CN102535671B - 双向扭转型铅剪切阻尼器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种双向扭转型铅剪切阻尼器，属于土木工程抗震和抗风技术领域。主要特点是通过套置的钢质镂空圆筒之间灌注金属材料铅或高阻尼固体材料作为阻尼层，铅在两层圆筒的镂空部分有大量嵌入，钢质镂空圆筒上下两端通过螺栓与轴承板固定。内外两层钢质镂空圆筒的镂空部分呈相反角度的螺旋状，沿钢质镂空圆筒轴向的荷载使内外钢质镂空圆筒产生反向相反的转动，即产生相对扭转变形，从而使嵌入内外钢质镂空圆筒镂空部分的铅阻尼层受到剪切作用，镂空约束钢采用角度相反设计，能放大阻尼器在轴向荷载作用下的相对扭转变形程度，更有效地耗散输入的振动能量。

Description

双向扭转型铅剪切阻尼器
技术领域
本发明涉及一种双向扭转型铅剪切阻尼器，属于土木工程抗震和抗风技术领域。
背景技术
   消能减震技术是一种有效的结构控制技术，它通过在结构的适当部位安装消能减震装置，消耗地震或风振等输入的能量，以此减小结构在地震、大风等动载作用下的动力响应，达到保护建筑结构的目的。铅阻尼器是一种常见的消能减震装置，因为铅具有较好的塑性变形能力，其屈服位移小，屈服耗能能力强。但传统铅阻尼器一般是利用相对平动位移使铅发生塑性变形，以此消耗能量。传统铅阻尼器的结构通常由厚壁钢管、带两个活塞的中心轴和铅组成，当外壁钢管和中心轴产生相对平动时，钢管内的铅被挤压发生塑性变形，从而耗散能量。但由于挤压作用引起筒内压力太大而导致铅的密封问题，势必会降低耗能性能。 
发明内容
  本发明的目的是提供一种双向扭转型铅剪切阻尼器，解决现有利用相对平动位移的传统铅阻尼器存在的由于挤压作用引起筒内压力太大而导致铅的密封问题，降低耗能性能，通过本发明实现改相对平动位移为相对转动位移的变换使得铅发生塑性变形来进行耗能。
  本发明的目的是通过以下技术方案实现的，一种双向扭转型铅剪切阻尼器，其特征是，所述的阻尼器包括至少内外层套置的钢质镂空圆筒，在各层钢质镂空圆筒之间的腔体内灌注的阻尼层，各层钢质镂空圆筒上下两端分别经螺栓固定相互旋转的轴承板。
所述钢质镂空圆筒上的镂空部分为若干条斜向槽，相邻两层钢质镂空圆筒上的斜向槽形成网状形。
所述阻尼层的材料灌注在各层钢质镂空圆筒之间的腔体内同时嵌入到斜向槽中。
所述的阻尼器或由两层以上钢质镂空圆筒和阻尼层交替构成。
阻尼层的材料采用铅或镁合金或Zn-Al合金高阻尼固体材料。
本发明通过多层套置的钢质镂空圆筒，在相邻两层钢质镂空圆筒之间灌注金属材料铅或高阻尼固体材料作为阻尼层，铅在两层圆筒的镂空部分有大量嵌入，钢质镂空圆筒上下两端通过螺栓与轴承板固定。内外两层钢质镂空圆筒的镂空部分呈相反角度的螺旋状，沿钢质镂空圆筒轴向的荷载使内外钢质镂空圆筒产生反向相反的转动，即产生相对扭转变形，从而使嵌入内外钢质镂空圆筒镂空部分的铅阻尼层受到剪切作用。当铅达到屈服状态，铅的变形即由弹性转为塑性。由于在室温条件下铅变形后会发生回复与再结晶，通过回复和再结晶,应变硬化将消失,铅的组织和性能将恢复至变形前的状态,因此不会产生残余应力，也不会出现疲劳。并且，铅在自然环境下很稳定，不会因长期使用而被侵蚀。镂空约束钢采用角度相反设计，能放大阻尼器在轴向荷载作用下的相对扭转变形程度，更有效地耗散输入的振动能量。
   本发明的有益效果是：（1）在小变形下即可获得良好的耗能能力；（2）循环次数对工作性能影响较小，具有良好的稳定性和耐久性；（3）构造简单，制造方便。
附图说明
图1为本发明主视结构示意图；
图2为本发明俯视结构示意图；
图3为本发明中外层钢质镂空圆筒主视结构示意图；
图4为本发明中内层钢质镂空圆筒主视结构示意图；
图5为图1中A-A剖面结构示意图；
图6为图1中B-B剖面结构示意图；
 图中，1为外层镂空钢质圆筒，2为内层镂空钢质圆筒，3为阻尼层，4为轴承板，5为螺栓，6为钢珠。
具体实施方式
结合附图和实施例进一步说明本发明，如图1-6所示，本发明实施例为外内层镂空钢质圆筒，外层镂空钢质圆筒1和内层镂空钢质圆筒2的上下两端经螺栓5与轴承板4固定，轴承板4的内外圈相对转动，在外层镂空钢质圆筒1和内层镂空钢质圆筒2的夹层为阻尼层3，阻尼层3采用铅或镁合金或Zn-Al合金高阻尼固体材料，本实施例采用的铅在内外圆筒镂空部分有嵌入。在沿圆筒轴向荷载作用下，轴承板4的内外圈产生相对转动，因内外层圆筒的镂空部分为斜向槽呈相反角度设计，从而轴承板4的内外圈的相对转动带动内外侧圆筒产生反向转动，该相对转动位移使嵌入圆筒镂空部分的铅产生剪切变形，消耗能量。在小变形情况下，外部荷载撤销之后，内外圆筒恢复到变形之前的状态，铅同时发生回复与再结晶，使阻尼器可以多次循环耗能，工作性能几乎不受影响。

Claims (3)

1. 一种双向扭转型铅剪切阻尼器，其特征是，所述的阻尼器包括至少内外层套置的钢质镂空圆筒，在各层钢质镂空圆筒之间的腔体内灌注的阻尼层，钢质镂空圆筒上的镂空部分为若干条斜向槽，相邻两层钢质镂空圆筒上的斜向槽形成网状形，各层钢质镂空圆筒上下两端分别经螺栓固定相互旋转的轴承板，内外两层钢质镂空圆筒的镂空部分呈相反角度的螺旋状，沿钢质镂空圆筒轴向的荷载使内外钢质镂空圆筒产生方向相反的转动，即产生相对扭转变形，从而使嵌入内外钢质镂空圆筒镂空部分的铅阻尼层受到剪切作用。
2.根据权利要求1所述的双向扭转型铅剪切阻尼器，其特征是，所述阻尼层的材料灌注在各层钢质镂空圆筒之间的腔体内同时嵌入到斜向槽中。
3.根据权利要求1所述的双向扭转型铅剪切阻尼器，其特征是，所述的阻尼器由两层以上钢质镂空圆筒和阻尼层交替构成。
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