺旋路径设置的第二凸块，所述第一凸块的一侧设置沿第一螺旋路径延伸的第一导向面，所述第二凸块的一侧设置沿第二螺旋路径延伸的第二导向面，所述力传导部件为销柱，所述销柱的侧周面能够与第一导向面或第二导向面抵接。
12.更优选地，所述运动约束结构设置在杆状部件的外周面上，所述力传导部件设置在飞轮的内周面上。
13.另外，本发明还提供一种建筑结构，其设置有上述的调谐黏滞质量阻尼器。
14.在杆状部件沿轴向往复运动时，通过运动转换机构驱动飞轮始终朝着一个方向转动，这就避免了因瞬时反向转动导致扭矩过大而带来的“滑丝”或者杆状部件被扭断的损坏风险，将其应用到建筑结构中，则能够保证调谐黏滞质量阻尼器长期运行，提高阻尼器的使用寿命，使建筑结构具备持续抗震的可靠性，并能够降低维护和更换的成本。
附图说明
15.图1为现有的调谐黏滞质量阻尼器的剖视结构示意图；图2为本发明实施例中的整体结构透视示意图；图3为实施例中杆状部件的结构示意图；图4为实施例中飞轮的结构示意图；图5为实施例中飞轮处于杆状部件中部位置时的结构示意图。
16.图中：1——杆状部件
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2——飞轮
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3——第一凸块4——第二凸块
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5——销柱
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6——球关节7——常规丝杆
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8——常规飞轮
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9——螺母10——摩擦材料
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11——蝶形弹簧
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12——交叉滚子轴承13——内管
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14——密封圈
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15——黏滞材料16——径向轴承。
实施方式
17.为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
18.需要提前说明的是，在本发明中，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“相连”、“连接”、“固定
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等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。
19.如图2至图4所示，调谐黏滞质量阻尼器，其主要包括杆状部件1以及套设在所述杆状部件1上的飞轮2，杆状部件1和飞轮2间设有相配合的运动转换机构，运动转换机构被配置为在杆状部件1沿轴向往复运动的过程中驱使飞轮2往同一方向转动。这里需要知道的是，杆状部件1与飞轮2之间所产生的相对位移仍然是现有的调谐黏滞质量阻尼器中的位移形式，不论杆状部件1往前或往后移动多少距离，飞轮2虽然相对杆状部件1发生了位移，但在调谐黏滞质量阻尼器中，飞轮2的位置是保持不变的。
20.在上述结构中，所述运动转换机构包括设置在杆状部件1与飞轮2之间的运动约束结构和力传导部件，运动约束结构包括第一约束结构与第二约束结构，第一约束结构被配置为在杆状部件1沿轴向往前移动过程中以第一螺旋路径约束力传导部件并致使二者间产生相对运动，第二约束结构被配置为在杆状部件1沿轴向往后移动过程中以第二螺旋路径约束力传导部件并致使二者间产生相对运动，第一螺旋路径与第二螺旋路径的旋向相反，在杆状部件1沿轴向往复运动的过程中，通过第一约束结构与第二约束结构交替约束力传导部件且于二者间交替产生沿第一螺旋路径和第二螺旋路径运动的相对运动，使得驱动飞轮2转动的作用力方向保持不变。
21.而对于该运动方式是如何实现的，具体来说，第一约束结构包括构造出第一螺旋路径的第一限位导向结构，第二约束结构包括构造出第二螺旋路径的第二限位导向结构，力传导部件能够与第一限位导向结构或第二限位导向结构抵接，第一限位导向结构与第二限位导向结构相交且在二者的相交处断开形成缺口，缺口的尺寸被限制为在杆状部件1变换移动方向的过程中，力传导部件能够经由该缺口对应从第一螺旋路径进入第二螺旋路径或从第二螺旋路径进入第一螺旋路径。其中，第一约束结构包括多组平行间隔设置的第一限位导向结构且各第一限位导向结构构造出彼此平行的第一螺旋路径，第二约束结构包括多组平行间隔设置的第二限位导向结构且各第二限位导向结构构造出彼此平行的第二螺旋路径，任意一组第一限位导向结构与第二限位导向结构的相交处均断开并形成有缺口。
22.进一步来说，力传导部件有多组且其数量与第一限位导向结构或第二限位导向结构的数量相同。第一限位导向结构包括沿第一螺旋路径延伸设置的第一导向面，第二限位导向结构包括沿第二螺旋路径延伸设置的第二导向面，力传导部件能够与第一导向面或第二导向面抵接那么，杆状部件1与飞轮2发生相对位移时，力传导部件就能够移动到任意第一螺旋路径中的任意第一导向面上或者能够移动到任意第二螺旋路径中的任意第二导向面上，而只要接触了第一导向面或第二导向面，那么在杆状部件1沿轴向移动时，随着任意导向面的移动，力传导部件就能够被推动着往同一方向转动了。
23.出于对结构稳定性和可靠性的考虑，第一限位导向结构为沿第一螺旋路径设置的第一凸块3，第二限位导向结构为沿第二螺旋路径设置的第二凸块4，第一凸块3的一侧设置沿第一螺旋路径延伸的第一导向面，第二凸块4的一侧设置沿第二螺旋路径延伸的第二导向面，力传导部件为销柱5，在飞轮2受到导向的过程中，销柱5的侧周面能够与第一导向面或第二导向面抵接。更进一步来说，销柱5的结构还可以进行优化，本实施例中将运动约束结构设置在杆状部件1的外周面上，而力传导部件设置在飞轮2的内周面上，那么这里可以将销柱5朝向飞轮2中心的端面设置为斜面，以便于对杆状部件1的外周面之间实现更好接触和配合，在移动过程中能够相对更顺畅一些。
24.本领域技术人员应该知道，整体的阻尼器结构还包括图1结构中的其他部分，其常规丝杆7与常规飞轮8配合螺母9、摩擦材料10、蝶形弹簧11、交叉滚子轴承12、内管13、密封圈14、黏滞材料15、径向轴承16等相应的现有结构即可形成整体的调谐黏滞质量阻尼器结构，而阻尼器两端则通过球关节6连接在建筑结构中即可。由于本技术仅仅只对其中的常规丝杆7与常规飞轮8这两个结构做出了改动，因此不再对阻尼器中的其它结构之间的连接关系进行赘述，本领域技术人员在实际应用当中只需要将现有的调谐黏滞质量阻尼器中的常规丝杆7与常规飞轮8更换成本技术的杆状部件1与飞轮2即可。
25.上述实施方式提供的调谐黏滞质量阻尼器，可以设置在楼体的两个相对的楼层壁面之间连接的减震结构中，也可以设置在桥梁等工程结构的减震结构中，在遇到楼体或桥梁发生振动时，结构主体出现前后晃动的情况，减震结构中的调谐黏滞质量阻尼器也会随之前后晃动，那么此时调谐黏滞质量阻尼器中的杆状部件1则会因为前后移动从而驱动飞轮2转动，以便于将结构振动产生的瞬时位移通过杆状部件1的平动转换为飞轮2的转动，以飞轮的转动而消耗掉，即通过转换能量的表达形式提供阻尼力，达到减震的效果，从而使建筑、桥梁等结构快速恢复平稳。那么，在杆状部件1前后移动的过程中，本实施例中的飞轮2能够始终保持朝着同一方向（图中所示的逆时针方向）进行转动，具体来说，是这样实现的：如图2所示，假设初始的自然状态下，飞轮2内壁面上的所有销柱5分别落在杆状部件1最左端对应的第一凸块3的第一导向面上，那么当建筑结构发生振动时，造成晃动而带来的调谐黏滞质量阻尼器前后移动的情况，在杆状部件1往前移动时，此时上述的第一凸块3的第一导向面会推抵相应的销柱5，从而使得销柱5沿着第一导向面移动，即开始沿着第一螺旋路径移动，那么飞轮2就开始被推动着朝图2所示的逆时针方向转动了。
26.这里需要说明的是，当杆状部件1持续往前移动，那么销柱5会脱离原本的第一凸块3上的第一导向面，但是由于惯性的作用，销柱5会继续沿着第一螺旋路径移动而被该路径上的下一个第一凸块3“接住”，进而继续被推动着朝逆时针方向转动。当杆状部件1停止移动时，飞轮2也会停止转动，若飞轮2停止转动时的位置使得销柱5恰好处于两个第一凸块3之间的间隙，那么当杆状部件1再次往前移动时，由于杆状部件1外周面分布有第一凸块3，因此销柱5仍然会落到另一组的其中一个第一凸块3上去，而不用担心销柱5在杆状部件1的移动过程中失去支撑，而一旦有了第一凸块3的第一导向面的支撑，销柱5就必然会在杆状部件1的移动过程中继续沿着第一螺旋路径移动，从而也就能够始终保持飞轮2的逆时针转动了。
27.当杆状部件1开始反向移动，即往后移动时，会换成第二凸块4迅速与销柱5接触，使得第二导向面支撑销柱5并推动销柱5沿着第二螺旋路径移动，而当销柱5沿着第二螺旋
路径移动时，那么飞轮2又会继续朝着逆时针方向转动了。可见，不论杆状部件1是朝前还是朝后移动，都会促使飞轮2朝着逆时针方向进行转动，即同一方向转动，这得益于杆状部件1外周面分布的分段式的两种螺旋路径的约束结构，在图中所展示的凸块间距看起来稍大，但在实际应用当中，每组凸块之间的距离还可以更加靠近，这样销柱5会更容易快速接触到相应的凸块上的导向面。
28.在本实施例中，通过设置一种优选的结构来展示该阻尼器的运动方式，即在飞轮2的内壁面上设置四个力传导部件，也就是四个销柱5，同时，在杆状部件1的外壁面上对应设置四组凸块，每一组凸块包含两个第一凸块3以及与两个第一凸块3呈交错设置的两个第二凸块4。这里通过取一段杆状部件1的长度来进行振动环境下的模拟说明，杆状部件1上的一定长度范围内对应每一个销柱5都设置有一组凸块，当销柱5的数量是四个且呈环形均匀分布时，四组凸块也呈环形均匀分布于杆状部件1的同一长度范围内的外周面上，即每九十度分布一组凸块，每组凸块中包含两个第一凸块3以及和两个第一凸块3 呈交错设置的两个第二凸块4，然后该段杆状部件1总长范围内的环形四组凸块的分布设定为三列，这三列沿杆状部件1长度方向均匀间隔设置，在实际应用当中，每一列之间的间隙可以设置得比图中所展示的更短。
29.那么假定一开始每个销柱5都落在对应的第一凸块3的第一导向面上，并且飞轮2配合于图2中所示的杆状部件1最前端一列的四组凸块上，然后开始发生振动，振动能量传递给调谐黏滞质量阻尼器，导致杆状部件1首先往前移动，那么每个第一凸块3的第一导向面都会推动相应的销柱5，以使销柱5沿着相应的第一导向面移动，该移动路径是沿着第一螺旋路径走的，因此会驱动飞轮2往逆时针方向转动，直到销柱5移动到同一组凸块中的另一个第一凸块3上，此时杆状部件1继续往前移动，该第一凸块3的第一导向面推动销柱5，使得销柱5继续沿着第一螺旋路径移动，从而移动到第二列凸块（也就是图中杆状部件1中部的一组凸块）中的第一凸块3上（如图5所示，在图中通过虚线箭头标示出了销柱5沿第一螺旋路径移动的大致轨迹），当杆状部件1再往前移动，则销柱5的移动动作和路径与之前的原理一样。
30.而当杆状部件1开始突然往后回退时，假设现在各个销柱5落在杆状部件1中间那一列的四组凸块中对应一组凸块的第一凸块3上，由于杆状部件1往后瞬时移动，那么销柱5在瞬时失去支撑时，自身位置并不会在短时间内发生明显变化，而是在杆状部件1往后移动时使得同一组凸块内的第二凸块4平移过来抵靠住对应的销柱5，那么相当于此时销柱5瞬间落到第二导向面上来了，换句话说，销柱5就被瞬间切换到第二螺旋路径上来了，因此，当杆状部件1继续往后移动时，就变成第二凸块4的第二导向面来推动销柱5移动了，在第二导向面的推动下，销柱5会沿着第二螺旋路径移动，该路径的移动方向促使销柱5仍然是朝着逆时针方向转动的，并且如第一螺旋路径的移动原理一样，销柱5则从杆状部件1中间列的一组凸块移动到杆状部件1最前端一列的一组凸块中，当然，本领域技术人员应该知道，飞轮2此时已经转动了90度，销柱5从中间一列的一组凸块移动到最前端一列的与中间一列的一组凸块相错开的另一组凸块中去了，在这个过程中，飞轮2仍然保持了逆时针转动。
31.通过上述实施例的说明可以看出，本发明与现有经典tvmd的受力形式有所不同，其中最大的不同是不论杆状部件1正向位移还是反向位移，杆状部件1都只带动飞轮2朝一个方向转动，不会出杆状部件1位移正负位移切换的瞬间而导致飞轮2的转向也发生突变的
情况。这样就避免了飞轮2突然转向引起的杆状部件1杆体瞬时扭矩过大的问题，提升了杆状部件1的耐久性和使用寿命，保证了阻尼器的可靠性。其次，杆状部件1上螺旋路径中的运动约束结构是分段设置的，这就保证了杆状部件1在不确定的位移数值和不确定的位移方向之下，飞轮2都能具有灵活的转动特性。
32.本领域的技术人员应该知道，上述实施例中的示例只是用于展示杆状部件1与飞轮2之间的动作配合关系，因此结构设置得较为简化以便于理解，但在实际应用当中，杆状部件1的长度与现有的调谐黏滞质量阻尼器中的丝杆长度是一致的，飞轮2的大小也是如此，只是在杆状部件1的外表面和飞轮2的内表面设置了相配合的运动转换机构而已。实际上，杆状部件1表面也可以设置多列组数的凸块，每一列也可以设置更多组数的凸块，而每一组中的凸块数量也不一定是四个，可以是更多个，另外，相邻列的凸块之间的间距也可以调整，使之更加靠近，可以通过调试得到最为理想的设定以保证飞轮2的运动更加顺畅和丝滑，本实施例仅仅只是列举了其中一种形式的凸块分布来展示该运动原理。
33.通过将传统的调谐黏滞质量阻尼器中的常规丝杆7和常规飞轮8结构改进为本技术中的结构，使得调谐黏滞质量阻尼器在应用过程中能够驱动飞轮2始终保持朝同一个方向转动，避免了飞轮2转向突变时造成杆状部件1本体瞬时扭矩过大的问题，在极大程度上降低了杆状部件1损坏的风险，提升了其耐久性，本领域技术人员都知道，在实际应用当中，一套应用于建筑或桥梁工程结构中的调谐黏滞质量阻尼器的价格是非常昂贵的，品质较高的此类阻尼器配合相应减震结构的整套成本甚至高达几十万，如果遇到一次地震就造成损坏，那么就必须拆装换新，这种损失是非常大的，拆装维护也会带来不小的麻烦，不仅如此，对于常见的大型地震来说，往往不可避免的带来后续的余震，有些余震的震级也不低，如果阻尼器在首次强震中因为飞轮反复瞬时切换转向导致丝杆损坏，破坏了整体的阻尼器结构，即便使建筑或桥梁结构免受了强震带来的损毁，但当较大震级的余震再次来临时，该阻尼器已经无法在提供正常有效的减震效果，那么此时带来的建筑或桥梁损毁的风险是非常大的。但是当采用了本技术所设计的调谐黏滞质量阻尼器之后，由于飞轮2不会因为瞬时切换转向带来巨大的扭矩而引发杆状部件1损坏，因此保证了整个调谐黏滞质量阻尼器在较长时间内都还能持续稳定的工作，那么即便在经历首次强震之后，再遇到后续较大强度的余震时，调谐黏滞质量阻尼器仍然能够提供减震作用，以避免建筑或桥梁工程结构轻易地发生损毁，可见该调谐黏滞质量阻尼器的应用价值是非常高的，通过可靠性的提升，使其不仅能够缩减巨大的阻尼器损坏后更换的成本支出，同时还能有效提高其在强震及余震中发挥的价值，这是现有的调谐黏滞质量阻尼器所不能实现的技术效果，是完全可以带来创造性的技术成果的设计。
34.为了让本领域普通技术人员更方便地理解本发明相对于现有技术的改进之处，本发明的一些附图和描述已经被简化，并且上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本技术方案构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。