CN106812227A - 一种分级隔减震器 - Google Patents

Abstract

本发明是一种分级隔减震器，该隔减震器在承压钢板(1)的下面连接有中层钢筒(3)，在底座钢板(2)的上面连接有内层钢筒(5)和外层钢筒(4)，内层钢筒(5)位于底座钢板(2)的中间，外层钢筒(4)位于内层钢筒(5)的外面，中层钢筒(3)位于内层钢筒(5)和外层钢筒(4)之间，在中层钢筒(3)与于内层钢筒(5)之间以及中层钢筒(3)与外层钢筒(4)之间设有粘弹性材料(6)；在外层钢筒(4)的外周设有外压簧(7‑3)，外压簧(7‑3)的上部与承压钢板(1)连接，外压簧(7‑3)的下部与底座钢板(2)连接；在外层钢筒(4)上方的承压钢板(1)下面连接有中间压簧(7‑2)。在各种振动环境下均具有较好的隔减振效果。

Description

一种分级隔减震器

技术领域

本发明涉及一种分级进行隔减震耗能的复合型隔减震器，属于建筑物或大型构筑物防震减震设备制造的技术领域。

背景技术

在建筑物结构采用振动控制减轻地震灾害等方面的研究越来越多，结构振动控制技术是指在结构中安装隔振或减振构件，当结构因外界激励而发生振动时，隔减振元件隔离或耗散振动能量，以保护主体结构不受损坏。

弹簧减震器工作温域较宽，受环境影响较小，同时能提供较大的初始刚度和出力，可对结构位移进行限制；在较大变形及载荷作用下发生弹性变形，具有较好的滞回耗能能力。

而粘弹性阻尼器是最为常见和最受关注的减震装置之一，在较小相对变形下就可达到较好的振动控制效果。但粘弹性阻尼器的耗能性能受环境温度和激励频率影响，同时在要求较大阻尼力时往往需要很大的尺寸，加工时需要较大模具和硫化机，硫化时中心温度不易控制，这严重约束了其大面积工程应用。

因此，如果能充分利用粘弹性阻尼器和弹簧减震器各自的优点，选用合理的构造形式，便可以得到一种性能更加优良的隔减震装置。

发明内容

技术问题：本发明要解决的问题是提供一种分级隔减震器，充分利用粘弹性阻尼器和弹簧减震器各自的优点，具有较好的宽幅适用性和优良的工作性能。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明的分级隔减震器所采用的技术方案为：

该隔减震器包括承压钢板、底座钢板、中层钢筒、外层钢筒、内层钢筒、粘弹性材料、中间压簧、外压簧；在承压钢板的下面连接有中层钢筒，在底座钢板的上面连接有内层钢筒和外层钢筒，内层钢筒位于底座钢板的中间，外层钢筒位于内层钢筒的外面，中层钢筒位于内层钢筒和外层钢筒之间，在中层钢筒与于内层钢筒之间以及中层钢筒与外层钢筒之间设有粘弹性材料；在外层钢筒的外周设有外压簧，外压簧的上部与承压钢板连接，外压簧的下部与底座钢板连接；在外层钢筒上方的承压钢板下面连接有中间压簧。

所述的中间压簧的上部与承压钢板连接，中间压簧的下部与外层钢筒的上部之间留有一定的距离a1。

所述的中层钢筒的下方还设有内压簧，内压簧的下部固定在底座钢板上，内压簧的上部与中层钢筒的下部之间留有一定的距离a2。

所述的内层钢筒的上方还设有中心压簧，中心压簧的上部与承压钢板的下部连接，中心压簧的下部与内层钢筒的上部之间留有一定的距离a3。

所述的内压簧的上部与中层钢筒的下部之间的距离a2、中间压簧的下部与外层钢筒的上部之间的距离a1、中心压簧的下部与内层钢筒的上部之间的距离a3都不相等，三者的距离比为a1：a2：a3＝1：(1.1-1.5)：(1.6-2)。

所述的粘弹性材料与中层钢筒、外层钢筒、内层钢筒高温高压硫化粘结成整体，组成粘弹性阻尼器，具有竖向振动下剪切耗能。

有益效果：本发明装置将金属耗能装置和粘弹性阻尼器很好的结合起来，小震或者小风的情况下，外压簧工作，且中层钢筒、外层钢筒、内层钢筒相互错动，粘弹性材料发生剪切变形耗散能量；随着激励增大，结构振幅逐步增加到一定程度时，结构向下运动与中心压簧接触，外压簧与中心压簧共同工作，刚度增加，变形和损伤受到抑制；大震或者强风等条件下，结构变形较大，内压簧、外压簧与中心压簧共同工作，且粘弹性阻尼器共同作用，对上钢板的竖向运动进行进一步限制；特大震或者特强风等条件下，结构变形特大，内压簧、中间压簧、外压簧与中心压簧共同工作，且粘弹性阻尼器共同作用，对上钢板的竖向运动进行进一步限制，使粘弹性材料得到一定的保护，压簧能够在较大的温度区间内工作；在各种振动环境下均具有较好的隔减振效果。

附图说明

图1为本发明的剖面结构示意图。

图中有：承压钢板1、底座钢板2、中层钢筒3、外层钢筒4、内层钢筒5、粘弹性材料6、内压簧7-1、中间压簧7-2、外压簧7-3、中心压簧7-4。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案进行详细说明。

如图1所示，本发明的一种分级隔减震器为对称结构，包括粘弹性阻尼器和金属耗能装置，主要构造包括承压钢板1、底座钢板2、中层钢筒3、外层钢筒4、内层钢筒5、粘弹性材料6、内压簧7-1、中间压簧7-2、外压簧7-3、中心压簧7-4。

其中：承压钢板1、底座钢板2为平面钢板，内层钢筒5、外层钢筒4和中层钢筒3为空心钢筒，其中内层钢筒5也可为实心钢柱；

在承压钢板1的下面焊接有中层钢筒3，在底座钢板2的上面焊接有内层钢筒5和外层钢筒4，内层钢筒5位于底座钢板2的中间，外层钢筒4位于内层钢筒5的外面，中层钢筒3位于内层钢筒5和外层钢筒4之间，在中层钢筒3与于内层钢筒5之间以及中层钢筒3与外层钢筒4之间设有粘弹性材料6，通过粘弹性材料6高温高压硫化粘结成整体，具有竖向振动下剪切耗能；

在外层钢筒4的外周设有外压簧7-3，外压簧7-3的上部与承压钢板1连接，外压簧7-3的下部与底座钢板2连接；在外层钢筒4上方的承压钢板1下面连接有中间压簧7-2，中间压簧7-2的下部与外层钢筒4的上部之间留有一定的距离a1；所述的中层钢筒3的下方还设有内压簧7-1，内压簧7-1的下部固定在底座钢板2上，内压簧7-1的上部与中层钢筒3的下部之间留有一定的距离a2。所述的内层钢筒5的上方还设有中心压簧7-4，中心压簧7-4的上部与承压钢板1的下部连接，中心压簧7-4的下部与内层钢筒5的上部之间留有一定的距离a3。所述的内压簧7-1的上部与中层钢筒3的下部之间的距离a2、中间压簧7-2的下部与外层钢筒4的上部之间的距离a1、中心压簧7-4的下部与内层钢筒5的上部之间的距离a3都不相等，三者的距离比为a1：a2：a3＝1：(1.1-1.5)：(1.6-2)。其中a1一般为0.5-2cm。

本发明的耗能能力可通过选用不同种类的粘弹性材料，改变钢筒竖向相对运动下粘弹性材料的剪切面积来调节。

钢材和粘弹性材料的种类可根据建筑钢材规范和高分子材料手册选取。利用粘弹性材料的剪切变形耗散能量，竖向激励下，中层钢筒3、外层钢筒4、内层钢筒5相互错动引起与之硫化固结的粘弹性材料剪切耗能。利用外围和中间的金属弹簧的竖向塑性变形耗散能量，低碳钢具有优良的变形和恢复能力，在塑性状态下发生竖向弯曲屈服耗能。

由于本发明采用了分级启动各弹簧的工作，使得该隔减震装置可用于大小不同的地震、风振等各种不同条件下的消能减振，可与梁、斜撑、墙体或节点等结构相配合。

Claims (6)

1.一种分级隔减震器，其特征在于：该隔减震器包括承压钢板（1）、底座钢板（2）、中层钢筒（3）、外层钢筒（4）、内层钢筒（5）、粘弹性材料（6）、中间压簧（7-2）、外压簧（7-3）；在承压钢板（1）的下面连接有中层钢筒（3），在底座钢板（2）的上面连接有内层钢筒（5）和外层钢筒（4），内层钢筒（5）位于底座钢板（2）的中间，外层钢筒（4）位于内层钢筒（5）的外面，中层钢筒（3）位于内层钢筒（5）和外层钢筒（4）之间，在中层钢筒（3）与于内层钢筒（5）之间以及中层钢筒（3）与外层钢筒（4）之间设有粘弹性材料（6）；在外层钢筒（4）的外周设有外压簧（7-3），外压簧（7-3）的上部与承压钢板（1）连接，外压簧（7-3）的下部与底座钢板（2）连接；在外层钢筒（4）上方的承压钢板（1）下面连接有中间压簧（7-2）。

2.根据权利要求1所述的分级隔减震器，其特征在于：所述的中间压簧（7-2）的上部与承压钢板（1）连接，中间压簧（7-2）的下部与外层钢筒（4）的上部之间留有一定的距离a1。

3.根据权利要求1或2所述的分级隔减震器，其特征在于：所述的中层钢筒（3）的下方还设有内压簧（7-1），内压簧（7-1）的下部固定在底座钢板（2）上，内压簧（7-1）的上部与中层钢筒（3）的下部之间留有一定的距离a2。

4.根据权利要求3所述的分级隔减震器，其特征在于：所述的内层钢筒（5）的上方还设有中心压簧（7-4），中心压簧（7-4）的上部与承压钢板（1）的下部连接，中心压簧（7-4）的下部与内层钢筒（5）的上部之间留有一定的距离a3。

5.根据权利要求4所述的分级隔减震器，其特征在于：所述的内压簧（7-1）的上部与中层钢筒（3）的下部之间的距离a2、中间压簧（7-2）的下部与外层钢筒（4）的上部之间的距离a1、中心压簧（7-4）的下部与内层钢筒（5）的上部之间的距离a3都不相等，三者的距离比为a1：a2：a3=1：（1.1-1.5）：（1.6-2）。

6.根据权利要求5所述的分级隔减震器，其特征在于：所述的粘弹性材料（6）与中层钢筒（3）、外层钢筒（4）、内层钢筒（5）高温高压硫化粘结成整体，组成粘弹性阻尼器，具有竖向振动下剪切耗能。