CN108798176A - 多方向减震缓冲分阶耗能阻尼器 - Google Patents

Abstract

本发明属于建筑结构振动控制领域，特别是涉及一种多方向减震缓冲分阶耗能阻尼器。包括上板、下板、螺孔A、螺孔B、耗能钢板A、耗能钢板B、椭圆孔、协调连接钢筋、耗能肋、水平弧形耗能钢板、发泡铝吸能板、泡沫铝耗能材料、锁紧螺母、圆形软钢耗能内筒、端部耗能钢板、水平耗能分隔软钢板、竖直耗能分隔软钢板、耗能侧钢板和竖直弧形耗能钢板；多方向减震缓冲分阶耗能阻尼器，是由上板、下板、耗能钢板B和耗能侧钢板围成的结构，在围成的结构内部靠近耗能钢板B的位置设置发泡铝吸能板；本发明的优点和有益效果是采用多方向减震缓冲、分阶耗能的结构设计，能减少建筑结构地震反应。

Description

多方向减震缓冲分阶耗能阻尼器

技术领域

本发明属于建筑结构振动控制领域，特别是涉及一种多方向减震缓冲分阶耗能阻尼器。

背景技术

金属屈服阻尼器 (metallic yielding damper) 是用软钢或其它软金属材料做成的各种形式的阻尼耗能器。金属屈服后具有良好的滞回性能，利用某些金属具有的弹塑性滞回变形耗能，包括软钢阻尼器、铅阻尼器和形状记忆合金 (shape memory alloys，简称SMA)阻尼器等。它对结构进行振动控制的机理是将结构振动的部分能量通过金属的屈服滞回耗能耗散掉，从而达到减小结构反应的目的，软钢阻尼器是充分利用软钢进入塑性阶段后具有良好的滞回特性。1972年，Kelly和 Skinner 等美国学者首先开始研究利用软钢的这种性能来控制结构的动力反应，并提出软钢阻尼器的几种形式，包括扭转梁、弯曲梁、U形条耗能器等。随后，其它学者又相继提出许多形式各异的软钢阻尼器，其中比较典型的如X 形、三角形板软钢阻尼器、E 型钢阻尼器、C型钢阻尼器等。经过国内外许多学者的理论分析和实验研究，证实软钢阻尼器具有稳定的滞回特性，良好的低周疲劳性能，长期的可靠性和不受环境、温度影响等特点，是一种很有前途的耗能器，全金属阻尼器具有可恢复变形大、阻尼能力强以及耐久性、抗腐蚀性、抗疲劳性能好、工作温度范围大和维护费用低等优点，因为地震等原因传输给建筑结构的外部能量，是结构产生振动的根源，所以阻尼器的耗能性质将会是减少结构的振动反应的关键，目前研究开发的阻尼器容易因为耗能特性不足和结构不协调而失去了约束与防屈曲作用，致使其耗能能力大幅降低。因此，一些阻尼器的制造工艺，耗能性能等仍需要进一步改进。

发明内容

为了解决上述存在的技术问题，本发明提供一种多方向减震缓冲分阶耗能阻尼器，采用多方向减震缓冲、分阶耗能的结构设计，能减少建筑结构地震反应。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种多方向减震缓冲分阶耗能阻尼器，包括上板、下板、螺孔A、螺孔B、耗能钢板A、耗能钢板B、椭圆孔、协调连接钢筋、耗能肋、水平弧形耗能钢板、发泡铝吸能板、泡沫铝耗能材料、锁紧螺母、圆形软钢耗能内筒、端部耗能钢板、水平耗能分隔软钢板、竖直耗能分隔软钢板、耗能侧钢板和竖直弧形耗能钢板；多方向减震缓冲分阶耗能阻尼器，是由上板、下板、耗能钢板B和耗能侧钢板围成的结构，在围成的结构内部靠近耗能钢板B的位置设置发泡铝吸能板；多方向减震缓冲分阶耗能阻尼器的整体结构分为三个部分，中间设置有耗能钢板A和端部耗能钢板围成的结构，并在耗能钢板A和端部耗能钢板围成的结构的左右两侧对称设置有竖直耗能分隔软钢板、耗能侧钢板，在竖直耗能分隔软钢板和耗能侧钢板之间设置圆形软钢耗能内筒、竖直弧形耗能钢板，竖直弧形耗能钢板从中间至左右两侧的弯曲半径逐渐减小，圆形软钢耗能内筒、竖直耗能分隔软钢板、耗能侧钢板和竖直弧形耗能钢板通过协调连接钢筋连接，协调连接钢筋分别穿过圆形软钢耗能内筒、竖直耗能分隔软钢板、耗能侧钢板和竖直弧形耗能钢板的中点，协调连接钢筋的两端采用锁紧螺母锁紧固定，耗能钢板A为半圆形，进一步增大整体结构受到水平剪切作用下的耗能能力；在耗能钢板A和端部耗能钢板围成的结构内设置水平耗能分隔软钢板，在端部耗能钢板和水平耗能分隔软钢板之间设置水平弧形耗能钢板和圆形软钢耗能内筒，水平弧形耗能钢板从中间至上下两侧的弯曲半径逐渐减小，上板、下板、水平弧形耗能钢板、圆形软钢耗能内筒、端部耗能钢板和水平耗能分隔软钢板通过协调连接钢筋连接，协调连接钢筋分别穿过上板、下板、水平弧形耗能钢板、圆形软钢耗能内筒、端部耗能钢板和水平耗能分隔软钢板的中点，协调连接钢筋两端采用锁紧螺母锁紧固定，进一步增大整体结构在竖直方向上的协同耗能能力；水平弧形耗能钢板、水平耗能分隔软钢板两端与耗能钢板A固定连接，连接位置与相邻的耗能钢板A和耗能钢板A的连接位置相同；在多方向减震缓冲分阶耗能阻尼器内的空腔设置泡沫铝耗能材料，在多方向减震缓冲分阶耗能阻尼器的最上端设置有上板，在多方向减震缓冲分阶耗能阻尼器的最下端设置有下板，在上板的两边开设若干螺孔A，在下板的两边开设若干螺孔B，在耗能钢板B上设置若干椭圆孔，椭圆孔的长轴水平设置，在椭圆孔之间均设置耗能肋，耗能钢板B的上、下两端分别与上板、下板固定连接，耗能钢板B的左、右两端分别与耗能侧钢板固定连接。

进一步地，所述的半圆形耗能钢板、内设椭圆孔的耗能钢板、水平弧形耗能钢板、圆形软钢耗能内筒、端部耗能钢板、水平耗能分隔软钢板、竖直耗能分隔软钢板、耗能侧钢板和竖直弧形耗能钢板采用低屈服点钢板制作而成。

进一步地，所述的泡沫铝耗能材料采用泡沫铝制作而成。

进一步地，所述的水平弧形耗能钢板、水平耗能分隔软钢板两端与半圆形耗能钢板采用焊接连接。

进一步地，所述的耗能钢板B的上、下两端分别与上板、下板采用焊接连接，耗能钢板B的左、右两端分别与耗能侧钢板采用焊接连接。

进一步地，述的螺孔A在上板的两边开设的间距相同，螺孔B在下板的两边开设的间距相同。

本发明的有益效果是：

本发明的优点和有益效果是初始刚度较大，材料屈服分散面积大、阻尼能力强，采用多方向减震缓冲、工作阶段分阶耗能的结构设计，在受到水平剪切作用时，设置的竖直耗能分隔软钢板和耗能侧钢板受到往复的剪切作用能够相互协调而和圆形软钢耗能内筒、竖直弧形耗能钢板、泡沫铝耗能材料相互挤压耗能，在竖直方向上震动时，上板、下板震动带动半圆形耗能钢板、水平弧形耗能钢板、圆形软钢耗能内筒、端部耗能钢板、水平耗能分隔软钢板震动，其不仅能通过自身的弯曲变形耗能而且发生相对位移时与泡沫铝耗能材料摩擦挤压，使结构的动能或弹性势能等能量转化成热能等形式耗散掉，发生大震时内设椭圆孔的耗能钢板上设置的内设椭圆孔、耗能肋使阻尼器的耗能更充分，同时多方向减震缓冲分阶耗能阻尼器的制作安装简单，在正常状态下使用时能够增大建筑结构的整体刚度，在遇到地震时，能够减少建筑结构的地震反应。

附图说明

图1为本发明多方向减震缓冲分阶耗能阻尼器的正视示意图。

图2为本发明多方向减震缓冲分阶耗能阻尼器的俯视示意图。

图3为图2的A-A剖面图。

图4为内设椭圆孔的耗能钢板的平面示意图。

图5为发泡铝吸能板的平面示意图。

图中：1为上板；2为下板；3为螺孔A；4为螺孔B；5为耗能钢板A；6为耗能钢板B；7为椭圆孔；8为协调连接钢筋；9为耗能肋；10为水平弧形耗能钢板；11为发泡铝吸能板；12为泡沫铝耗能材料；13为锁紧螺母；14为圆形软钢耗能内筒；15为端部耗能钢板；16为水平耗能分隔软钢板；17为竖直耗能分隔软钢板；18为耗能侧钢板；19为竖直弧形耗能钢板。

具体实施方式

为了进一步说明本发明，下面结合附图及实施例对本发明进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例：如图1～5所示，一种多方向减震缓冲分阶耗能阻尼器，包括上板1、下板2、螺孔A3、螺孔B4、耗能钢板A5、耗能钢板B6、椭圆孔7、协调连接钢筋8、耗能肋9、水平弧形耗能钢板10、发泡铝吸能板11、泡沫铝耗能材料12、锁紧螺母13、圆形软钢耗能内筒14、端部耗能钢板15、水平耗能分隔软钢板16、竖直耗能分隔软钢板17、耗能侧钢板18和竖直弧形耗能钢板19，半圆形耗能钢板A5、耗能钢板B6、水平弧形耗能钢板10、圆形软钢耗能内筒14、端部耗能钢板15、水平耗能分隔软钢板16、竖直耗能分隔软钢板17、耗能侧钢板18和竖直弧形耗能钢板19采用低屈服点钢板制作而成；泡沫铝耗能材料12采用泡沫铝制作而成。

多方向减震缓冲分阶耗能阻尼器，是由上板1、下板2、耗能钢板B6和耗能侧钢板18围成的结构，在围成的结构内部靠近耗能钢板B6的位置设置发泡铝吸能板11；多方向减震缓冲分阶耗能阻尼器的整体结构分为三个部分，中间设置有耗能钢板A5和端部耗能钢板15围成的结构，并在耗能钢板A5和端部耗能钢板15围成的结构的左右两侧对称设置有竖直耗能分隔软钢板17、耗能侧钢板18，在竖直耗能分隔软钢板17和耗能侧钢板18之间设置圆形软钢耗能内筒14、竖直弧形耗能钢板19，竖直弧形耗能钢板19从中间至左右两侧的弯曲半径逐渐减小，圆形软钢耗能内筒14、竖直耗能分隔软钢板17、耗能侧钢板18和竖直弧形耗能钢板19通过协调连接钢筋8连接，协调连接钢筋8分别穿过圆形软钢耗能内筒14、竖直耗能分隔软钢板17、耗能侧钢板18和竖直弧形耗能钢板19的中点，协调连接钢筋8的两端采用锁紧螺母13锁紧固定，耗能钢板A5为半圆形；在耗能钢板A5和端部耗能钢板15围成的结构内设置水平耗能分隔软钢板16，在端部耗能钢板15和水平耗能分隔软钢板16之间设置水平弧形耗能钢板10和圆形软钢耗能内筒14，水平弧形耗能钢板10从中间至上下两侧的弯曲半径逐渐减小，上板1、下板2、水平弧形耗能钢板10、圆形软钢耗能内筒14、端部耗能钢板15和水平耗能分隔软钢板16通过协调连接钢筋8连接，协调连接钢筋8分别穿过上板1、下板2、水平弧形耗能钢板10、圆形软钢耗能内筒14、端部耗能钢板15和水平耗能分隔软钢板16的中点，协调连接钢筋8两端采用锁紧螺母13锁紧固定；水平弧形耗能钢板10、水平耗能分隔软钢板16两端与耗能钢板A5采用焊接固定连接，连接位置与相邻的耗能钢板A5和耗能钢板A5的连接位置相同，在多方向减震缓冲分阶耗能阻尼器内的空腔设置泡沫铝耗能材料12；在多方向减震缓冲分阶耗能阻尼器的最上端设置有上板1，在多方向减震缓冲分阶耗能阻尼器的最下端设置有下板2，在上板1的两边等间距开设若干螺孔A3，在下板2的两边等间距开设若干螺孔B4，在耗能钢板B6上设置若干椭圆孔7，椭圆孔7的长轴水平设置，在椭圆孔7之间均设置耗能肋9，耗能钢板B6的上、下两端分别与上板1、下板2采用焊接固定连接，耗能钢板B6的左、右两端分别与耗能侧钢板18采用焊接固定连接。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种多方向减震缓冲分阶耗能阻尼器，包括上板(1)、下板(2)、螺孔A(3)、螺孔B(4)、耗能钢板A(5)、耗能钢板B(6)、椭圆孔(7)、协调连接钢筋(8)、耗能肋(9)、水平弧形耗能钢板(10)、发泡铝吸能板(11)、泡沫铝耗能材料(12)、锁紧螺母(13)、圆形软钢耗能内筒(14)、端部耗能钢板(15)、水平耗能分隔软钢板(16)、竖直耗能分隔软钢板(17)、耗能侧钢板(18)和竖直弧形耗能钢板(19)，其特征在于：

多方向减震缓冲分阶耗能阻尼器，是由上板(1)、下板(2)、耗能钢板B(6)和耗能侧钢板(18)围成的结构，在围成的结构内部靠近耗能钢板B(6)的位置设置发泡铝吸能板(11)；多方向减震缓冲分阶耗能阻尼器的整体结构分为三个部分，中间设置有耗能钢板A(5)和端部耗能钢板(15)围成的结构，并在耗能钢板A(5)和端部耗能钢板(15)围成的结构的左右两侧对称设置有竖直耗能分隔软钢板(17)、耗能侧钢板(18)，在竖直耗能分隔软钢板(17)和耗能侧钢板(18)之间设置圆形软钢耗能内筒(14)、竖直弧形耗能钢板(19)，竖直弧形耗能钢板(19)从中间至左右两侧的弯曲半径逐渐减小，圆形软钢耗能内筒(14)、竖直耗能分隔软钢板(17)、耗能侧钢板(18)和竖直弧形耗能钢板(19)通过协调连接钢筋(8)连接，协调连接钢筋(8)分别穿过圆形软钢耗能内筒(14)、竖直耗能分隔软钢板(17)、耗能侧钢板(18)和竖直弧形耗能钢板(19)的中点，协调连接钢筋(8)的两端采用锁紧螺母(13)锁紧固定，耗能钢板A(5)为半圆形；在耗能钢板A(5)和端部耗能钢板(15)围成的结构内设置水平耗能分隔软钢板(16)，在端部耗能钢板(15)和水平耗能分隔软钢板(16)之间设置水平弧形耗能钢板(10)和圆形软钢耗能内筒(14)，水平弧形耗能钢板(10)从中间至上下两侧的弯曲半径逐渐减小，上板(1)、下板(2)、水平弧形耗能钢板(10)、圆形软钢耗能内筒(14)、端部耗能钢板(15)和水平耗能分隔软钢板(16)通过协调连接钢筋(8)连接，协调连接钢筋(8)分别穿过上板(1)、下板(2)、水平弧形耗能钢板(10)、圆形软钢耗能内筒(14)、端部耗能钢板(15)和水平耗能分隔软钢板(16)的中点，协调连接钢筋(8)两端采用锁紧螺母(13)锁紧固定；水平弧形耗能钢板(10)、水平耗能分隔软钢板(16)两端与耗能钢板A(5)固定连接，连接位置与相邻的耗能钢板A(5)和耗能钢板A(5)的连接位置相同，在多方向减震缓冲分阶耗能阻尼器内的空腔设置泡沫铝耗能材料(12)；在多方向减震缓冲分阶耗能阻尼器的最上端设置有上板(1)，在多方向减震缓冲分阶耗能阻尼器的最下端设置有下板(2)，在上板(1)的两边开设若干螺孔A(3)，在下板(2)的两边开设若干螺孔B(4)，在耗能钢板B(6)上设置若干椭圆孔(7)，椭圆孔(7)的长轴水平设置，在椭圆孔(7)之间均设置耗能肋(9)，耗能钢板B(6)的上、下两端分别与上板(1)、下板(2)固定连接，耗能钢板B(6)的左、右两端分别与耗能侧钢板(18)固定连接。

2.根据权利要求1所述的多方向减震缓冲分阶耗能阻尼器，其特征在于：所述的半圆形耗能钢板A(5)、内设椭圆孔的耗能钢板B(6)、水平弧形耗能钢板(10)、圆形软钢耗能内筒(14)、端部耗能钢板(15)、水平耗能分隔软钢板(16)、竖直耗能分隔软钢板(17)、耗能侧钢板(18)和竖直弧形耗能钢板(19)采用低屈服点钢板制作而成。

3.根据权利要求1所述的多方向减震缓冲分阶耗能阻尼器，其特征在于：所述的泡沫铝耗能材料(12)采用泡沫铝制作而成。

4.根据权利要求1所述的多方向减震缓冲分阶耗能阻尼器，其特征在于：所述的水平弧形耗能钢板(10)、水平耗能分隔软钢板(16)两端与半圆形耗能钢板A(5)采用焊接连接。

5.根据权利要求1所述的多方向减震缓冲分阶耗能阻尼器，其特征在于：所述的耗能钢板B(6)的上、下两端分别与上板(1)、下板(2)采用焊接连接，耗能钢板B(6)的左、右两端分别与耗能侧钢板(18)采用焊接连接。

6.根据权利要求1所述的多方向减震缓冲分阶耗能阻尼器，其特征在于：所述的螺孔A(3)在上板(1)的两边开设的间距相同，螺孔B(4)在下板(2)的两边开设的间距相同。