CN108222628B - 一种筒仓用柱间耗能减震装置 - Google Patents

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Abstract

一种筒仓用柱间耗能减震装置，包括多个沿筒仓圆周方向均匀竖直设置的支撑柱，相邻的支撑柱之间均通过减震联系组件相连接，减震联系组件沿支撑柱的竖向间隔设置有至少一圈，所述减震联系组件包括中间钢箱体以及对称固定设置在中间钢箱体两端的端部缓冲组件，所述端部缓冲组件结构相同，均包括端部钢箱体、内嵌板、外伸板、弹性阻尼装置和移动空心盒。本发明提出了一种柱间耗能减震联系结构，其不改变柱支承筒仓原有的结构形式和正常使用，同时在地震中能够将各支撑柱的能量传递过来，并依靠碰撞与摩擦耗能将地震能量转移和消耗，最终达到提高柱支承筒仓抗震性能的目的，解决了支撑柱耗能减震的技术问题。

Description

一种筒仓用柱间耗能减震装置
技术领域
本发明属于筒仓结构抗震与减震技术领域，尤其是涉及一种筒仓用柱间耗能减震装置。
背景技术
筒仓是一种广泛应用于粮食、建材、冶金、煤炭、电力、化工和轻工业等部门，在储存、运输流通领域都起着至关重要作用的特种结构。根据支承形式的不同分为筒壁支承筒仓、柱支承筒仓、外筒内柱支承筒仓。对于筒壁支承和外筒内柱支承筒仓整体刚度都较大，在地震荷载作用下结构破坏程度较轻，而柱支承筒仓属于上刚下柔的结构形式，在实验研究、唐山地震、海域地震中都发现：在地震作用下，柱支承筒仓刚度突变位置即环梁和支撑柱交接处、支撑柱端部以及中上部破坏严重，甚至会出现整仓倒塌现象；而且在模态表现形式上支撑柱存在明显的扭转效应，也是柱端及柱中上部容易破坏的主要原因。目前解决柱支承筒仓破坏的措施通常是在柱端部进行结构加强，但并不能从本质上解决地震所带来的危害。
发明内容
为克服现有技术不足，本发明提出了一种柱间耗能减震联系结构，其不改变柱支承筒仓原有的结构形式和正常使用，同时在地震中能够将各支撑柱的能量传递过来，并依靠碰撞与摩擦耗能将地震能量转移和消耗，最终达到提高柱支承筒仓抗震性能的目的，解决了支撑柱耗能减震的技术问题。
为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。
一种筒仓用柱间耗能减震装置，包括多个沿筒仓圆周方向均匀竖直设置的支撑柱，相邻的支撑柱之间均通过减震联系组件相连接，减震联系组件沿支撑柱的竖向间隔设置有至少一圈，所述减震联系组件包括中间钢箱体以及对称固定设置在中间钢箱体两端的端部缓冲组件，所述端部缓冲组件结构相同，均包括端部钢箱体、内嵌板、外伸板、弹性阻尼装置和移动空心盒，所述内嵌板竖直固定设置在支撑柱的内部一侧，内嵌板的外侧四周均固定连接有水平设置的外伸板，外伸板的一端与内嵌板固定连接，另一端伸出支撑柱；外伸板的外侧套设有端部钢箱体，且外伸板与端部钢箱体滑动连接，端部钢箱体的左侧与支撑柱之间留有一定缓冲间距；外伸板的内侧设置有至少一组弹性阻尼装置，弹性阻尼装置的左端与内嵌板固定连接， 弹性阻尼装置的右端与中间钢箱体的内壁滑动连接，两端的弹性阻尼装置、端部钢箱体以及中间钢箱体共同围成缓冲腔，所述缓冲腔内装有填充颗粒。
作为优选，所述弹性阻尼装置包括移动空心盒、水平弹性支撑件以及固定设置在水平弹性支撑件两端的垫板，左侧的垫板与内嵌钢板固定连接，右侧垫板与移动空心盒固定连接，移动空心盒的上下两端均与端部钢箱体的内壁相抵接且滑动连接。
作为优选，所述移动空心盒为薄壁空心钢结构盒体。
作为优选，所述外伸板和端部钢箱体之间设置有使二者产生相对滑动的滑动支座。
作为优选，端部钢箱体和中间钢箱体相对接的部位均设置有凸出的耳板，耳板内穿设有用于固定的螺栓，从而将端部钢箱体和中间钢箱体固定连接。
作为优选，所述中间钢箱体的顶部开有用于给缓冲腔装入填充颗粒的填充孔。
作为优选，所述填充颗粒由大小不等的石子颗粒或钢球颗粒组成，且填充颗粒在缓冲腔内的体积填充率为2/3。
作为优选，所述减震联系组件的外形为与筒仓相匹配的圆弧形。
作为优选，所述支撑柱的内部设置有锚筋，内嵌板通过锚筋与支撑柱固定连接。
作为优选，所述锚筋与内嵌钢板的连接、内嵌钢板与外伸板的连接、内嵌钢板与垫板的连接、垫板与水平弹性支撑件的连接以及垫板与移动空心盒的连接均为焊接。
本发明的有益效果为：1、本发明将支撑上部筒体的各个支撑柱相连接，提高了所有支撑柱的整体空间工作性能，并通过滑动支座、弹性阻尼装置与支撑柱相连接，可以实现支撑柱在地震往复运动过程中的自复位功能，提高了地震中支撑柱的延性性能；2、移动空心盒将填充颗粒与支撑柱隔断，避免地震过程中两者之间直接碰撞而使支撑柱表面受损；3、端部钢箱体和中间钢箱体内的填充颗粒利用其自身间的碰撞和摩擦，以及填充颗粒与钢箱体的碰撞和摩擦耗能，通过弹性阻尼装置的传递实现支撑柱及整个柱支承筒仓结构在地震往复运动中的能量传递和转换，最终实现柱支承筒仓结构的抗震减震性能；4、水平弹性支承件在地震中提供恢复力，实现各支撑柱的自复位功能，从而实现柱支承筒仓结构的抗震减震；5、弹性阻尼装置，将支撑柱和填充颗粒分隔开来，实现填充颗粒在一定范围内的水平运动，并起到将地震能量传递和转换为填充颗粒的碰撞和摩擦耗能的作用，从而实现柱支承筒仓结构的抗震减震；6、端部钢箱体与外伸板通过滑动支座相连接，实现了耗能减震装置在一定范围内的水平移动，从而实现柱支承筒仓结构的抗震减震；7、缓冲腔内装有填充颗粒，在地震过程中填充颗粒间以及填充颗粒与钢箱体内壁会产生碰撞和摩擦耗能，以达到柱支承筒仓结构的抗震减震目的；8、本发明的主体部分由预制好的端部钢箱体和中间钢箱体组成，不影响柱支承筒仓结构的正常施工过程，而且中间钢箱体和端部钢箱体通过螺栓拼接在一起，便于后期维护和修复，具有较大的工程实际意义。
附图说明
图1为本发明实施例一的立体结构示意图；
图2为本发明实施例二的立体结构示意图；
图3为图1中A处的局部放大图；
图4为图3中弹性阻尼装置的结构示意图；
图5为图3中B处的局部放大图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
请参阅图1至图5。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，亦非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接;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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1和图2为本发明的两种实施例，根据支撑柱1的结构选用，图1所示为实施例一，当支撑柱1长细比较小时设置一圈减震联系组件2，并且设置在支撑柱1模态位移较大位置处，以达到最佳的耗能效果；图2所示为实施例二，当支撑柱1长细比较大时设置两圈减震联系组件2，此时支撑柱1的模态更加复杂，可能在柱子不同位置出现反向较大位移，因此设置两圈减震联系组件2，以提高柱支承筒仓结构的抗震减震性能。实施例一和实施例二中的内嵌板23均为钢板，支撑柱1均为为钢筋混凝土柱，下面以实施例一为例具体说明本发明的结构。
如图1所示的一种筒仓用柱间耗能减震装置，包括多个沿筒仓圆周方向均匀竖直设置的支撑柱1，相邻的支撑柱1之间均通过减震联系组件2相连接，减震联系组件2沿支撑柱1的竖向间隔设置有至少一圈，减震联系组件2包括中间钢箱体21以及对称固定设置在中间钢箱体21两端的端部缓冲组件，端部缓冲组件结构相同，均包括端部钢箱体22、内嵌板23、外伸板24、弹性阻尼装置25，内嵌板23竖直固定设置在支撑柱1的内部一侧，内嵌板23的外侧四周均固定连接有水平设置的外伸板24，外伸板24的一端与内嵌板23固定连接，另一端伸出支撑柱1；外伸板24的外侧套设有端部钢箱体22，且外伸板24与端部钢箱体22滑动连接，端部钢箱体22的左侧与支撑柱1之间留有一定缓冲间距；外伸板24的内侧设置有至少一组弹性阻尼装置25，弹性阻尼装置25的左端与内嵌板23固定连接，弹性阻尼装置25的右端与中间钢箱体21的内壁滑动连接，两端的弹性阻尼装置25、端部钢箱体22以及中间钢箱体21共同围成缓冲腔26，缓冲腔26内装有填充颗粒27。
弹性阻尼装置25包括移动空心盒251、水平弹性支撑件252以及固定设置在水平弹性支撑件252两端的垫板253，左侧的垫板253与内嵌板23固定连接，右侧垫板253与移动空心盒251固定连接，移动空心盒251的上下两端均与端部钢箱体22的内壁相抵接且滑动连接。
移动空心盒251为薄壁空心钢结构盒体。
外伸板24和端部钢箱体22之间设置有使二者产生相对滑动的滑动支座3。滑动支座3可以采用双层的聚四氟乙烯材料制作，每层厚度可取4~5 mm。
端部钢箱体22和中间钢箱体21相对接的部位均设置有凸出的耳板4，耳板4内穿设有用于固定的螺栓5，从而将端部钢箱体22和中间钢箱体21固定连接。
中间钢箱体21的顶部开有用于给缓冲腔26装入填充颗粒27的填充孔6。
填充颗粒27由大小不等的石子颗粒或钢球颗粒组成，且填充颗粒27在缓冲腔26内的体积填充率为2/3。
减震联系组件2的外形为与筒仓相匹配的圆弧形。
支撑柱1的内部设置有锚筋7，内嵌板23通过锚筋7与支撑柱1固定连接。
锚筋7与内嵌板23的连接、内嵌板23与外伸板24的连接、内嵌板23与垫板253的连接、垫板253与水平弹性支撑件252的连接以及垫板253与移动空心盒251的连接均为焊接。
具体施工方法如下：
首先，对支撑柱1进行施工，施工时在各柱的内部预埋内嵌板2，并在内嵌板2内表面焊接上多根锚筋7，将内嵌板23与支撑柱1牢固粘结。
然后，垫板253、水平弹性支撑件252和移动空心盒251预先制作并安装在一起，再一同安装在内嵌板23上。
其次，在内嵌板23外表面四周焊接外伸板4，并放置滑动支座3。
接着，将端部钢箱体22外套于外伸板4的表面，两者保持一定的搭接长度，并使得端部钢箱体22与支撑柱1保留一定缓冲间距。
再次，将中间钢箱体21与端部钢箱体22拼接，并用螺栓5连接牢固。
最后，从中间钢箱体21顶部预留的填充孔6中装入填充颗粒27，当体积填充率达到2/3左右时停止，并盖紧填充孔6。
本发明将支撑上部筒体的各个支撑柱1相连接，提高了所有支撑柱1的整体空间工作性能，并通过滑动支座3、弹性阻尼装置25与支撑柱1相连接，可以实现支撑柱1在地震往复运动过程中的自复位功能，提高了地震中支撑柱1的延性性能；端部钢箱体22和中间钢箱体21内的填充颗粒27利用其自身间的碰撞和摩擦，以及填充颗粒27与钢箱体的碰撞和摩擦耗能，通过弹性阻尼装置25的传递实现支撑柱1及整个柱支承筒仓结构在地震往复运动中的能量传递和转换，最终实现柱支承筒仓结构的抗震减震性能。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种筒仓用柱间耗能减震装置，包括多个沿筒仓圆周方向均匀竖直设置的支撑柱，其特征在于：相邻的支撑柱之间均通过减震联系组件相连接，减震联系组件沿支撑柱的竖向间隔设置有至少一圈，所述减震联系组件包括中间钢箱体以及对称固定设置在中间钢箱体两端的端部缓冲组件，所述端部缓冲组件结构相同，均包括端部钢箱体、内嵌板、外伸板、弹性阻尼装置和移动空心盒，所述内嵌板竖直固定设置在支撑柱的内部一侧，内嵌板的外侧四周均固定连接有水平设置的外伸板，外伸板的一端与内嵌板固定连接，另一端伸出支撑柱；外伸板的外侧套设有端部钢箱体，且外伸板与端部钢箱体滑动连接，端部钢箱体的左侧与支撑柱之间留有一定缓冲间距；外伸板的内侧设置有至少一组弹性阻尼装置，弹性阻尼装置的左端与内嵌板固定连接， 弹性阻尼装置的右端与中间钢箱体的内壁滑动连接，两端的弹性阻尼装置、端部钢箱体以及中间钢箱体共同围成缓冲腔，所述缓冲腔内装有填充颗粒。
2.根据权利要求1所述的一种筒仓用柱间耗能减震装置，其特征在于：所述弹性阻尼装置包括移动空心盒、水平弹性支撑件以及固定设置在水平弹性支撑件两端的垫板，左侧的垫板与内嵌钢板固定连接，右侧垫板与移动空心盒固定连接，移动空心盒的上下两端均与端部钢箱体的内壁相抵接且滑动连接。
3.根据权利要求2所述的一种筒仓用柱间耗能减震装置，其特征在于：所述移动空心盒为薄壁空心钢结构盒体。
4.根据权利要求3所述的一种筒仓用柱间耗能减震装置，其特征在于：所述外伸板和端部钢箱体之间设置有使二者产生相对滑动的滑动支座。
5.根据权利要求4所述的一种筒仓用柱间耗能减震装置，其特征在于：端部钢箱体和中间钢箱体相对接的部位均设置有凸出的耳板，耳板内穿设有用于固定的螺栓，从而将端部钢箱体和中间钢箱体固定连接。
6.根据权利要求5所述的一种筒仓用柱间耗能减震装置，其特征在于：所述中间钢箱体的顶部开有用于给缓冲腔装入填充颗粒的填充孔。
7.根据权利要求6所述的一种筒仓用柱间耗能减震装置，其特征在于：所述填充颗粒由大小不等的石子颗粒或钢球颗粒组成，且填充颗粒在缓冲腔内的体积填充率为2/3。
8.根据权利要求1-7任一所述的一种筒仓用柱间耗能减震装置，其特征在于：所述减震联系组件的外形为与筒仓相匹配的圆弧形。
9.根据权利要求8所述的一种筒仓用柱间耗能减震装置，其特征在于：所述支撑柱的内部设置有锚筋，内嵌板通过锚筋与支撑柱固定连接。
10.根据权利要求9所述的一种筒仓用柱间耗能减震装置，其特征在于：所述锚筋与内嵌钢板的连接、内嵌钢板与外伸板的连接、内嵌钢板与垫板的连接、垫板与水平弹性支撑件的连接以及垫板与移动空心盒的连接均为焊接。
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