CN103015557A - 一种碰撞屈曲耗能阻尼器 - Google Patents

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Abstract

一种碰撞屈曲耗能阻尼器，属于工程结构抗震、减震及抗风技术领域，包括质量球、外壳、导向杆、反向弹簧、悬臂杆、封板和连接板，所述外壳横截面为方形，封板固定于外壳两端，一导向杆固定于封板中心，质量球穿在导向杆上，可以沿导向杆自由移动；多组间隔排列的悬臂杆固定于外壳内壁上，其长度能使其与质量球发生碰撞，而其发生屈曲后又能与质量球脱离；所述反向弹簧固定于封板内部，并套在导向杆两端。悬臂杆易发生屈曲，当质量球沿导向杆移动时，与悬臂杆发生碰撞，导致悬臂杆发生屈曲，消耗能量，当与反向弹簧相撞并反向移动后，继续与悬臂杆相撞。在工作工程中，摩擦、碰撞和屈曲均可以耗散能量，是一种调谐频带较宽的高耗能型阻尼器。

Description

一种碰撞屈曲耗能阻尼器
技术领域
本发明涉及一种通过质量球与悬臂杆碰撞，导致悬臂杆屈曲而耗能的碰撞屈曲耗能阻尼器，属于工程结构抗震、减震及抗风技术领域。
背景技术
近年来，由于调谐质量阻尼器（TMD）和调谐液体阻尼器（TLD）的卓越减震性能，受到工程界的广泛关注，其主要原理是在附加结构中放置较大的质量，并附加一定的刚度和阻尼，通过调节附属结构的自振频率，使其与主结构或外来荷载的频率相同，通过共振（类共振）吸收结构中的能量，并利用阻尼单元逐步耗散能量。
调谐质量阻尼器和调谐液体阻尼器均存在一定的不足：第一，一般附加质量较大，并放置于结构的较高部位，设计结构构件时需考虑附加质量带来的不利影响；第二，附加质量在振动时导致附属结构与主结构连接处内力较大，需对连接处着重处理；第三，调谐质量一般自振频率较小，对于长周期激励的减震效果较为明显，对于高频激励的减震效果不明显。基于以上原因，本发明设计了一种能分布布置的碰撞屈曲耗能阻尼器。
发明内容
基于现有技术的上述缺陷，本发明提出了一种能分布布置的碰撞屈曲耗能阻尼器，能有效耗散地震能量。
本发明的技术方案如下：
一种碰撞屈曲耗能阻尼器，包括质量球、外壳、导向杆、反向弹簧、悬臂杆、封板和连接板，所述外壳横截面为方形，封板固定于外壳两端，一导向杆固定于封板中心，质量球穿在导向杆上，可以沿导向杆自由移动；多组间隔排列的悬臂杆固定于外壳内壁上，其长度能使其与质量球发生碰撞，而其发生屈曲后又能与质量球脱离；所述反向弹簧固定于封板内部，并套在导向杆两端；所述连接板设置于外壳外部用于和建筑结构相连。
所述悬臂杆是截面为方形或圆形的长柱体，由铅或软钢制成，在外壳的内部大量布置。
所述质量球由硬钢制成。
所述外壳为铁质外壳或塑料外壳。
当外界结构振动并带动外壳振动时，质量球沿导向杆移动，并与悬臂杆发生碰撞，导致悬臂杆发生屈曲，消耗能量，当质量球运动到阻尼器的端部，与反向弹簧相撞并反向移动，继续与悬臂杆相撞。在工作工程中，除悬臂杆屈曲耗能外，质量球与导向杆的摩擦，质量球和悬臂杆的碰撞，质量球和反向弹簧的碰撞，均可以耗散能量。
所述的碰撞屈曲耗能阻尼器，其体积可以做的非常小，比如100mm×100mm×500mm或80mm×80mm×400mm，可以分散布置于建筑结构的不同部位，比如楼板下部、主梁底部、管线夹层、窗帘架上方等等。
有益效果：
本发明的碰撞屈曲耗能阻尼器，首先，其质量球在阻尼器内部左右运动，并与反向弹簧碰撞，具有调谐性质，能改变结构动力特性；其次，碰撞屈曲耗能阻尼器长度及其中悬臂杆的数量可以根据具体情况而改变，从而使阻尼器的自振频率不同，在建筑结构中大量放置时，调谐频带较宽；再次，本发明的碰撞屈曲耗能阻尼器，由于端部放置了反向弹簧，无论起振方向为左右哪个方向，无论起振时质量球在哪个位置，质量球均能起振，能够有效耗散地震能量。
附图说明
图1为碰撞屈曲耗能阻尼器纵向剖面示意图；
图2为碰撞屈曲耗能阻尼器横向剖面示意图；
图3为碰撞屈曲耗能阻尼器安装于管线夹层示意图；
图4为碰撞屈曲耗能阻尼器安装于窗帘盒上部示意图；
图中，1-质量球；2-外壳；3-导向杆；4-反向弹簧；5-悬臂杆；6-封板；7-连接板；8-楼板；9-吊顶；10-窗帘盒；11-外窗。
具体实施方式
如图1-4所示，本发明的具体实施方式如下：
如图1-2所示，本发明的一种碰撞屈曲耗能阻尼器，包括质量球1、外壳2、导向杆3、反向弹簧4、悬臂杆5、封板6和连接板7，外壳2横截面为方形，封板6固定于外壳2两端，一导向杆3固定于两端封板6中心，质量球1穿在导向杆3上，可以沿导向杆3自由移动；多组间隔排列的悬臂杆5固定于外壳2内部上，其长度能使其与质量球1发生碰撞，而其发生屈曲后能与质量球1脱离；反向弹簧4固定于封板6内部，并套在导向杆3两端；连接板7设置于外壳2外部用于和建筑结构相连。悬臂杆5是截面为方形或圆形的长柱体，由铅或软钢制成，在外壳2的内部大量布置，质量球1由硬钢制成，其具体包括如下两个实施例。
实例一：
如图3所示，碰撞屈曲耗能阻尼器采用铁质外壳2与封板6、不锈钢导向杆3，外壳2尺寸采用100mm×100mm×500mm，采用膨胀螺栓安装于楼板8下部，吊顶9上方，并可以纵横两个方向布置多组。当地震发生时，质量球1在阻尼器中移动，吸收地震能量，并通过与悬臂杆5的碰撞，导致悬臂杆5的屈曲等，将能量耗散掉。
实例二：
如图4所示，碰撞屈曲耗能阻尼器采用塑料外壳2与封板6、不锈钢导向杆3，外壳2尺寸采用80mm×80mm×400mm，采用膨胀螺栓侧向安装于外墙上，处于外窗11和窗帘盒10之上，楼板8之下，多组串联布置，不影响建筑的使用，对外观影响也较小。当地震发生时，质量球1在阻尼器中移动，吸收地震能量，并通过与悬臂杆5的碰撞，导致悬臂杆5的屈曲等，将能量耗散掉。
以上为本发明的两个实例，本发明的实施不限于此。

Claims (6)

1.一种碰撞屈曲耗能阻尼器，其特征在于：包括质量球（1）、外壳（2）、导向杆（3）、反向弹簧（4）、悬臂杆（5）、封板（6）和连接板（7），所述外壳（2）横截面为方形，封板（6）固定于外壳（2）两端，一导向杆（3）固定于封板（6）中心，质量球（1）穿在导向杆（3）上，可以沿导向杆（3）自由移动；多组间隔排列的悬臂杆（5）固定于外壳（2）内壁上，其长度能使其与质量球（1）发生碰撞，而其发生屈曲后又能与质量球（1）脱离；所述反向弹簧（4）固定于封板（6）内部，并套在导向杆（3）两端；所述连接板（7）设置于外壳（2）外部用于和建筑结构相连。
2.如权利要求1所述的一种碰撞屈曲耗能阻尼器，其特征在于：所述悬臂杆（5）是截面为方形或圆形的长柱体，由铅或软钢制成，在外壳（2）的内部大量布置。
3.如权利要求1所述的一种碰撞屈曲耗能阻尼器，其特征在于：所述质量球（1）由硬钢制成。
4.如权利要求1所述的一种碰撞屈曲耗能阻尼器，其特征在于：所述外壳（2）为铁质外壳或塑料外壳。
5.如权利要求1所述的一种碰撞屈曲耗能阻尼器，其特征在于：所述的碰撞屈曲耗能阻尼器，其体积为100mm×100mm×500mm或80mm×80mm×400mm，分散布置于建筑结构的不同部位。
6.如权利要求5所述的一种碰撞屈曲耗能阻尼器，其特征在于：所述的碰撞屈曲耗能阻尼器分散布置于楼板下部、主梁底部、管线夹层或窗帘架上方。
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