CN109826335A - 可更换式混合耗能三维变形减震阻尼器 - Google Patents

可更换式混合耗能三维变形减震阻尼器 Download PDF

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本发明公开了一种可更换式混合耗能三维变形减震阻尼器包括：对称设置的两个外包钢架和两个内嵌钢架，两个外包钢架的顶端和底端通过高弹性橡胶密封条连接，内嵌钢架设置在外包钢架内，两个内嵌钢架之间设置有粘弹性消能垫，内嵌钢架与外包钢架之间设置有U型耗能板，内嵌钢架顶端和底端设置有粘弹性消能垫，两个内嵌钢架上对称开设有磁条腔，磁条腔内设置有磁条S和磁条N，外包钢架、内嵌钢架和U型耗能板三者之间形成的封闭腔体内填充有软性海绵体，外包钢架上设置有螺栓固定挂孔，通过外包钢架与高弹性橡胶密封条组合，通过外包钢架与内嵌钢架组合，达到实现空间三维变形减震，保证两侧结构变形的独立性和建筑使用功能的完整性的目的。

Description

可更换式混合耗能三维变形减震阻尼器
技术领域
本发明涉及建筑结构振动控制领域，具体涉及一种可更换式混合耗能三维变形减震阻尼器。
背景技术
消能减震技术在建筑结构抵抗地震作用和高层风振方面的应用日益增多，其主要原理是在震(振)动作用下通过这些消能减震装置将传入到建筑结构中的能量通过变形、摩擦等形式耗散掉，在较大的动荷载作用下减缓结构的振动响应，避免结构发生破环，阻尼器作为结构的非承重附加构件可增加结构刚度，增大结构阻尼，改善结构的振动特性。
目前，常用的阻尼器包括金属消能阻尼器、粘弹性阻尼器、粘滞耗能阻尼器等。对于复杂的强烈地震动和风致振动传统阻尼器的耗能形式单一、耗能能力有限，且仅在一维轴向或二维平面上产生变形耗能，不能充分匹配复杂动荷载的三维属性，容易造成消能阻尼器在结构承受复杂动荷载时消能减震失效。因此，传统的消能减震阻尼器应向具有三维变形和多种耗能形式混合的新型阻尼器类型方向发展。
通常阻尼器一般放置形式有节点斜撑、节点扇形、竖向墙面等。阻尼器理想布置形式应结合结构设计条件，满足建筑使用功能要求，抗震缝作为构造措施可以把结构分割为平面规则的单元，若将此两部分独立结构通过在抗震缝处装配阻尼器连为一个整体建筑，既能避免地震作用下抗震缝处的结构因碰撞而损坏，又能有效减弱两部分结构的震动反应，同时可以将左右两部分结构连接为使用功能完整的一个整体建筑。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出了一种可更换式混合耗能三维变形减震阻尼器，以达到实现空间三维变形减震，将抗震缝两侧的结构连接为一个整体，既能保证两侧结构变形的独立性又能满足建筑使用功能的完整性的目的。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种可更换式混合耗能三维变形减震阻尼器，所述减震阻尼器包括：对称设置的两个外包钢架和对称设置的两个内嵌钢架，所述两个外包钢架的顶端和底端通过高弹性橡胶密封条连接，所述两个外包钢架与高弹性橡胶密封条连接后形成有空腔，所述两个内嵌钢架设置在空腔内，所述两个内嵌钢架之间设置有粘弹性消能垫，所述内嵌钢架与外包钢架之间设置有U型耗能板，所述内嵌钢架顶端与外包钢架之间设置有粘弹性消能垫，所述内嵌钢架底端与外包钢架之间也设置有粘弹性消能垫，所述两个内嵌钢架上对称开设有磁条腔，其中一个内嵌钢架的磁条腔内设置有磁条S，另一个内嵌钢架的磁条腔内设置有磁条N，所述外包钢架、内嵌钢架和U型耗能板三者之间形成的封闭腔体内填充有软性海绵体，所述外包钢架上设置有螺栓固定挂孔。
进一步地，所述两个内嵌钢架的接触面的上下两端设置有凹槽，所述凹槽内填充有软性海绵体。
进一步地，所述U型耗能板共有四块，每两块一组设置在内嵌钢架与外包钢架之间形成的腔体内。
进一步地，所述磁条S和磁条N的两端均设置有橡胶端帽，所述橡胶端帽固定设置在磁条腔的两端。
进一步地，所述外包钢架和内嵌钢架均采用高碳硬钢。
进一步地，所述U型耗能板采用低碳软钢。
进一步地，所述螺栓固定挂孔共8组，每组两个固定螺孔，分别定位在两块外包钢架沿长度方向的端部上下两侧，所述螺栓固定挂孔与外包钢架连为一个整体。
本发明具有如下优点：
(1).本发明通过外包钢架与高弹性橡胶密封条组合，通过外包钢架与内嵌钢架组合，具有空间三维变形特点，能够完全匹配和适应复杂地震动和高层风振的空间三维震(振)动情况，实现阻尼器的空间三维变形耗能，增强耗能能力，减小耗能失效情况，既可用于建筑结构的地震作用耗能，也可用于高层结构的风动荷载减振。
(2).本发明在外包钢架和内嵌钢架间以及两块内嵌钢架间的接触滑动面上的滑动摩擦可实现粘弹性耗能，U形耗能板的开合变形可实现软钢变形耗能，两块内嵌钢架间通过克服磁场引力做功可以实现磁场耗能，多种混合形式使耗能能力显著增强，有效提高结构的阻尼特性，减弱结构的震(振)动反应。
(3).本发明设置在楼层结构平面的防震缝位置处，在建筑功能上可以将防震缝两侧的单体连接为完整统一的使用整体，在结构功能上可实现单体的相对独立变形和弹性连接状态，另外，可同时减弱防震缝两侧结构单体的震(振)反应。
(4).本发明适用范围较广泛，既可用于新建建筑物也可安装在既有建筑物中进行结构减震加固，构造简单，制作安装便捷，易于更换，在保证有效变形耗能的同时具有良好的整体稳定性和工作安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明实施例公开的减震阻尼器整体结构示意图；
图2为本发明实施例公开的图1在A-A处的正截面剖视图；
图3为本发明实施例公开的沿图2中B-B截面剖开的半结构示意图；
图4为本发明实施例公开的在X向变形示意图；
图5为本发明实施例公开的在Y向变形示意图；
图6为本发明实施例公开的在Z向变形示意图；
图7为本发明实施例公开的在建筑结构中的应用实例图；
图8为本发明实施例公开的图7中H处的局部放大图；
图中数字和字母所表示的相应部件名称：
1、外包钢架；2、内嵌钢架；3、U型耗能板；4、高弹性橡胶密封条；5、螺栓固定挂孔；6、橡胶端帽；7、粘弹性消能垫；8、磁条N；9、磁条S；10、软性海绵体。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
本发明提供了一种可更换式混合耗能三维变形减震阻尼器，其工作原理是通过外包钢架与高弹性橡胶密封条组合，通过外包钢架与内嵌钢架组合，以达到实现空间三维变形减震，将抗震缝两侧的结构连接为一个整体，既能保证两侧结构变形的独立性又能满足建筑使用功能的完整性的目的。
下面结合实施例和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1-图8所示，一种可更换式混合耗能三维变形减震阻尼器，所述减震阻尼器包括：对称设置的两个外包钢架1和对称设置的两个内嵌钢架2，所述两个外包钢架1的顶端和底端通过高弹性橡胶密封条4连接，所述两个外包钢架1与高弹性橡胶密封条4连接后形成有空腔，所述两个内嵌钢架2设置在空腔内，所述两个内嵌钢架2之间设置有粘弹性消能垫7，所述内嵌钢架2与外包钢架1之间设置有U型耗能板3，所述内嵌钢架2顶端与外包钢架1之间设置有粘弹性消能垫7，所述内嵌钢架2底端与外包钢架1之间也设置有粘弹性消能垫7，所述两个内嵌钢架2上对称开设有磁条腔，其中一个内嵌钢架2的磁条腔内设置有磁条S9，另一个内嵌钢架2的磁条腔内设置有磁条N8，所述外包钢架1、内嵌钢架2和U型耗能板3三者之间形成的封闭腔体内填充有软性海绵体10，所述外包钢架1上设置有螺栓固定挂孔5。
其中，所述U形耗能板水平方向的两端分别与外包钢架1和内嵌钢架2制作成一个整体。
其中，两个内嵌钢架2通过磁条N8中N极与磁条S9中S极相互吸引的磁引力将内嵌钢架2的接触滑动面黏吸在一起，可以实现在内嵌钢架2接触滑动面上任意方向的平面摩擦耗能和垂直于接触滑动面的克服磁场做功耗能，在外包钢架1和内嵌钢架2上固定粘弹性消能垫7与U形耗能板共同组成垂直于内嵌钢架2接触滑动面方向的耗能变形。
其中，所述粘弹性消能垫7采用高耗能粘弹性材料，该材料的关键耗能指标损耗因子在0.4～1之间，能通过粘弹性阻尼材料的剪切滞回变形耗散地震能量，并隔离振动能量的传输。
其中，所述两个内嵌钢架2的接触面的上下两端设置有凹槽，所述凹槽内填充有软性海绵体10。
其中，所述U型耗能板3共有四块，每两块一组设置在内嵌钢架2与外包钢架1之间形成的腔体内。
其中，所述磁条S9和磁条N8的两端均设置有橡胶端帽6，所述橡胶端帽6固定设置在磁条腔的两端。
其中，所述外包钢架1和内嵌钢架2均采用高碳硬钢，且强度要超过所述U形耗能板的强度。
其中，所述U型耗能板3采用低碳软钢，其拉断所需的能量要超过将两块内嵌钢架2拉脱分离时克服磁场做功所需的能量。
其中，所述螺栓固定挂孔5共8组，每组两个固定螺孔，分别定位在两块外包钢架1沿长度方向的端部上下两侧，所述螺栓固定挂孔5与外包钢架1连为一个整体。
在实际操作上，当结构震(振)动反应较小时，防震缝两侧单体结构的相对变形较小，主要发生粘弹性耗能和软钢变形耗能；当结构震(振)动反应较大时，防震缝两侧单体结构的相对变形超过了U形耗能板3的极限拉伸变形，将会使两块黏吸在一起的内嵌钢架2因克服磁场引力做功而脱开，即发生磁场做功耗能，这体现出在大震(振)动反应下会发生三种形式的耗能。
以上所述的仅是本发明所公开的一种可更换式混合耗能三维变形减震阻尼器的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种可更换式混合耗能三维变形减震阻尼器，其特征在于，所述减震阻尼器包括：对称设置的两个外包钢架和对称设置的两个内嵌钢架，所述两个外包钢架的顶端和底端通过高弹性橡胶密封条连接，所述两个外包钢架与高弹性橡胶密封条连接后形成有空腔，所述两个内嵌钢架设置在空腔内，所述两个内嵌钢架之间设置有粘弹性消能垫，所述内嵌钢架与外包钢架之间设置有U型耗能板，所述内嵌钢架顶端与外包钢架之间设置有粘弹性消能垫，所述内嵌钢架底端与外包钢架之间也设置有粘弹性消能垫，所述两个内嵌钢架上对称开设有磁条腔，其中一个内嵌钢架的磁条腔内设置有磁条S，另一个内嵌钢架的磁条腔内设置有磁条N，所述外包钢架、内嵌钢架和U型耗能板三者之间形成的封闭腔体内填充有软性海绵体，所述外包钢架上设置有螺栓固定挂孔。
2.根据权利要求1所述的可更换式混合耗能三维变形减震阻尼器，其特征在于，所述两个内嵌钢架的接触面的上下两端设置有凹槽，所述凹槽内填充有软性海绵体。
3.根据权利要求1所述的可更换式混合耗能三维变形减震阻尼器，其特征在于，所述U型耗能板共有四块，每两块一组设置在内嵌钢架与外包钢架之间形成的腔体内。
4.根据权利要求1所述的可更换式混合耗能三维变形减震阻尼器，其特征在于，所述磁条S和磁条N的两端均设置有橡胶端帽，所述橡胶端帽固定设置在磁条腔的两端。
5.根据权利要求1所述的可更换式混合耗能三维变形减震阻尼器，其特征在于，所述外包钢架和内嵌钢架均采用高碳硬钢。
6.根据权利要求1或3所述的可更换式混合耗能三维变形减震阻尼器，其特征在于，所述U型耗能板采用低碳软钢。
7.根据权利要求1所述的可更换式混合耗能三维变形减震阻尼器，其特征在于，所述螺栓固定挂孔共8组，每组两个固定螺孔，分别定位在两块外包钢架沿长度方向的端部上下两侧，所述螺栓固定挂孔与外包钢架连为一个整体。
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