CN104328843A - 变刚度钢管耗能器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变刚度钢管耗能器，包括圆形的底盘，特征是：还包括左套筒、中顶盘、右套筒、右顶盘和阻尼器，左套筒的左右两端分别固定在底盘和中顶盘之间，右套筒的左右两端分别固定在中顶盘和右顶盘之间；阻尼器由右动作盘、左动作盘、传导棒和若干根弧形钢棒组成，传导棒的左右两端分别穿过中顶盘圆孔和右顶盘圆孔，在传导棒的左右端分别固定有右动作盘和左动作盘，若干根弧形钢棒的左右两端分别固定在底盘和左动作盘之间。本发明还包括右限位器和左限位器，左动作盘位于右限位器和左限位器之间。本发明具有刚度可变、能同时承受轴向和径向载荷、可提高建筑结构抵抗地震、风等外界振动能力等优点。

Description

变刚度钢管耗能器

技术领域

本发明涉及建筑结构，尤其是涉及一种用于钢框架、钢网架、钢网壳等结构的变刚度钢管耗能器。

背景技术

随着科学技术的发展，建筑结构的形式越来越复杂，跨度越来越大，结构受地震、风等因素的影响也越来越大，如何有效地抑制这些不利因素的影响，一直为科技工作者所关注。

目前人们大都采用基础隔震和耗能减震等方法来减少振动对结构的影响，而这些隔震及耗能器大都存在易老化、更换麻烦等缺点，且很多耗能器只能承受单向载荷，抗弯能力有限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种刚度可变、能同时承受轴向和径向载荷、可提高建筑结构抵抗地震、风等外界振动能力的变刚度钢管耗能器。

本发明的目的是这样实现的：

一种变刚度钢管耗能器，包括圆形的底盘，特征是：还包括左套筒、中顶盘、右套筒、右顶盘和阻尼器，左套筒和右套筒的左右两端均开口，左套筒的左右两端分别固定在左边的底盘的边缘和右边的中顶盘的边缘之间，右套筒的左右两端分别固定在中顶盘的边缘和右顶盘的边缘之间，底盘、左套筒、中顶盘共同构成左舱室，中顶盘、右套筒、右顶盘共同构成右舱室，在中顶盘和右顶盘的中央分别设有直径同样大小的中顶盘圆孔和右顶盘圆孔；阻尼器由右动作盘、左动作盘、传导棒和若干根弧形钢棒组成，传导棒的直径小于中顶盘圆孔和右顶盘圆孔的直径，传导棒的左右两端分别穿过中顶盘圆孔和右顶盘圆孔，在外界载荷作用下传导棒可以沿着中顶盘圆孔和右顶盘圆孔作垂直于中顶盘和右顶盘的运动，在右顶盘的右边、传导棒的右端固定有右动作盘，在左舱室内、传导棒的左端固定有直径小于左套筒内径的左动作盘，呈均匀放置的若干根弧形钢棒的左右两端分别固定在底盘和左动作盘之间。

本发明还包括右限位器和左限位器，起限位作用的右限位器和左限位器均为柱形钢管，右限位器的右端固定在左舱室内的中顶盘的中央，左限位器的左端固定在左舱室内的底盘的中央，左动作盘位于右限位器和左限位器之间；右限位器和左限位器的直径均小于左动作盘的直径。

弧形钢棒为2-10根，弧形钢棒的形状为圆弧形或S形。

工作原理：当右动作盘受到向左的推力时，推力通过传导棒和左动作盘将力传给弧形钢棒，弧形钢棒在压力的作用下，发生变形，弧度进一步加大，左动作盘向底盘靠近，当载荷加到一定程度，左动作盘与左限位器接触，压力直接通过左限位器传递给底盘，弧形钢棒的受力基本不再变化；当右动作盘受到向右的拉力时，拉力通过传导棒和左动作盘将力传给弧形钢棒，弧形钢棒在拉力的作用下，逐渐被拉直，弧度变小，左动作盘逐渐向中顶盘靠近，当拉力达到一定程度，左动作盘与右限位器接触，拉力通过右限位器传给中顶盘，中顶盘再通过左套筒传给底盘，弧形钢棒的受力在左动作盘与右限位器接触后基本保持不变；当右动作盘受到平行于盘面的径向载荷时，传导棒分别与中顶盘和右顶盘中间的中顶盘圆孔和右顶盘圆孔的内壁接触，径向载荷再通过右套筒和左套筒的传递传给底盘，在径向载荷作用下整个减震器呈现受弯状态。

本发明由底盘、左套筒、中顶盘、右套筒、右顶盘，阻尼器、右限位器和左限位器组成，它具有如下优点：

1 该耗能器可以同时承受轴向及径向载荷；

2 通过改变弧形钢棒的直径，弧形钢棒的数量及弧形钢棒的弯曲程度可以调整钢棒的刚度、承载能力、变形能力，进一步调整耗能器的耗能能力，以适用于各种工程；

3 通过改变传导棒的直径，中顶盘和右顶盘的板厚，右套筒及左套筒的尺寸可以调整该耗能器的抗弯能力；

4 通过调整右限位器及左限位器的高度，可以调整该耗能器的变形范围；

5 该耗能器全部由钢材构成，经过适当处理，具有良好的耐久性，且质量轻，安装及更换方便。 

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的剖视图；

图3为阻尼器的结构示意图；

图4为图3的左视图；

图5为弧形钢棒的形状为圆弧形的示意图；

图6为弧形钢棒的形状为S形的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的说明。

一种变刚度钢管耗能器，由底盘1、左套筒2、中顶盘3、右套筒4、右顶盘5，阻尼器6、右限位器7和左限位器8组成，左套筒2和右套筒4的左右两端均开口，左套筒2的左右两端分别固定在左边的底盘1的边缘和右边的中顶盘3的边缘之间，右套筒4的左右两端分别固定在中顶盘2的边缘和右顶盘5的边缘之间，底盘1、左套筒2、中顶盘3共同构成左舱室13，中顶盘3、右套筒4、右顶盘5共同构成右舱室14，在中顶盘3和右顶盘5的中央分别设有直径同样大小的中顶盘圆孔15和右顶盘圆孔16；阻尼器6由右动作盘9、左动作盘10、传导棒11和3根弧形钢棒12组成，传导棒11的直径小于中顶盘圆孔15和右顶盘圆孔16的直径，传导棒11的左右两端分别穿过中顶盘圆孔15和右顶盘圆孔16，在外界载荷作用下传导棒11可以沿着中顶盘圆孔15和右顶盘圆孔16作垂直于中顶盘3和右顶盘5的运动，在右顶盘5的右边、传导棒11的右端固定有右动作盘9，在左舱室13内、传导棒11的左端固定有直径小于左套筒2内径的左动作盘10，呈均匀放置的3根弧形钢棒12的左右两端分别固定在底盘1和左动作盘10之间。

本发明还包括右限位器7和左限位器8，起限位作用的右限位器7和左限位器8均为柱形钢管，右限位器7的右端固定在左舱室13内的中顶盘3的中央，左限位器8的左端固定在左舱室13内的底盘1的中央，左动作盘10位于右限位器7和左限位器8之间；右限位器7和左限位器8的直径均小于左动作盘的直径。

弧形钢棒12的形状为圆弧形或S形。

在轴向载荷作用下，通过弧形钢棒12的变形，左动作盘10可在右限位器7和左限位器8之间运动耗能，在径向载荷作用下，可通过传导棒11与中顶盘3和右顶盘5的接触来承载。

Claims (3)

1.一种变刚度钢管耗能器，包括圆形的底盘，其特征在于：还包括左套筒、中顶盘、右套筒、右顶盘和阻尼器，左套筒和右套筒的左右两端均开口，左套筒的左右两端分别固定在左边的底盘的边缘和右边的中顶盘的边缘之间，右套筒的左右两端分别固定在中顶盘的边缘和右顶盘的边缘之间，底盘、左套筒、中顶盘共同构成左舱室，中顶盘、右套筒、右顶盘共同构成右舱室，在中顶盘和右顶盘的中央分别设有直径同样大小的中顶盘圆孔和右顶盘圆孔；阻尼器由右动作盘、左动作盘、传导棒和若干根弧形钢棒组成，传导棒的直径小于中顶盘圆孔和右顶盘圆孔的直径，传导棒的左右两端分别穿过中顶盘圆孔和右顶盘圆孔，在外界载荷作用下传导棒可以沿着中顶盘圆孔和右顶盘圆孔作垂直于中顶盘和右顶盘的运动，在右顶盘的右边、传导棒的右端固定有右动作盘，在左舱室内、传导棒的左端固定有直径小于左套筒内径的左动作盘，呈均匀放置的若干根弧形钢棒的左右两端分别固定在底盘和左动作盘之间。

2.根据权利要求1所述的变刚度钢管耗能器，其特征在于：还包括右限位器和左限位器，起限位作用的右限位器和左限位器均为柱形钢管，右限位器的右端固定在左舱室内的中顶盘的中央，左限位器的左端固定在左舱室内的底盘的中央，左动作盘位于右限位器和左限位器之间；右限位器和左限位器的直径均小于左动作盘的直径。

3.根据权利要求2所述的变刚度钢管耗能器，其特征在于：弧形钢棒为2-10根，弧形钢棒的形状为圆弧形或S形。