CN103510636B - 组装式双子粘滞耗能装置 - Google Patents

Abstract

一种组装式双子粘滞耗能装置，属于土木工程和机械工程领域。本发明包括主油缸、油腔、主活塞、T型活塞杆、主油缸盖板、阻尼板、阻尼孔、组装式油缸、次油缸、定位板、螺栓、次活塞、导轨槽、导轨、注油孔、油塞、通气孔、连接头。组装式双子粘滞耗能装置布置于建筑结构的梁柱和桥梁的墩梁之间，通过结构的运动带动耗能装置活塞运动，进而压缩两个子耗能装置油腔内粘滞流体阻尼材料通过阻尼孔耗散能量，从而达到耗能减震的目的。地震作用后可将损坏的零部件拆卸下来，用新部件代替。本发成本低廉、可根据需要自由组装和拆卸、耗能能力可根据需要调节、可重复利用、施工安装方便、适宜于工厂化大量生产、具有良好的耗能能力。

Description

组装式双子粘滞耗能装置

技术领域

本发明属于结构工程抗震与减振技术领域，涉及到一种组装式粘滞抗震耗能装置，并将两个相同的子粘滞抗震耗能装置组装成整体使用，从而形成地震作用下组装式双子粘滞抗震耗能装置。该发明成本低廉、可根据需要自由组装调节耗能装置耗能能力、可重复利用、施工安装方便、适宜于工厂化生产、抗震减振性能突出、具有良好的发展前景。

背景技术

近年来，随着各种高层建筑、大型桥梁和大型水电工程等城市基础设施在全国各地陆续兴建，其结构的抗震性能也越来越受到重视，为了提高高层建筑、大型桥梁和水电工程结构的抗震性能，通常在结构的关键部位安装抗震耗能装置。随着高层建筑高度的增加、桥梁跨度的增加安装于结构上的抗震耗能装置的数量也越来越多，且单个抗震耗能装置质量也越来越大。传统的抗震耗能装置通常在工厂加工完成然后运动到施工现场进行安装，由于单个抗震耗能装置较大，安装该装置通常需要耗费较高的人力和物力成本；传统的抗震耗能装置耗能能力固定无法根据实际需要进一步提高或降低耗能装置的耗能能力；传统耗能装置也无法自由组装和重复利用，耗能装置出现损害后修复十分困难。因此有必要开发一种组装式抗震耗能装置，同时该装置应具备适宜工厂化生产，可自由组装和拆卸、零件可重复利用、抗震耗能能力可根据需要调节、损害后修复方便和成本低廉等优点。

借鉴机械工程领域的技术手段，利用组装式设计理念，综合利用各种措施的特点，开发了组装式双子粘滞耗能装置。同时为了提高单个组装式粘滞耗能装置的抗震耗能能力，可将两个子组装式粘滞耗能装置组装成整体使用，从而提高了抗震耗能装置的耗能能力。该装置克服了传统抗震耗能装置的诸多不足，为结构抗震提供更多样性的技术支持，具有重大的工程意义。

发明内容

本发明给出了一种结构用组装式双子粘滞耗能装置，发明的目的在于提高单个抗震耗能装置的耗能能力的同时降低抗震耗能装置的安装和维护成本。同时，该装置可自由组装和拆卸、零件可重复利用、后续维护费用低廉、性价比高。为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

组装式双子粘滞减震耗能装置，其特征在于：

将两个子耗能装置中的一个子耗能装置沿垂直于连接头4的轴孔旋转180°与另一个相同的子耗能装置通过导轨槽14和导轨15组合到一起；

其中一个子耗能装置包括主油缸1一个、主活塞3一个、连接头4一个、T型活塞杆5一个、主油缸盖板6一个、阻尼板7多个、阻尼孔8、组装式油缸9至少一个、次油缸10一个、定位板11若干、螺栓12若干、次活塞13一个、导轨槽14、导轨15、注油孔16一个、油塞17一个、通气孔18一个；

在主油缸1和次油缸10之间串联至少一个组装式油缸9；连接头4固定于主油缸1侧壁，主活塞3布置于主油缸1内可在主油缸1内运动，主活塞3与T型活塞杆5最长杆连接，主油缸盖板6焊接于主油缸1端部；组装式油缸9内布置有阻尼板7与油缸内壁垂直布置且固定于组装式油缸9内壁，主油缸1与组装式油缸9直接连接的油缸侧壁布置有阻尼板7与油缸内壁垂直布置且固定于主油缸1内壁；次活塞13布置于次油缸10内可在次油缸10内运动，通气孔18开在次油缸10的侧壁上用于保证次活塞13近通气孔18的一侧压力为大气压；组装式油缸9与主油缸1和次油缸10通过定位板11上的螺栓孔限定位置并利用螺栓12紧密连接，接缝处放置密封垫和涂刷密封胶处理；通过注油孔16向油腔2内注入粘滞流体阻尼材料，完成后用油塞17封住注油孔16；子耗能装置的T型活塞杆5的两个短杆中一个与另一个子耗能装置的次油缸10侧壁的导轨连接，另一个短杆端部有导轨槽与自身的组装式油缸9侧壁的导轨组装；导轨安装和油塞17运动方向平行。

组装式油缸9可根据结构耗能要求在主油缸1和次油缸10之间串联多个组装式油缸9从而根据结构抗震要求灵活的改变组装式双子粘滞减震耗能装置耗能能力。

连接头4在外荷载作用下引起主活塞3运动，导致油腔2内压力变化；次油缸10上的通气孔18的存在，使得次活塞13近通气孔18一侧的压力保持不变仍为大气压；这将导致次活塞13两侧壁的压力不平衡，引起次活塞13运动，进而引起油腔2内粘滞流体阻尼材料运动通过阻尼板7上的阻尼孔8而耗散能量。在耗能过程中，次油缸10和组装式油缸9侧壁的导轨15在主油缸1外侧壁的导轨槽14内运动，进而带动焊接于次油缸10侧壁导轨15上的活塞杆5运动，这保证两个双子耗能装置同时运动耗散能量。组装式油缸9与主油缸1和组装式油缸9与次油缸10通过定位板11上的螺栓孔限定位置并利用螺栓12紧密连接。组装式油缸9可根据结构耗能要求在主油缸1和次油缸10之间串联多个组装式油缸9从而提高结构的抗震性能。

与现有技术相比，本发明的优点是：

（1）本发明将两个子组装式粘滞抗震耗能装置组装为一体使用，不仅提高了单个抗震耗能装置的耗能能力而且可以节省建筑物使用空间。

（2）本发明中的组装式油缸可串联多个使用，提高了单个抗震耗能装置的耗能能力，且抗震耗能能力可根据结构抗震需要调节。

（3）本发明组装方便，构造简洁，性价比高，适宜于现场施工，降低了抗震耗能装置的安装成本。

（4）本发明零部件重复利用率高，拆卸方便，维护成低。

（5）所用材料成本低廉，构造简单，抗震效果良好。

附图说明

图1为组装式双子粘滞耗能装置纵剖面示意图。

图2为组装式双子粘滞耗能装置图1A-A截面的右剖视图。

图3为组装式双子粘滞耗能装置图1B-B截面的右剖视图。

图4为组装式双子粘滞耗能装置三维视图。

图5为组装式双子粘滞耗能装置图1C-C截面的右剖视图。

图6为组装式双子粘滞耗能装置图1D-D截面的右剖视图。

图7为组装式双子粘滞耗能装置布置在电梯井内梁和立柱间平面示意图。

图8为组装式双子粘滞耗能装置布置在电梯井内梁和立柱间立面示意图。

图9为组装式双子粘滞耗能装置的1/2纵剖面图和1/2三维图。

图中：主油缸1、油腔2、主活塞3、连接头4、活塞杆5、主油缸盖板6、阻尼板7、阻尼孔8、组装式油缸9、次油缸10、定位板11、螺栓12、次活塞13、导轨槽14、导轨15、注油孔16、油塞17、通气孔18、组装式双子粘滞耗能装置19、电梯井内梁20、立柱21。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式。

实施例1：

如图7和图8所示，高层建筑住宅处于8度抗震设防区。为了减少地震作用对结构的破坏，需在该高层建筑住宅合适位置布置耗能装置进行抗震构造，为了不影响建筑物的使用功能和美观，选择将耗能装置布置于电梯井侧面的梁柱之间。由于电梯井空间狭小且电梯井的内梁的宽度只有40cm，若布置传统的耗能装置通过计算发现需在每层电梯井的内梁的两端与柱之间需各布置一个直径将超过50cm耗能装置才能满足抗震要求。传统耗能装置个头巨大且安装不便将严重影响电梯的运行存在安全隐患，且造价昂贵。因此选用本发明组装式双子粘滞耗能装置布置于电梯井的内梁两端与柱之间，本装置造价低廉、现场组装方便安装，占有空间少耗能能力强。首先，在住宅施工阶段将耗能装置连接头布置在电梯井的内梁距梁端1.0m处和立柱距柱顶1.0m处。其次，在工厂加工双子粘滞耗能装置各部件，在精密机床上用高强度钢板加工主油缸1、主活塞3、连接头4、活塞杆5、主油缸盖板6、阻尼板7、组装式油缸9、次油缸10、定位板11、次活塞13、导轨槽14、导轨15等各部件，主油缸外径35cm，壁厚1cm；组装式油缸9和次油缸10外径20cm，壁厚1cm；活塞杆直径4cm,长35cm；阻尼板直径18cm，厚2cm，阻尼孔直径0.6cm；主活塞3直径33cm，厚5cm；次活塞13直径18cm，厚6cm；导轨槽宽6cm，高1.6cm，沿主油缸1长度方向通常布置；导轨15宽6cm，高1.5cm沿组装式油缸9和次油缸10长度方向通常布置；定位板11上螺栓孔直径16mm，板厚1.6cm；连接头4厚5cm，连接孔直径3cm。然后，在住宅主体结构施工完毕时，安装双子粘滞耗能装置，将活塞杆5穿过主油缸盖板6中心与主活塞3焊接为一体，将主活塞3放入主油缸1内，然后将主油缸盖板6焊接于主油缸1侧壁，将次活塞13放入次油缸10内。将阻尼板7放入主油缸1和组装式油缸9内依次焊接于油缸侧壁，将主油缸1和组装式油缸9以及次油缸10和组装式油缸9通过定位板11利用螺栓12连接为一体，油缸之间连接部位放置密封环，并在接缝处涂抹密封胶，确保接缝处不漏油。将两个子耗能装置按反对称形式通过导轨槽14和导轨15组合到一起，并将活塞杆5无导轨槽一侧焊接于次油缸10侧壁的导轨15的合适位置。通过注油孔16向油腔2内注入粘滞流体阻尼材料。完成组装式双子粘滞减震耗能装置的组装。该装置可灵活组装与拆卸，部件可重复利用。通过布置本发明的组装式双子粘滞耗能装置，在地震作用下可有效的耗散地震能量和减少地震对结构的破坏。

以上为本发明的一个典型实施例，但本发明的实施不限于此。

Claims (2)

1.组装式双子粘滞减震耗能装置，其特征在于：

将两个子耗能装置中的一个子耗能装置沿垂直于连接头(4)的轴孔旋转180°与另一个相同的子耗能装置通过导轨槽(14)和导轨(15)组合到一起；

其中一个子耗能装置包括主油缸(1)一个、主活塞(3)一个、连接头(4)一个、T型活塞杆(5)一个、主油缸盖板(6)一个、阻尼板(7)多个、阻尼孔(8)、组装式油缸(9)至少一个、次油缸(10)一个、定位板(11)若干、螺栓(12)若干、次活塞(13)一个、导轨槽(14)、导轨(15)、注油孔(16)一个、油塞(17)一个、通气孔(18)一个；

在主油缸(1)和次油缸(10)之间串联至少一个组装式油缸(9)；连接头(4)固定于主油缸(1)侧壁，主活塞(3)布置于主油缸(1)内可在主油缸(1)内运动，主活塞(3)与T型活塞杆(5)最长杆连接，主油缸盖板(6)焊接于主油缸(1)端部；组装式油缸(9)内布置有阻尼板(7)与油缸内壁垂直布置且固定于组装式油缸(9)内壁，主油缸(1)与组装式油缸(9)直接连接的油缸侧壁布置有阻尼板(7)与油缸内壁垂直布置且固定于主油缸(1)内壁；次活塞(13)布置于次油缸(10)内可在次油缸(10)内运动，通气孔(18)开在次油缸(10)的侧壁上用于保证次活塞(13)近通气孔(18)的一侧压力为大气压；组装式油缸(9)与主油缸(1)和次油缸(10)通过定位板(11)上的螺栓孔限定位置并利用螺栓(12)紧密连接，接缝处放置密封垫和涂刷密封胶处理；通过注油孔(16)向油腔(2)内注入粘滞流体阻尼材料，完成后用油塞(17)封住注油孔(16)；子耗能装置的T型活塞杆(5)的两个短杆中一个与另一个子耗能装置的次油缸(10)侧壁的导轨连接，另一个短杆端部有导轨槽与自身的组装式油缸(9)侧壁的导轨组装；导轨安装和油塞(17)平行。

2.根据权利要求1所述的组装式双子粘滞减震耗能装置，其特征在于：粘滞流体阻尼材料成分为油。