CN102287015B - 自复位金属阻尼器 - Google Patents

Abstract

本发明专利涉及一种自复位金属阻尼器，用于房屋建筑的消能减震。本发明的自复位金属阻尼器由外壳、活塞杆、弹性体、耗能片、连接件构成，可作为耗能元件应用于新、旧建筑结构；在遭受到风荷载或者地震荷载作用时，活塞杆与外壳之间沿轴向发生相对运动，活塞杆带动耗能片变形，耗能片进入塑性后开始耗散地震能量，地震动结束后，两组弹性体产生的压力或者拉力迫使活塞杆回到初始位置，消除残余变形。

Description

自复位金属阻尼器

(一)技术领域

本发明属于结构工程抗震技术领域，涉及一种利用金属材料屈服耗散振动能量、利用弹性体的预压力或者预拉力提供自复位能力的阻尼器。

(二)背景技术

为了控制建筑结构特别是高层建筑结构在风荷载和地震荷载下的动力响应，经常采用一些机械装置耗散风振和地震作用引入的能量，从而达到保护主要承重构件的目的，这就是结构控制的概念。目前，结构控制的研究和应用方向主要分为被动控制、半主动控制、主动控制和混合控制几种。其中，被动控制技术因其构造简单可靠、耗能性能稳定、价格低廉、维护方便而被广泛应用于工程建设，或用于改善已有老旧建筑物的抗震或抗风性能之中。结构的被动耗能减震技术是指在结构的某些部位设置耗能装置，例如阻尼器，通过耗能装置产生的摩擦、弯曲、弹塑性滞回变形来耗散或吸收地震输入结构中的能量，减小主体结构的地震反应，从而避免结构产生破坏或倒塌，达到减震控制的目的。目前建筑结构体系中采用的被动耗能减震装置主要可分为四大类：粘滞阻尼器、金属阻尼器、粘弹性阻尼器以及摩擦阻尼器。

金属阻尼器以其价格低廉、性能可靠的特性而受到人们的普遍青睐。金属阻尼器利用金属材料屈服后的塑性应变能耗散能量。振动结束后，进入屈服状态的金属阻尼器一般会产生残余变形，对非结构构件和人类居住环境造成一定的不利影响。一些重要建筑，需要震后立即投入使用，残余变形极不利于这类建筑的性能要求。

(三)发明内容

本发明旨在克服传统金属阻尼器的上述缺点，提出一种新型自复位式金属阻尼器。本发明作为耗能元件安装在新、旧结构中，具有一定的初始刚度可以抵抗风荷载和小震作用；当遭受到超过设防烈度等级的地震时，本发明进入塑性工作状态并耗散大量地震能量；地震动结束后，预压或者预拉的弹性体强迫金属阻尼器回到初始位置，从而消除残余变形。

本发明的自复位金属阻尼器，包括有活塞杆(1)，外壳(2)，带正向螺纹的碟形弹簧(3)，带反向螺纹的碟形弹簧(4)，耗能片(5)，密封体(6)，连接螺扣(7)，其中，活塞杆(1)和外壳(2)分别连接在具有相对变形的位置上，带正向螺纹的碟形弹簧(3)和带反向螺纹的碟形弹簧(4)并联，通过沿轴向旋转活塞杆(1)对碟形弹簧(3)和(4)施加预压力，耗能片(5)嵌入到外壳(2)和活塞杆(1)的槽内，其特征在于活塞杆(1)沿轴向相对于外壳(2)运动。

依照本发明实施例所述，活塞杆(1)带有正、反向螺纹。

依照本发明实施例所述，耗能片(5)开十字形缝。

依照本发明实施例所述，耗能片(5)沿圆周开圆孔。

依照本发明实施例所述，采用不带螺纹的碟形弹簧(17)，弹簧串联。

本发明解决其技术问题所采用的工作原理：

本发明安装在结构中具有相对变形的位置上，活塞杆具有反向的两组螺纹，分别与两组具有正、反向螺纹的碟形弹簧配合，耗能片的内缘与外缘分别嵌固在活塞杆和外壳上，组装时，转动活塞杆，两组碟形弹簧产生初始预压力，而耗能片初始位置保持不变。本发明在工作时，活塞杆与外壳之间沿轴向发生相对运动，活塞杆带动耗能片变形，耗能片进入塑性后开始耗散地震能量，地震动结束后，两组碟形弹簧产生的压力或者拉力迫使活塞杆回到初始位置，消除残余变形。

本发明的有益效果：

结构简单可靠，安装方便；具备耗散地震作用和风荷载引入的振动能量，保护主要承重构件的能力；具有自复位能力，减少结构的残余变形。

(四)附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明实施例一的剖视图。

图2是本发明实施例一的活塞杆示意图。

图3是本发明实施例一的外壳示意图。

图4是本发明实施例一的碟形弹簧示意图。

图5、图6是本发明实施例一的耗能片示意图。

图7、图8是本发明的实施例二的剖视图。

图中1.活塞杆，2.实施例一外壳，3.带螺纹的碟形弹簧，4.带反向螺纹的碟形弹簧，5.耗能片，6.密封体，7.连接螺扣，8.六角，9.限位，10.正向螺纹，11.反向螺纹，12.齿槽，13.螺纹，14.开缝耗能片，15.开孔耗能片，16.实施例二外壳，17.不带螺纹的碟形弹簧，18.滑槽。

(五)具体实施方式

实施例1

图1是本实施例的结构示意图。本实施例是由活塞杆1，外壳2，带螺纹的碟形弹簧3，带反向螺纹的碟形弹簧4，耗能片5，密封体6，连接螺扣7组成。组装时，外壳2沿轴线分为两半，将碟形弹簧3和4以及耗能片5按照一定的顺序装配到活塞杆1上，碟形弹簧3和4的间距可以通过螺纹来调整，然后将装配好的活塞杆1放入外壳2的齿槽12中，将外壳2重新焊接为一个整体，并安装好密封体6和连接螺扣7。然后沿轴向转动活塞杆1，由于一对反向螺纹的存在，活塞杆1的相对位置不会变化，而对碟形弹簧3和4施加预压力。预压力的大小可以根据碟形弹簧3和4的个数以及活塞杆1转动的圈数进行调整，调整耗能片5的个数、形式和厚度可以实现不同的耗能能力。

图2是本实施例活塞杆的示意图。由六角8、限位9、正向螺纹10和反向螺纹11组成。其中正向螺纹10和反向螺纹11分别和具有正、反向螺纹的碟形弹簧3和4配合，限位9用于避免对碟形弹簧3和4施加过大的预压力，并能限制活塞杆1的相对位移，六角8用于旋转活塞杆1施加预压力。

图3是本实施例的外壳剖视图，外壳为圆筒形，沿轴向分为两半，环向开齿槽12，用于嵌固耗能片和碟形弹簧。

图4是本实施例所采用的碟形弹簧，具有螺纹13。

图5是本实施例的耗能片的一种方案，采用开十字形缝的圆环板。

图6是本实施例的耗能片的另一种方案，耗能片采用圆环板，在圆环板的圆周开孔。

实施例2

图7是本实施例的具体结构示意图。包括外壳16，不带螺纹的碟形弹簧17，本实施例中，碟形弹簧17串联布置，具有较大的变形能力。预压力通过具有正、反螺纹的碟形弹簧3和4施加。其它结构与实施例1相同。碟形弹簧3和4与其余碟形弹簧17串联，并对其施加预压力。

图8是本实施例的外壳剖视图。外壳中部开齿槽12，用于固定耗能片，靠近两端位置开滑槽18，用于放置不带螺纹的碟形弹簧17。

Claims (5)

1.一种自复位金属阻尼器，包括有活塞杆(1)，外壳(2)，带螺纹的碟形弹簧(3)，带反向螺纹的碟形弹簧(4)，耗能片(5)，密封体(6)，连接螺扣(7)，其中，活塞杆(1)和外壳(2)分别连接在具有相对变形的位置上，带螺纹的碟形弹簧(3)和带反向螺纹的碟形弹簧(4)并联，通过沿轴向旋转活塞杆(1)对碟形弹簧(3和4)施加预压力，耗能片(5)嵌入到外壳(2)和活塞杆(1)的槽内，其特征在于活塞杆(1)沿轴向相对于外壳(2)运动。

2.根据权利要求1所述的自复位金属阻尼器，其特征在于，活塞杆(1)带有正、反向螺纹。

3.根据权利要求1所述的自复位金属阻尼器，其特征在于，耗能片(5)开十字形缝。

4.根据权利要求1所述的自复位金属阻尼器，其特征在于，耗能片(5)沿圆周开圆孔。

5.根据权利要求1所述的自复位金属阻尼器，其特征在于，采用不带螺纹的碟形弹簧(17)，弹簧串联。 

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