CN108867925A - 一种双圆筒式大变形拉压阻尼器 - Google Patents

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张延年
杨森
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    • E04HBUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
    • E04H9/00Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate
    • E04H9/02Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate withstanding earthquake or sinking of ground
    • E04H9/021Bearing, supporting or connecting constructions specially adapted for such buildings

Abstract

本发明属于建筑结构振动控制领域,特别是涉及一种双圆筒式大变形拉压阻尼器。包括上板、下板、上板螺孔、下板螺孔、外部圆形耗能钢板、内部圆形耗能钢板、大圆形软钢耗能内筒、协调连接钢筋、端部耗能钢板、弧形耗能钢板、水平耗能分隔软钢板、泡沫铝耗能材料、锁紧螺母、小圆形软钢耗能内筒和大曲面耗能钢板,采用双重筒结构,最外侧的外部圆形耗能钢板采用圆形筒,最内侧的内部圆形耗能钢板采用圆形筒,双筒同轴;本发明的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,采用竖直方向多重耗能的结构设计,能够减少建筑结构地震反应。

Description

一种双圆筒式大变形拉压阻尼器
技术领域
本发明属于建筑结构振动控制领域,特别是涉及一种双圆筒式大变形拉压阻尼器。
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。目前很多阻尼器初始刚度不够大,材料屈服分散面积不够大,耗能结构设计的还不是很充分,无法使结构的动能或弹性势能等能量充分转化成热能等形式耗散掉,很多阻尼器仅仅正常使用时能增大建筑结构整体刚度,但是在发生大震时,很多阻尼器无法满足减少建筑结构地震反应的要求。
发明内容
为了解决上述存在的技术问题,本发明提供一种双圆筒式大变形拉压阻尼器,采用竖直方向多重耗能的结构设计,能够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:
一种双圆筒式大变形拉压阻尼器,包括上板、下板、上板螺孔、下板螺孔、外部圆形耗能钢板、内部圆形耗能钢板、大圆形软钢耗能内筒、协调连接钢筋、端部耗能钢板、弧形耗能钢板、水平耗能分隔软钢板、泡沫铝耗能材料、锁紧螺母、小圆形软钢耗能内筒和大曲面耗能钢板,一种双圆筒式大变形拉压阻尼器,采用双重筒结构,最外侧的外部圆形耗能钢板采用圆形筒,最内侧的内部圆形耗能钢板采用圆形筒,双筒同轴,在外部圆形耗能钢板和内部圆形耗能钢板之间设置大曲面耗能钢板,大曲面耗能钢板和外部圆形耗能钢板固定连接,在外部圆形耗能钢板和大曲面耗能钢板之间设置大圆形软钢耗能内筒,增大整体结构受到竖直方向拉压作用下的耗能能力,在内部圆形耗能钢板围成的圆形筒内上下两端设置端部耗能钢板,并在内部圆形耗能钢板围成的圆形筒内设置若干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、水平耗能分隔软钢板和水平耗能分隔软钢板之间设置弧形耗能钢板和小圆形软钢耗能内筒,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、端部耗能钢板、弧形耗能钢板、水平耗能分隔软钢板和小圆形软钢耗能内筒并通过协调连接钢筋连接,且协调连接钢筋分别穿过上板、下板、端部耗能钢板、弧形耗能钢板、水平耗能分隔软钢板和小圆形软钢耗能内筒的中点,协调连接钢筋的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,端部耗能钢板、弧形耗能钢板、水平耗能分隔软钢板和内部圆形耗能钢板固定连接,在一种双圆筒式大变形拉压阻尼器整个结构内的空腔设置泡沫铝耗能材料,在一种双圆筒式大变形拉压阻尼器的最上端设置有上板,在一种双圆筒式大变形拉压阻尼器的最下端设置有下板,在上板的外圈开设若干上板螺孔,在下板的外圈开设若干下板螺孔,外部圆形耗能钢板和内部圆形耗能钢板的上、下两端分别与上板、下板固定连接。
进一步地,所述的外部圆形耗能钢板、内部圆形耗能钢板、大圆形软钢耗能内筒、端部耗能钢板、弧形耗能钢板、水平耗能分隔软钢板、小圆形软钢耗能内筒和大曲面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,所述的端部耗能钢板、弧形耗能钢板、水平耗能分隔软钢板和内部圆形耗能钢板采用焊接连接。
进一步地,所述的外部圆形耗能钢板和内部圆形耗能钢板的上、下两端分别与上板、下板采用焊接连接。
进一步地,所述的大曲面耗能钢板和外部圆形耗能钢板采用焊接连接。
进一步地,所述的在上板的外圈等间距开设若干上板螺孔,在下板的外圈等间距开设若干下板螺孔,上板和下板均为圆形钢板。
本发明的有益效果:
本发明的有益效果和优点是初始刚度较大,材料屈服分散面积大、阻尼能力强,采用竖直方向多重耗能的结构设计,在竖直方向上震动时,上板、下板震动带动外部圆形耗能钢板、内部圆形耗能钢板震动,并且设置的大圆形软钢耗能内筒和大曲面耗能钢板能够和双圆筒相互协调而相互挤压耗能,内筒中设置的端部耗能钢板、弧形耗能钢板、水平耗能分隔软钢板和小圆形软钢耗能内筒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,使阻尼器的耗能更充分,同时双圆筒式大变形拉压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为本发明一种双圆筒式大变形拉压阻尼器的正视示意图。
图2为本发明一种双圆筒式大变形拉压阻尼器的侧视示意图
图3为本发明一种双圆筒式大变形拉压阻尼器的俯视示意图。
图4为图3的A-A剖面图。
图中:1为上板;2为下板;3为上板螺孔;4为下板螺孔;5为外部圆形耗能钢板;6为内部圆形耗能钢板;7为大圆形软钢耗能内筒;8为协调连接钢筋;9为端部耗能钢板;10为弧形耗能钢板;11为水平耗能分隔软钢板;12为泡沫铝耗能材料;13为锁紧螺母;14为小圆形软钢耗能内筒;15为大曲面耗能钢板。
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1~4所示,一种双圆筒式大变形拉压阻尼器,包括上板1、下板2、上板螺孔3、下板螺孔4、外部圆形耗能钢板5、内部圆形耗能钢板6、大圆形软钢耗能内筒7、协调连接钢筋8、端部耗能钢板9、弧形耗能钢板10、水平耗能分隔软钢板11、泡沫铝耗能材料12、锁紧螺母13、小圆形软钢耗能内筒14和大曲面耗能钢板15,所述的外部圆形耗能钢板5、内部圆形耗能钢板6、大圆形软钢耗能内筒7、端部耗能钢板9、弧形耗能钢板10、水平耗能分隔软钢板11、小圆形软钢耗能内筒14和大曲面耗能钢板15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;
一种双圆筒式大变形拉压阻尼器,采用双重筒结构,最外侧的外部圆形耗能钢板5采用圆形筒,最内侧的内部圆形耗能钢板6采用圆形筒,双筒同轴,在外部圆形耗能钢板5和内部圆形耗能钢板6之间设置大曲面耗能钢板15,大曲面耗能钢板15和外部圆形耗能钢板5固定连接,在外部圆形耗能钢板5和大曲面耗能钢板15之间设置大圆形软钢耗能内筒7,增大整体结构受到竖直方向拉压作用下的耗能能力,在内部圆形耗能钢板6围成的圆形筒内上下两端设置端部耗能钢板9,并在内部圆形耗能钢板6围成的圆形筒内设置若干水平耗能分隔软钢板11,在端部耗能钢板9和水平耗能分隔软钢板11之间、水平耗能分隔软钢板11和水平耗能分隔软钢板11之间设置弧形耗能钢板10和小圆形软钢耗能内筒14,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、端部耗能钢板9、弧形耗能钢板10、水平耗能分隔软钢板11和小圆形软钢耗能内筒14并通过协调连接钢筋8连接,且协调连接钢筋8均分别穿过上板1、下板2、端部耗能钢板9、弧形耗能钢板10、水平耗能分隔软钢板11和小圆形软钢耗能内筒14的中点,协调连接钢筋8的两端采用锁紧螺母13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,端部耗能钢板9、弧形耗能钢板10、水平耗能分隔软钢板11和内部圆形耗能钢板6固定连接,在一种双圆筒式大变形拉压阻尼器整个结构内的空腔设置泡沫铝耗能材料12,在一种双圆筒式大变形拉压阻尼器的最上端设置有上板1,在一种双圆筒式大变形拉压阻尼器的最下端设置有下板2,在上板1的外圈开设若干上板螺孔3,在下板2的外圈开设若干下板螺孔4,外部圆形耗能钢板5和内部圆形耗能钢板6的上、下两端分别与上板1、下板2固定连接。泡沫铝耗能材料12填充设置在一种双圆筒式大变形拉压阻尼器整个结构内的空腔里。
端部耗能钢板9、弧形耗能钢板10、水平耗能分隔软钢板11和内部圆形耗能钢板6采用焊接连接;外部圆形耗能钢板5和内部圆形耗能钢板6的上、下两端分别与上板1、下板2采用焊接连接;大曲面耗能钢板15和外部圆形耗能钢板5采用焊接连接;在上板1的外圈等间距开设若干上板螺孔3,在下板2的外圈等间距开设若干下板螺孔4,上板1和下板2均为圆形钢板。
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 (7)

1.一种双圆筒式大变形拉压阻尼器,包括上板(1)、下板(2)、上板螺孔(3)、下板螺孔(4)、外部圆形耗能钢板(5)、内部圆形耗能钢板(6)、大圆形软钢耗能内筒(7)、协调连接钢筋(8)、端部耗能钢板(9)、弧形耗能钢板(10)、水平耗能分隔软钢板(11)、泡沫铝耗能材料(12)、锁紧螺母(13)、小圆形软钢耗能内筒(14)和大曲面耗能钢板(15),其特征在于:
一种双圆筒式大变形拉压阻尼器,采用双重筒结构,最外侧的外部圆形耗能钢板(5)采用圆形筒,最内侧的内部圆形耗能钢板(6)采用圆形筒,双筒同轴,在外部圆形耗能钢板(5)和内部圆形耗能钢板(6)之间设置大曲面耗能钢板(15),大曲面耗能钢板(15)和外部圆形耗能钢板(5)固定连接,在外部圆形耗能钢板(5)和大曲面耗能钢板(15)之间设置大圆形软钢耗能内筒(7),在内部圆形耗能钢板(6)围成的圆形筒内上下两端设置端部耗能钢板(9),并在内部圆形耗能钢板(6)围成的圆形筒内设置若干水平耗能分隔软钢板(11),在端部耗能钢板(9)和水平耗能分隔软钢板(11)之间、水平耗能分隔软钢板(11)和水平耗能分隔软钢板(11)之间设置弧形耗能钢板(10)和小圆形软钢耗能内筒(14),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)、端部耗能钢板(9)、弧形耗能钢板(10)、水平耗能分隔软钢板(11)和小圆形软钢耗能内筒(14)并通过协调连接钢筋(8)连接,且协调连接钢筋(8)均分别穿过上板(1)、下板(2)、端部耗能钢板(9)、弧形耗能钢板(10)、水平耗能分隔软钢板(11)和小圆形软钢耗能内筒(14)的中点,协调连接钢筋(8)的两端采用锁紧螺母(13)锁紧固定,端部耗能钢板(9)、弧形耗能钢板(10)、水平耗能分隔软钢板(11)和内部圆形耗能钢板(6)固定连接,在一种双圆筒式大变形拉压阻尼器整个结构内的空腔设置泡沫铝耗能材料(12),在一种双圆筒式大变形拉压阻尼器的最上端设置有上板(1),在一种双圆筒式大变形拉压阻尼器的最下端设置有下板(2),在上板(1)的外圈开设若干上板螺孔(3),在下板(2)的外圈开设若干下板螺孔(4),外部圆形耗能钢板(5)和内部圆形耗能钢板(6)的上、下两端分别与上板(1)、下板(2)固定连接。
2.根据权利要求1所述一种双圆筒式大变形拉压阻尼器,其特征在于:所述的外部圆形耗能钢板(5)、内部圆形耗能钢板(6)、大圆形软钢耗能内筒(7)、端部耗能钢板(9)、弧形耗能钢板(10)、水平耗能分隔软钢板(11)、小圆形软钢耗能内筒(14)和大曲面耗能钢板(15)采用低屈服点钢板制作而成。
3.根据权利要求1所述一种双圆筒式大变形拉压阻尼器,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所述一种双圆筒式大变形拉压阻尼器,其特征在于:所述的端部耗能钢板(9)、弧形耗能钢板(10)、水平耗能分隔软钢板(11)和内部圆形耗能钢板(6)采用焊接连接。
5.根据权利要求1所述一种双圆筒式大变形拉压阻尼器,其特征在于:所述的外部圆形耗能钢板(5)和内部圆形耗能钢板(6)的上、下两端分别与上板(1)、下板(2)采用焊接连接。
6.根据权利要求1所述一种双圆筒式大变形拉压阻尼器,其特征在于:所述的大曲面耗能钢板(15)和外部圆形耗能钢板(5)采用焊接连接。
7.根据权利要求1所述一种双圆筒式大变形拉压阻尼器,其特征在于:所述的在上板(1)的外圈等间距开设若干上板螺孔(3),在下板(2)的外圈等间距开设若干下板螺孔(4),上板(1)和下板(2)均为圆形钢板。
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