Pendulum type shock isolation device adopting tuned mass damper
附图说明 图1为本发明的整体结构主视示意图； 图2为本发明的整体结构侧视示意图； 图3为本发明采用齿轮齿条式调谐质量阻尼器的上隔震空间结构示意图； 图4为本发明采用旋转式调谐质量阻尼器的上隔震空间结构示意图； 图5为本发明的下隔震空间结构示意图； 图6为本发明的滑动结构设置示意图； 图7为本发明的单面弧形滑槽的滑动结构主视示意图； 图8为本发明的单面弧形滑槽的滑动结构侧视示意图； 图9为本发明的外侧双面弧形滑槽的滑动结构示意图； 图10为本发明的内侧双面弧形滑槽的滑动结构示意图； 图11为本发明的抗拔滑动件结构示意图； 图12为本发明的调谐质量阻尼器原理图； 图13为本发明的黏滞流体式旋转调谐质量阻尼器构造示意图； 图14为本发明的电涡流式旋转调谐质量阻尼器构造示意图； 图15为本发明的直流电机式旋转调谐质量阻尼器构造示意图； 图16为本发明的齿轮齿条调谐质量阻尼器构造示意图； 图17为本发明的齿轮齿条调谐质量阻尼器耗能方式示意图； 图18为本发明与无控系统的位移响应对比示意图； 图19为本发明与无控系统的上部加速度对比示意图； 图20为本发明与无控系统的水平位移对比示意图； 图21为本发明与无控系统的加速度幅度对比示意图； 图22为本发明与无控系统的位移幅值对比示意图； 图23为本发明的滑动结构的原理示意图。 附图标记：1-调谐质量阻尼器，2-隔震板，3-滑动结构，31-抗拔滑动件，32-滑动轨道。 技术领域 本发明涉及隔震装置技术领域，具体涉及一种采用调谐质量阻尼器的摆式隔震装置。 具体实施方式 下面将结合说明书附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 在本专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。 如图1、2、3、4、5所示，一种采用调谐质量阻尼器的摆式隔震装置，包括调谐质量阻尼器1、隔震板2和滑动结构3，所述隔震板2上下间隔设置，形成上隔震空间和下隔震空间，所述调谐质量阻尼器1和滑动结构3设在上隔震空间和下隔震空间中，位于上隔震空间内的调谐质量阻尼器1和位于下隔震空间内的调谐质量阻尼器1的运动方向垂直，位于上隔震空间内的滑动结构3和位于下隔震空间内的滑动结构3的运动方向垂直，位于同一隔震空间内的调谐质量阻尼器1和滑动结构3的运动方向相同。 本发明通过增设调谐质量阻尼器1，在振动传递至隔震装置上时，调谐质量阻尼器1和滑动结构3一同运动，其中调谐质量阻尼器1通过大幅的消耗地震能量来减低滑动结构3的运动行程，降低整个隔震装置的运动幅度，并且调谐质量阻尼器1也进一步的增强上下隔震板2之间的连接强度和稳定性，提升结构安全性和稳定性。 如图23所示，抗拔滑动件31在滑动轨道32上具有一定曲率的弧形滑槽中运动，使上部结构在重力作用下具有摆的特性，即上部结构的振动周期与结构质量无关，实现了上部结构振动周期的稳定。其原理如下：由于滑动元件能够大幅降低滑动过程中的摩阻力，可以认为系统的水平恢复力F仅由斜坡产生。 水平恢复力F： 当θ→0时，上式可进一步简化为： 水平刚度K： 水平振动周期T： 同时抗拔滑动件31和滑动轨道32之间采用抗拔结构，具有抗拔拉作用，具有良好的抗拉能力，实现了在输入激励较大时，上部结构不会因为过大的倾覆弯矩发生侧翻。 如图6、7、8所示，所述滑动结构3包括抗拔滑动件31和滑动轨道32，所述抗拔滑动件31和滑动轨道32分别设置在上下对应的隔震板2上，所述滑动轨道32上设有弧形滑槽，所述抗拔滑动件31活动连接在滑动轨道32的弧形滑槽中。 如图8所示，优选的，所述抗拔滑动件31在滑动轨道32的弧形滑槽中形成钟摆结构，具有摆的特性，使得上部结构的振动周期与结构质量无关，仅与滑动轨道的曲率半径有关，实现了上部结构振动周期的稳定。 如图4、5、6所示，进一步地，所述滑动结构3成对设置，同一隔震空间内设置两对滑动结构3，同一对滑动结构3内外平行并列设置，并且相对设置，其内外错开设置，左右错开设置，且中部重叠，同一对滑动结构3错位设置增加隔震装置的滑动距离，使隔震装置的结构能够更加紧凑。 如图7、8、9、10所示，进一步地，所述滑动轨道32上的弧形滑槽为U型槽，设置在滑动轨道32的侧面上；如图11所示，所述抗拔滑动件31包括滑动座、转动轴承和转轴，所述滑动座固定连接在隔震板2上，所述转动轴承通过转轴活动连接在滑动座上，所述转动轴承位于弧形滑槽内，在发生位移时，转动轴承在滑动轨道32的弧形滑槽内滑动，沿弧形滑槽的曲面摆动。 如图7、9、10所示，优选的，所述滑动轨道32采用单面弧形滑槽和双面弧形滑槽，如图7、8所示，单面弧形滑槽即只在滑动轨道32的一侧侧面上设置弧形滑槽；如图9、10所示，双面弧形滑槽是在滑动轨道32的两侧侧面上设置弧形滑槽或者是两个弧形滑槽相对设置。 如图4、5所示，进一步地，所述滑动结构3设在隔震板2的侧边上，同一对滑动结构3的中部相互错位设置，所述滑动轨道32的外端与隔震板2的侧边平齐。 如图3、4所示，进一步地，所述调谐质量阻尼器1包括耗能部和运动部，所述运动部与耗能部活动连接，所述耗能部与位于下方的隔震板2连接，所述运动部与位于上方的隔震板2连接。 如图12所示，调谐质量阻尼器根据基本力学元件的连接方式，一般分为TVMD、TID与通用式，当通用式调谐质量阻尼器中的cr＝0时，则退化呈TID模型，当通用式调谐质量阻尼器中的ck＝0时，则退化成TVMD模型。 如图13、14、15、16、17所示，进一步地，所述调谐质量阻尼器1包括旋转式调谐质量阻尼器和齿轮齿条式调谐质量阻尼器，设在上隔震空间和下隔震空间中的调谐质量阻尼器1选用旋转式调谐质量阻尼器和/或齿轮齿条式调谐质量阻尼器。旋转式调谐质量阻尼器通过耗能部与运动部发生相对转动实现耗能，常见类型为粘滞流体式、电涡流式和直流电机式。 如图13所示，采用粘滞流体式耗能的旋转式调谐质量阻尼器为TVMD模型， mr＝S2(I+I0)； αr≈1； 其中， I为旋转飞轮绕轴线的转动惯量，kg×m2； I0为除旋转飞轮外发生转动零件的转动惯量之和，如滚珠丝杠螺母、旋转内筒，kg×m2； d为旋转内筒的外径，m； v为黏滞流体材料的动力黏度，m2/s； A为旋转内筒的侧面面积，m2； y为内筒与外筒间的距离，m； Ld为滚珠丝杠的导程，m。 如图14所示，采用电涡流式耗能的旋转式调谐质量阻尼器为TVMD模型， mr＝S2(I+I0)； αr≈1； 其中， I为旋转飞轮绕轴线的转动惯量，kg×m2； I0为除旋转飞轮外发生转动零件的转动惯量之和，如滚珠丝杠螺母、旋转内筒、旋转导体板，kg×m2； R为常数，与是否安装导磁板及其厚度有关； di为第i对永磁体关于旋转中心的距离，m； Bi为第i对永磁体在旋转导体板上的磁感应强度，T； Ai为第i对永磁体在旋转导体板上的投影面积，m2； n为成对安装永磁体的总对数； σ为旋转导体板的电导率，S/m。 如图15所示，采用直流电机式耗能的旋转式调谐质量阻尼器为TVMD模型， mr＝S2(I+I0)； αr≈1； 其中， I为旋转飞轮绕轴线的转动惯量，kg×m2； I0为除旋转飞轮外发生转动零件的转动惯量之和，如滚珠丝杠螺母、旋转内筒、联轴器、齿轮、电机转子，kg×m2； α为减速器的增益； KE为反电动势常数，Vs/rad； KT为转矩常数，Mm/A； R为外接电阻器阻值，Ω； R0为直流电机内部电阻阻值，Ω。 如图16、17所示，齿轮齿条式调谐质量阻尼器通过齿轮与齿条的配合，将连接方向上的轴向运动转化为齿轮上的转动；将大小齿轮通过键固定于轴上组成齿轮组，具有相同的角速度，然后通过若干个齿轮组的传动配合，可以将旋转飞轮与耗能装置上的转角运动放大若干倍实现耗能，常见类型为粘滞流体式、电涡流式和直流电机式。 进一步地，所述调谐质量阻尼器1位于成对设置的滑动结构3之间，所述调谐质量阻尼器1位于隔震板2的中部。 进一步地，所述下隔震空间的底部隔震板2下方设置地脚。 进一步地，所述耗能部和运动部通过连接耳板与隔震板2连接。 如图18、19、20、21、22所示，本发明的具体实施例，即设置有调谐质量阻尼器1的隔震装置为有控系统，未设置调谐质量阻尼器1的隔震装置为无控系统，有控系统对比了无控系统与在Elcentro-NS-500gal下的位移响应与加速度响应，如图所示，采用调谐质量阻尼器的有控系统的控制效果显著。 模型中的主要参数如下： 主体结构质量mp＝350.0kg； 主体结构刚度K＝1533.7N/m； 主体结构周期T＝3.0s； 等效惯质mr＝175.0kg； 阻尼系数cr＝518.0Nsm-1； 阻尼指数αr＝1.0； 支撑刚度kb＝1535.0N/m； 阻尼系数ck＝0。 如图18所示，调谐质量阻尼器1的隔震装置，相较于无控系统有效控制了结构的共振响应，同时不会对低频荷载与高频荷载产生明显的放大作用。 如图19所示，在具有一定曲率的弧形滑槽内运动的抗拔滑动件31能够将上部物品的振动周期延长到一个相对稳定的值上，保持结构的稳定性。 如图20、21、22所示，有控系统相较于无控系统对于位移响应与加速度响应，具有更好的控制效果。 对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。 背景技术 在对文物及设备进行馆藏时需要设置隔震装置以实现隔震效果，进而实现保护作用。常见的隔震装置通过设置线性滑轨或滑道隔离地震作用，并通过设置阻尼器或摩擦装置来耗散地震能量，降低隔震装置工作时的位移。然而，这类隔震装置往往无法同时显著降低上部结构的位移、加速度与速度响应，同时减震效果也会由于地震动变异性出现较大的差异。在地震作用较大时，传统隔震装置可能会产生较大的水平位移，对上部结构产生显著的倾覆弯矩，造成上部结构的破坏。 常见的隔震装置有双层隔震装置和单层隔震装置，均是通过正交方向的运动以实现隔震减震效果。现有专利公开的隔震装置均具有双向减震作用，实现对文物及设备的保护。但是上述装置均是通过滑块在轨道上运动，通过位移来抵消振动能量，整体上需要较大的位移才能够起到隔震作用，导致在有限空间下，隔震装置要么具有较大的尺寸，要么设置较长的行程，而随着行程的增大，安全性和稳定性则大幅降低，极易发生形变及倾覆问题。本发明提供一种采用调谐质量阻尼器的摆式隔震装置解决传统隔震装置减震效果不稳定、倾覆弯矩大的问题。 发明内容 本发明提供一种采用调谐质量阻尼器的摆式隔震装置，通过合理设置隔震平台与调谐质量阻尼器的参数，能够同时稳定降低上部结构的位移、加速度与速度响应，同时对地震动的变异性表现良好，并具有良好的抗倾覆能力。 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是： 一种采用调谐质量阻尼器的摆式隔震装置，包括调谐质量阻尼器、隔震板和滑动结构，所述隔震板上下间隔设置，形成上隔震空间和下隔震空间，所述调谐质量阻尼器和滑动结构设在上隔震空间和下隔震空间中，位于上隔震空间内的调谐质量阻尼器和位于下隔震空间内的调谐质量阻尼器的运动方向垂直，位于上隔震空间内的滑动结构和位于下隔震空间内的滑动结构的运动方向垂直，位于同一隔震空间内的调谐质量阻尼器和滑动结构的运动方向相同；所述滑动结构包括抗拔滑动件和滑动轨道，所述抗拔滑动件和滑动轨道分别设置在上下对应的隔震板上，所述滑动轨道上设有弧形滑槽，所述抗拔滑动件活动连接在滑动轨道的弧形滑槽中。 进一步地，所述滑动结构成对设置，同一隔震空间内设置两对滑动结构，成对设置的滑动结构并列设置，并且相对设置。 进一步地，所述滑动轨道上的弧形滑槽为U型槽，设置在滑动轨道的侧面上；所述抗拔滑动件包括滑动座、转动轴承和转轴，所述滑动座固定连接在隔震板上，所述转动轴承通过转轴活动连接在滑动座上，所述转动轴承位于弧形滑槽内。 进一步地，所述滑动结构设在隔震板的侧边上，同一对滑动结构的中部相互错位设置，所述滑动轨道的外端与隔震板的侧边平齐。 进一步地，所述调谐质量阻尼器包括耗能部和运动部，所述运动部与耗能部活动连接，所述耗能部与位于下方的隔震板连接，所述运动部与位于上方的隔震板连接。 进一步地，所述调谐质量阻尼器包括旋转式调谐质量阻尼器和齿轮齿条式调谐质量阻尼器。 进一步地，所述调谐质量阻尼器位于成对设置的滑动结构之间，所述调谐质量阻尼器位于隔震板的中部。 进一步地，所述下隔震空间的底部隔震板下方设置地脚。 本发明有益效果如下： 加入调谐质量阻尼器为隔震装置提供附加阻尼，有效控制上部结构在地震下的振动响应；在滑动轨道上设置弧形滑槽，抗拔滑动件在弧形滑槽中做钟摆运动，使得上部结构的振动周期与结构质量无关，实现了上部结构振动周期的稳定。提高了隔震装置减震效果的稳定性；滑动结构具有抗拔拉作用，具有良好的抗拉能力，配合调谐质量阻尼器共同作用，降低抗拔滑动件的运动行程，实现了在输入激励较大时，上部结构不会因为过大的倾覆弯矩发生侧翻。 The invention discloses a pendulum type shock isolation device adopting a tuned mass damper, which comprises the tuned mass damper, shock isolation plates and a sliding structure, the shock isolation plates are arranged up and down at intervals to form an upper shock isolation space and a lower shock isolation space, and the tuned mass damper and the sliding structure are arranged in the upper shock isolation space and the lower shock isolation space. The moving direction of the tuned mass damper located in the upper shock isolation space is perpendicular to the moving direction of the tuned mass damper located in the lower shock isolation space, and the moving direction of the sliding structure located in the upper shock isolation space is perpendicular to the moving direction of the sliding structure located in the lower shock isolation space. The tuned mass damper and the sliding structure which are located in the same shock isolation space are the same in movement direction. The tuned mass damper is added to provide additional damping for the seismic isolation device, and the vibration response of an upper structure under an earthquake is effectively controlled; and the stability and the safety of the shock absorption effect of the shock isolation device are improved. 1.一种采用调谐质量阻尼器的摆式隔震装置，其特征是，包括调谐质量阻尼器(1)、隔震板(2)和滑动结构(3)，所述隔震板(2)上下间隔设置，形成上隔震空间和下隔震空间，所述调谐质量阻尼器(1)和滑动结构(3)设在上隔震空间和下隔震空间中，位于上隔震空间内的调谐质量阻尼器(1)和位于下隔震空间内的调谐质量阻尼器(1)的运动方向垂直，位于上隔震空间内的滑动结构(3)和位于下隔震空间内的滑动结构(3)的运动方向垂直，位于同一隔震空间内的调谐质量阻尼器(1)和滑动结构(3)的运动方向相同； 所述滑动结构(3)包括抗拔滑动件(31)和滑动轨道(32)，所述抗拔滑动件(31)和滑动轨道(32)分别设置在上下对应的隔震板(2)上，所述滑动轨道(32)上设有弧形滑槽，所述抗拔滑动件(31)活动连接在滑动轨道(32)的弧形滑槽中。 2.根据权利要求1所述的一种采用调谐质量阻尼器的摆式隔震装置，其特征是：所述滑动结构(3)成对设置，同一隔震空间内设置两对滑动结构(3)，成对设置的滑动结构(3)并列设置，并且相对设置。 3.根据权利要求2所述的一种采用调谐质量阻尼器的摆式隔震装置，其特征是：所述滑动轨道(32)上的弧形滑槽为U型槽，设置在滑动轨道(32)的侧面上；所述滑动轨道(32)包括滑动座、转动轴承和转轴，所述滑动座固定连接在隔震板(2)上，所述转动轴承通过转轴活动连接在滑动座上，所述转动轴承位于弧形滑槽内。 4.根据权利要求2所述的一种采用调谐质量阻尼器的摆式隔震装置，其特征是：所述滑动结构(3)设在隔震板(2)的侧边上，同一对滑动结构(3)的中部相互错位设置，所述滑动轨道(32)的外端与隔震板(2)的侧边平齐。 5.根据权利要求1所述的一种采用调谐质量阻尼器的摆式隔震装置，其特征是：所述调谐质量阻尼器(1)包括耗能部和运动部，所述运动部与耗能部活动连接，所述耗能部与位于下方的隔震板(2)连接，所述运动部与位于上方的隔震板(2)连接。 6.根据权利要求1所述的一种采用调谐质量阻尼器的摆式隔震装置，其特征是：所述调谐质量阻尼器(1)包括旋转式调谐质量阻尼器和齿轮齿条式调谐质量阻尼器。 7.根据权利要求2所述的一种采用调谐质量阻尼器的摆式隔震装置，其特征是：所述调谐质量阻尼器(1)位于成对设置的滑动结构(3)之间，所述调谐质量阻尼器(1)位于隔震板(2)的中部。 8.根据权利要求1所述的一种采用调谐质量阻尼器的摆式隔震装置，其特征是：所述下隔震空间的底部隔震板(2)下方设置地脚。