CN105952015A - 具有限制粘弹性材料剪切变形结构的阻尼器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有限制粘弹性材料剪切变形结构的阻尼器，包括上下的两块外层钢板、中间板件及粘弹性材料层，所述粘弹性材料层设置在所述两块外层钢板之间，所述中间板件安装在所述粘弹性材料层中间层位置，其特征在于，所述粘弹性材料层包括对称设置在两块外层钢板左侧的第一粘弹性材料层和右侧的第二弹性材料层，所述两块外层钢板的中间均设置有外扩的U型部。本发明结构构造简单，U型部通过限制粘弹性材料的剪切变形的大小，使粘弹性材料始终处于较小的应变幅值，从而使粘弹性材料处于具有良好耗能能力的状态，并且U型部还有辅助耗能的作用，这样使该结构又具有较强的耗能能力。

Description

具有限制粘弹性材料剪切变形结构的阻尼器
技术领域
本发明涉及土木工程结构的抗震装置领域，具体涉及一种粘弹性阻尼器与金属阻尼器相结合的具有限制粘弹性材料剪切变形结构的阻尼器。
背景技术
地震力和风振力是建筑结构所承受的主要控制荷载，也是导致建筑结构发生破坏和倒塌的主要因素，准确地认识结构在动荷载作用下的受力机理和动力响应，并对其实施可靠的抗振保护措施是一个前沿性的研究课题。结构耗能减振控制是一种新型的抗振方式，即利用耗能减振装置消耗外部激励能量，以达到减轻外部激励对主结构的破坏。目前，结构耗能减振技术在实际土木工程中的应用越来越广泛，耗能减振装置主要有流体阻尼装置、金属阻尼装置、摩擦阻尼装置、粘弹性阻尼装置等。
其中，粘弹性阻尼装置作为一种常用的减振结构，一般情况下，其是在线位移下起作用。当结构受到地震或风荷载时，结构层间发生相对位移，内外钢板发生相对运动，带动粘弹性材料往复变形发热，损耗能量，从而减小并迅速衰减结构在地震或风荷载作用下的振动，实现减振耗能的目的。但是现有普通的粘弹性具有限制粘弹性材料剪切变形结构的阻尼器当粘弹性材料剪切变形过大时，粘弹性材料的耗能能力退化严重，目前并没有针对这一问题进行改进的粘弹性阻尼装置。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：当结构处有大幅度震动时，如何限制粘弹性材料过大剪切变形而导致粘弹性材料耗能能力退化的问题。
为此，本发明的目的在于提出一种结构简单、将粘弹性阻尼器与金属阻尼器相结合的具有限制粘弹性材料剪切变形结构的阻尼器。具体技术方案如下：
一种具有限制粘弹性材料剪切变形结构的阻尼器，包括上下的两块外层钢板、中间板件及粘弹性材料层，所述粘弹性材料层设置在所述两块外层钢板之间，所述中间板件安装在所述粘弹性材料层中间层位置，所述粘弹性材料层包括对称设置在两块外层钢板左侧的第一粘弹性材料层和右侧的第二弹性材料层，所述两块外层钢板的中间均设置有外扩的U型部。
根据本发明的一个示例，所述外层钢板包括上部第一外层钢板和第二层钢板以及下部第三外层钢板和第四外层钢板，所述U型部包括上部的第一U型钢板和下部的第二U型钢板，所述第一U型钢板安装在所述第一外层钢板和第二层钢板之间，所述第二U型钢板安装在所述第三外层钢板和第四外层钢板之间。
根据本发明的一个示例，所述U型钢板与所述外层钢板可拆卸的连接。
根据本发明的一个示例，所述U型钢板与所述外层钢板通过螺栓相连接。
根据本发明的一个示例，还包括温度传感器、控制装置及温度调节装置，所述控制装置与所述检测装置及温度调节装置控制连接，所述温度调节装置安装在所述外层钢板上，所述温度检测装置检测所述粘弹性材料层的温度并将数据信号传输至所述控制装置，所述控制装置根据该数据信号控制所述温度调节装置对所述弹性材料层进行温度控制。
根据本发明的一个示例，所述温度调节装置包括制冷模块、制热模块及数据接收模块，所述控制装置鱼所述数据接收模块相连接，所述数据接收模块分别与制冷模块、制热模块相连接。
根据本发明的一个示例，所述控制装置包括壳体、PCB电路板以及设置在PCB板上的控制芯片和功率器件。
根据本发明的具有限制粘弹性材料剪切变形结构的阻尼器，不同于现有技术，具有以下优点：本发明结构构造简单，U型部通过限制粘弹性材料的剪切变形的大小，使粘弹性材料始终处于较小的应变幅值，从而使粘弹性材料处于具有良好耗能能力的状态，并且U型部还有辅助耗能的作用，这样使该结构又具有较强的耗能能力。另外，本发明设置有温度传感器、控制装置及温度调节装置，对粘弹性材料层进行温度控制，保证粘弹性材料层处于最佳工作状态。
附图说明
图1是根据本发明实施例的具有限制粘弹性材料剪切变形结构的阻尼器的示意图；
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考附图来详细描述根据本发明的具有限制粘弹性材料剪切变形结构的阻尼器。
实施例一
如图1所示的一种具有限制粘弹性材料剪切变形结构的阻尼器，包括上下的两块外层钢板1、中间板件2及粘弹性材料层，粘弹性材料层设置在两块外层钢板1之间，中间板件2安装在粘弹性材料层中间层位置，粘弹性材料层包括对称设置在两块外层钢板左侧的第一粘弹性材料层3和右侧的第二弹性材料层4，两块外层钢板1的中间均设置有外扩的U型部，U型部具有一定弹性可以左右伸缩。U型部通过限制粘弹性材料的剪切变形的大小，使粘弹性材料始终处于较小的应变幅值，从而使粘弹性材料处于具有良好耗能能力的状态，并且U型部还有辅助耗能的作用，这样使该结构又具有较强的耗能能力。当然U型仅仅是为了描述目的，也可以为其他形状，只要满足能够使外层钢板1相对于中间板件2在荷载作用下产生一定位移量。
在本实施例中，外层钢板1包括上部第一外层钢板11和第二层钢板12以及下部第三外层钢板13和第四外层钢板14，U型部包括上部的第一U型钢板5和下部的第二U型钢板6，第一U型钢板5安装在第一外层钢板11和第二层钢板12之间，第二U型钢板6安装在第三外层钢板13和第四外层钢板14之间。
有利的，U型钢板与外层钢板可拆卸的连接，便于拆卸维修保养，更有力的，U型钢板与外层钢板通过四个螺栓7相连接。
实施例二
申请人在实验过程中发现，粘弹性材料层主要特征与温度有关，当温度低到一定的程度时，粘弹性材料呈玻璃态，失去阻尼性质；在高温时，它呈橡胶态，阻尼也很小；只有在中频和中等温度时，阻尼最大，阻尼效果最好，因此，申请人在角位移型复合阻尼装置的基础上设置有可以调节温度的系统，该系统包括温度传感器、控制装置及温度调节装置(未示出)，控制装置与检测装置及温度调节装置控制连接，温度调节装置安装在外层钢板上，温度检测装置检测粘弹性材料层的温度并将数据信号传输至控制装置，控制装置根据该数据信号控制温度调节装置对弹性材料层进行温度控制。温度调节装置包括制冷模块、制热模块及数据接收模块，控制装置鱼数据接收模块相连接，数据接收模块分别与制冷模块、制热模块相连接。
在本实施例中，控制装置包括壳体、PCB电路板以及设置在PCB板上的控制芯片和功率器件。
另外，申请人发现由于角位移型复合阻尼装置裸露在空气中，控制装置的壳体内容易进入灰尘等杂物，影响了控制装置的使用，容易造成PCB电路板以及设置在PCB板上的控制芯片和功率器件的损坏，进而不能达到良好的温度控制效果，因此，申请人在壳体内设计了灰尘清理系统。
在本实施例中，控制装置还包括设置在壳体内的灰尘清理系统，灰尘清理系统包括第一积灰检测装置、第二积灰检测装置、排风口和灰尘吹扫装置，灰尘吹扫装置包括清扫进气装置，清扫进气装置的进气口处设置过滤装置，清扫进气装置与设置于PCB板的电路元件安装面一侧的清扫管路连通，清扫管路位于电路元件上方，并在对应发热元件的位置处设有自适应出气口，每个自适应出气口处设置多片扇形双金属片，在形变温度以下时，多片扇形双金属片相互邻近构成圆盘状，从而将自适应出气口封闭，高于形变温度时双金属片向自适应出气口外侧方向弯曲，将自适应出气口打开，且当双金属片的温度越高时，自适应出气口被打开的幅度越大；第一积灰检测装置包括用于测量元件散热片电容值的第一电容测量器和比较器，元件散热片由多个散热片单体构成，多个散热片单体之间电绝缘，第一电容测量器对散热片单体之间的电容进行检测，当比较器判断出测量电容值小于阈值电容时，启动清扫进气装置，经过过滤的空气经由清扫管路上的自适应出气口吹出，对电路元件进行清扫；排风口第二积灰检测装置包括光束发生器和至少一个设置在PCB板上的反射镜面，该光束发生器设置在驱动器壳体内部侧壁上，光束发生器以固定的角度将直线光束发射到反射镜面，经反射镜面反射后，光束被投射到位于驱动器壳体内部侧壁上的光敏开关，光敏开关接收到光束后保持打开状态；当反射镜面上的积灰达到预定厚度时，光敏开关感应不到反射光线，则光敏开关闭合，自动启动清扫进气装置；该第一积灰检测装置和第二积灰检测装置中的任何一者启动清扫进气装置时，该清扫进气装置启动，预定时间后，该清扫进气装置自动关闭。
根据以上实施例所述，本发明提供的具有限制粘弹性材料剪切变形结构的阻尼器，不同于现有技术，本发明结构构造简单，U型部通过限制粘弹性材料的剪切变形的大小，使粘弹性材料始终处于较小的应变幅值，从而使粘弹性材料处于具有良好耗能能力的状态，并且U型部还有辅助耗能的作用，这样使该结构又具有较强的耗能能力。另外，本发明在以上方案基础上新增了温度传感器、控制装置及温度调节装置，对粘弹性材料层进行温度控制，保证粘弹性材料层处于最佳工作状态；另外在控制装置的壳体内设置有灰尘清理系统，提高控制系统的使用寿命及工作效率，可以使粘弹性材料层的温度时刻处于温度可控的状态，进而提高了整个具有限制粘弹性材料剪切变形结构的阻尼器的阻尼效率。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (7)

1.一种具有限制粘弹性材料剪切变形结构的阻尼器，包括上下的两块外层钢板、中间板件及粘弹性材料层，所述粘弹性材料层设置在所述两块外层钢板之间，所述中间板件安装在所述粘弹性材料层中间层位置，其特征在于，所述粘弹性材料层包括对称设置在两块外层钢板左侧的第一粘弹性材料层和右侧的第二弹性材料层，所述两块外层钢板的中间均设置有外扩的U型部。
2.根据权利要求1所述的具有限制粘弹性材料剪切变形结构的阻尼器，其特征在于，所述外层钢板包括上部第一外层钢板和第二层钢板以及下部第三外层钢板和第四外层钢板，所述U型部包括上部的第一U型钢板和下部的第二U型钢板，所述第一U型钢板安装在所述第一外层钢板和第二层钢板之间，所述第二U型钢板安装在所述第三外层钢板和第四外层钢板之间。
3.根据权利要求2所述的具有限制粘弹性材料剪切变形结构的阻尼器，其特征在于，所述U型钢板与所述外层钢板可拆卸的连接。
4.根据权利要求3所述的具有限制粘弹性材料剪切变形结构的阻尼器，其特征在于，所述U型钢板与所述外层钢板通过螺栓相连接。
5.根据权利要求1所述的具有限制粘弹性材料剪切变形结构的阻尼器，其特征在于，还包括温度传感器、控制装置及温度调节装置，所述控制装置与所述检测装置及温度调节装置控制连接，所述温度调节装置安装在所述外层钢板上，所述温度检测装置检测所述粘弹性材料层的温度并将数据信号传输至所述控制装置，所述控制装置根据该数据信号控制所述温度调节装置对所述弹性材料层进行温度控制。
6.根据权利要求5所述的具有限制粘弹性材料剪切变形结构的阻尼器，其特征在于，所述温度调节装置包括制冷模块、制热模块及数据接收模块，所述控制装置鱼所述数据接收模块相连接，所述数据接收模块分别与制冷模块、制热模块相连接。
7.根据权利要求6述的具有限制粘弹性材料剪切变形结构的阻尼器，其特征在于，所述控制装置包括壳体、PCB电路板以及设置在PCB板上的控制芯片和功率器件。
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