CN110206184B - 一种复合型减震分级屈服阻尼器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合型减震分级屈服阻尼器，包括：框架组件和消能组件；框架组件固定在联肢剪力墙上，框架组件为环形框体结构，框架组件的数量为一个或者两个以上，当框架组件为两个以上时，每个框架组件的尺寸不同，且每个框架组件同轴间隔套设布置，并通过多个连接垫板固定连接；消能组件固定于框架组件的内壁上，当框架组件为两个以上时，消能组件固定在内圈的框架组件的内壁上。本发明采用至少一个环形框架组件和其内部的消能组件进行逐层抗震，实现复合型减震分级屈服阻尼器在小震、中震及大震中的分级屈服耗能。

Description

一种复合型减震分级屈服阻尼器

技术领域

本发明涉及消能减震技术领域，更具体的说是涉及一种复合型减震分级屈服阻尼器。

背景技术

金属阻尼器是一种广泛采用的减震控制装置，其通常具有力学概念清晰和加工制作方便的优点。近些年，国内外学者研发了大量不同构造形式的金属阻尼器。为使阻尼器在不同强度的地震作用下均能够有效发挥耗能特性，部分学者研发了分阶段屈服的阻尼器。

目前，大多数金属阻尼器基于中震或大震屈服耗能设计，大部分是中震屈服耗能，如此则导致阻尼器在大震时的屈服承载力提高有限，而小震时又不具备耗能能力，未实现分级屈服的功能，已有的部分分阶段屈服的阻尼器在较小位移下屈服后可能在较大位移下提前发生破坏而不具备优良的大变形能力。

因此，开发一种针对不同设防水准的分级屈服型金属阻尼器意义重大，在小震下金属阻尼器的一部分先屈服耗能，中震或大震下阻尼器的大部分区域或整体屈服耗能，从而有效提高金属阻尼器抵抗不同强度地震的耗能能力，是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种复合型减震分级屈服阻尼器，通过同轴内外套设的至少一个环形框架组件和其内部的消能组件进行逐层抗震，实现在小震、中震及大震中的分级屈服耗能。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种复合型减震分级屈服阻尼器，包括：框架组件和消能组件；

所述框架组件固定在联肢剪力墙上，所述框架组件为环形框体结构，所述框架组件的数量为一个或者两个以上，当所述框架组件为两个以上时，每个所述框架组件的尺寸不同，且每个所述框架组件间隔套设布置，并通过多个连接垫板固定连接；

所述消能组件固定于所述框架组件的内壁上，当所述框架组件为两个以上时，所述消能组件固定在内圈的所述框架组件的内壁上。

通过上述技术方案，本发明采用至少一个环形框架和其内部的消能组件进行逐层抗震，当设一个环形框架组件时，该复合型减震分级屈服阻尼器主要在中震及大震中分级屈服耗能；当设两个及以上环形框架组件时，小震时内部的消能组件优先耗能，中震时内圈的框架组件开始变形屈服耗能，外圈的框架组件保持弹性；大震时三者一同耗能，实现复合型减震分级屈服阻尼器在小震、中震及大震中的分级屈服耗能。

优选的，在上述一种复合型减震分级屈服阻尼器中，所述框架组件的外壁用于与联肢剪力墙的连梁处固定连接。能够在联肢剪力墙形变时进行分级耗能，消能抗震。

优选的，在上述一种复合型减震分级屈服阻尼器中，所述框架组件包括固定板和半圆弧板；所述固定板的数量为两块，且平行设置，所述固定板上开设有多个第一螺栓孔；所述半圆弧板的数量为两块，且一块所述半圆弧板的两端与两块所述固定板的顶端固定连接，另一块所述半圆弧板的两端与两块所述固定板的底端固定连接。固定板用于与消能组件连接，半圆弧板能够起到更好的屈服耗能的效果。

优选的，在上述一种复合型减震分级屈服阻尼器中，所述消能组件包括滑动副板、滑动主板、摩擦板和第一高强螺栓；

所述滑动副板的数量为两块，两块所述滑动副板平行设置，且与一块所述固定板固定连接，所述滑动副板上开设有多个第二螺栓孔；

所述滑动主板与另一块所述固定板固定连接，且所述滑动主板平行设置于两块所述滑动副板之间，所述滑动主板纵向开设有多条平行设置的矩形孔；

所述摩擦板的数量为两块，所述摩擦板平行设置于所述滑动副板和所述滑动主板之间，所述摩擦板上开设有与所述滑动副板位置对应、尺寸一致的第三螺栓孔；

所述第一高强螺栓穿过所述第二螺栓孔、所述矩形孔和所述第三螺栓孔，将所述滑动副板、所述滑动主板和所述摩擦板固定连接。

消能组件通过滑动主板、滑动副板和摩擦板之间的摩擦消耗，使第一高强螺栓在矩形孔内摩擦运动，最大限度地达到耗能效果，且具有自复位的有益效果。

优选的，在上述一种复合型减震分级屈服阻尼器中，两块所述滑动副板与所述固定板连接的一端垂直固定有第一端板，所述第一端板上开设有与所述第一螺栓孔对应的第四螺栓孔。便于滑动副板与固定板之间连接。

优选的，在上述一种复合型减震分级屈服阻尼器中，所述滑动主板与所述固定板连接的一端垂直固定有第二端板，所述第二端板上开设有与所述第一螺栓孔对应的第五螺栓孔。便于滑动主板与固定板之间连接。

优选的，在上述一种复合型减震分级屈服阻尼器中，所述滑动副板和所述滑动主板为不锈钢板；所述摩擦板为黄铜板或铝板。既能够提高滑动主板和滑动副板的结构稳定性，又能够提高摩擦板的摩擦耗能效果。

优选的，在上述一种复合型减震分级屈服阻尼器中，所述矩形孔的数量为两个。能够相互约束，提高第一高强螺栓在矩形孔内的摩擦效果。

优选的，在上述一种复合型减震分级屈服阻尼器中，所述摩擦板的长度大于所述矩形孔的长度。保证摩擦板在滑动副板和滑动主板间的接触面积满足摩擦耗能的需求。

优选的，在上述一种复合型减震分级屈服阻尼器中，还包括第二高强螺栓，所述第二高强螺栓穿过所述第一螺栓孔，将所述固定板与联肢剪力墙的连梁处固定连接。便于框架组件与联肢剪力墙之间的连接。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种复合型减震分级屈服阻尼器，具有以下有益效果：

1、本发明采用不同耗能机理的框架组件和消能组件进行组合，使复合型减震分级屈服阻尼器在不同设防水准下分级屈服，能够最大限度地耗散不同强度的地震能量，显著减轻结构的振动反应。

2、本发明采用至少一个环形框架和其内部的消能组件进行逐层抗震，当设一个环形框架组件时，该复合型分级屈服阻尼器主要在中震及大震中分级屈服耗能；当设两个及以上环形框架组件时，小震时内部的消能组件优先耗能，中震时内圈的框架组件开始变形屈服耗能，外圈的框架组件保持弹性；大震时三者一同耗能，实现复合型阻尼器在小震、中震及大震中的分级屈服耗能。

3、地震后，消能组件会滑动恢复原位，使复合型减震分级屈服阻尼器在小震和中震中、框架组件未发生较大屈服变形时，整体恢复原状，使复合型减震分级屈服阻尼器在下次地震中仍具有分级屈服耗能能力；或在强震下发生大幅度变形后，可整体修复更换。

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，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一个框架组件的复合型减震分级屈服阻尼器的结构示意图；

图2为本发明提供的两个框架组件的复合型减震分级屈服阻尼器的结构示意图；

图3为本发明提供的复合型减震分级屈服阻尼器的侧视图；

图4为本发明提供的滑动副板的结构示意图；

图5为本发明提供的滑动主板的结构示意图；

图6为本发明提供的摩擦板的结构示意图；

图7为本发明提供的消能组件的俯视图；

图8为本发明提供的一个框架组件的复合型减震分级屈服阻尼器的实施状态下的结构示意图；

图9为本发明提供的两个框架组件的复合型减震分级屈服阻尼器的实施状态下的结构示意图。

其中：

1-框架组件；

11-固定板；

111-第一螺栓孔；

12-半圆弧板；

2-消能组件；

21-滑动副板；

211-第二螺栓孔；

22-滑动主板；

221-矩形孔；

23-摩擦板；

231-第三螺栓孔；

24-第一高强螺栓；

25-第一端板；

251-第四螺栓孔；

26-第二端板；

261-第五螺栓孔；

3-连接垫板；

4-联肢剪力墙；

5-第二高强螺栓；

6-楼板。

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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

参见附图1、附图3至附图8，本实施例公开了一种复合型减震分级屈服阻尼器，包括：框架组件1和消能组件2；

框架组件1固定在联肢剪力墙4上，框架组件1为环形框体结构，框架组件1的数量为一个；

消能组件2固定于框架组件1的内壁上。

为了进一步优化上述技术方案，框架组件1包括固定板11和半圆弧板12；固定板11的数量为两块，且平行设置，固定板11上开设有多个第一螺栓孔 111；半圆弧板12的数量为两块，且一块半圆弧板12的两端与两块固定板11 的顶端固定连接或整体性光滑连接，另一块半圆弧板12的两端与两块固定板 11的底端固定连接或整体性光滑连接。

为了进一步优化上述技术方案，消能组件2包括滑动副板21、滑动主板 22、摩擦板23和第一高强螺栓24；

滑动副板21的数量为两块，两块滑动副板21平行设置，且与一块固定板11固定连接，滑动副板21上开设有多个第二螺栓孔211；

滑动主板22与另一块固定板11固定连接，且滑动主板22平行设置于两块滑动副板21之间，滑动主板22纵向开设有多条平行设置的矩形孔221；

摩擦板23的数量为两块，摩擦板23平行设置于滑动副板21和滑动主板 22之间，摩擦板23上开设有与滑动副板21位置对应、尺寸一致的第三螺栓孔231；

第一高强螺栓24穿过第二螺栓孔211、矩形孔221和第三螺栓孔231，将滑动副板21、滑动主板22和摩擦板23固定连接。

为了进一步优化上述技术方案，两块滑动副板21与固定板11连接的一端垂直固定有第一端板25，第一端板25上开设有与第一螺栓孔111对应的第四螺栓孔251。

为了进一步优化上述技术方案，滑动主板22与固定板11连接的一端垂直固定有第二端板26，第二端板26上开设有与第一螺栓孔111对应的第五螺栓孔261。

为了进一步优化上述技术方案，滑动副板21和滑动主板22为不锈钢板；摩擦板23为黄铜板或铝板。

为了进一步优化上述技术方案，矩形孔221的数量为两个。

为了进一步优化上述技术方案，摩擦板23的长度大于矩形孔221的长度。

为了进一步优化上述技术方案，还包括第二高强螺栓5，第二高强螺栓5 穿过第一螺栓孔111，将固定板11与联肢剪力墙4的连梁处固定连接。

本实施的工作原理为：

本实施例用于在中震及大震中进行分级屈服耗能，当中震时，内部的消能组件2首先屈服变形，进行耗能；当大震时，外部的框架组件1和内部的消能组件2同时屈服变形，进行耗能。

实施例2：

参见附图1至附图7和附图9，本实施例公开了一种复合型减震分级屈服阻尼器，包括：框架组件1和消能组件2；

框架组件1固定在联肢剪力墙4上，框架组件1为环形框体结构，框架组件1的数量为两个，每个框架组件1的尺寸不同，且每个框架组件1间隔套设布置，并通过多个连接垫板3固定连接；

消能组件2固定在内圈的框架组件1的内壁上。

为了进一步优化上述技术方案，框架组件1包括固定板11和半圆弧板12；固定板11的数量为两块，且平行设置，固定板11上开设有多个第一螺栓孔 111；半圆弧板12的数量为两块，且一块半圆弧板12的两端与两块固定板11 的顶端固定连接或整体性光滑连接，另一块半圆弧板12的两端与两块固定板 11的底端固定连接或整体性光滑连接。

为了进一步优化上述技术方案，消能组件2包括滑动副板21、滑动主板 22、摩擦板23和第一高强螺栓24；

滑动副板21的数量为两块，两块滑动副板21平行设置，且与一块固定板11固定连接，滑动副板21上开设有多个第二螺栓孔211；

滑动主板22与另一块固定板11固定连接，且滑动主板22平行设置于两块滑动副板21之间，滑动主板22从顶部至底部开设有多条平行设置的矩形孔221；

摩擦板23的数量为两块，摩擦板23平行设置于滑动副板21和滑动主板 22之间，摩擦板23上开设有与滑动副板21位置对应、尺寸一致的第三螺栓孔231；

第一高强螺栓24穿过第二螺栓孔211、矩形孔221和第三螺栓孔231，将滑动副板21、滑动主板22和摩擦板23固定连接。

为了进一步优化上述技术方案，两块滑动副板21与固定板11连接的一端垂直固定有第一端板25，第一端板25上开设有与第一螺栓孔111对应的第四螺栓孔251。

为了进一步优化上述技术方案，滑动主板22与固定板11连接的一端垂直固定有第二端板26，第二端板26上开设有与第一螺栓孔111对应的第五螺栓孔261。

为了进一步优化上述技术方案，滑动副板21和滑动主板22为不锈钢板；摩擦板23为黄铜板或铝板。

为了进一步优化上述技术方案，矩形孔221的数量为两个。

为了进一步优化上述技术方案，摩擦板23的长度大于矩形孔221的长度。

为了进一步优化上述技术方案，还包括第二高强螺栓5，第二高强螺栓5 穿过外部的固定板上的第一螺栓孔111，将固定板11与联肢剪力墙4的连梁处固定连接。

本实施的工作原理为：

本实施例用于在小震、中震及大震中进行分级屈服耗能，当小震时，内部的消能组件2屈服变形，进行耗能；当中震时，内圈的框架组件1和消能组件2屈服变形，外圈的框架组件1保持弹性，进行耗能；当大震时，两个框架组件1和内部的消能组件2同时屈服变形，进行耗能。

实施例3：

基于以上两个实施例的结构，本实施例提供一种复合型减震分级屈服阻尼器的构建方法：

步骤一：通过有限元模拟计算出复合型减震分级屈服阻尼器分别在小震、中震及大震中的位移量；

步骤二：根据计算出的位移量，设计矩形孔221的长度并使矩形孔221 的长度大于复合型减震分级屈服阻尼器在大震中位移极限的2倍，使复合型减震分级屈服阻尼器在大震时仍然可以滑动耗能；框架组件1的极限变形能力均大于大震中的位移量。

为了进一步优化上述技术方案，消能组件2和框架组件1设置在联肢剪力墙4的连梁处并通过第二高强螺栓5连接于连梁的非屈服段，以供在三个不同震级下逐个屈服耗能。

为了进一步优化上述技术方案，联肢剪力墙5之间的连梁上方具有楼板6, 设计位移小于复合型减震分级屈服阻尼器与楼板6之间的垂直净距离。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (4)

1.一种复合型减震分级屈服阻尼器，其特征在于，包括：框架组件(1)和消能组件(2)；

所述框架组件(1)固定在联肢剪力墙(4)上，所述框架组件(1)为环形框体结构，所述框架组件(1)包括固定板(11)和半圆弧板(12)；所述固定板(11)的数量为两块，且平行设置，所述固定板(11)上开设有多个第一螺栓孔(111)，所述复合型减震分级屈服阻尼器包括第二高强螺栓(5)，所述第二高强螺栓(5)穿过所述第一螺栓孔(111)，将所述固定板(11)与所述联肢剪力墙(4)的连梁处固定连接；所述半圆弧板(12)的数量为两块，且一块所述半圆弧板(12)的两端与两块所述固定板(11)的顶端固定连接，另一块所述半圆弧板(12)的两端与两块所述固定板(11)的底端固定连接；所述框架组件(1)的数量为两个以上，每个所述框架组件(1)的尺寸不同，且每个所述框架组件(1)间隔套设布置，并通过多个连接垫板(3)固定连接；

所述消能组件(2)包括滑动副板(21)、滑动主板(22)、摩擦板(23)和第一高强螺栓(24)；

所述滑动副板(21)的数量为两块，两块所述滑动副板(21)平行设置，且与一块所述固定板(11)固定连接，所述滑动副板(21)上开设有多个第二螺栓孔(211)；

所述滑动主板(22)与另一块所述固定板(11)固定连接，且所述滑动主板(22)平行设置于两块所述滑动副板(21)之间，所述滑动主板(22)纵向开设有多条平行设置的矩形孔(221)；

所述摩擦板(23)的数量为两块，所述摩擦板(23)平行设置于所述滑动副板(21)和所述滑动主板(22)之间，所述摩擦板(23)上开设有与所述滑动副板(21)的第二螺栓孔(211)位置对应、尺寸一致的第三螺栓孔(231)；

所述第一高强螺栓(24)穿过所述第二螺栓孔(211)、所述矩形孔(221)和所述第三螺栓孔(231)，将所述滑动副板(21)、所述滑动主板(22)和所述摩擦板(23)固定连接；所述消能组件(2)固定在内圈的所述框架组件(1)的内壁上；

两块所述滑动副板(21)与所述固定板(11)连接的一端垂直固定有第一端板(25)，所述第一端板(25)上开设有与所述第一螺栓孔(111)对应的第四螺栓孔(251)；所述滑动主板(22)与所述固定板(11)连接的一端垂直固定有第二端板(26)，所述第二端板(26)上开设有与所述第一螺栓孔(111)对应的第五螺栓孔(261)。

2.根据权利要求1所述的一种复合型减震分级屈服阻尼器，其特征在于，所述滑动副板(21)和所述滑动主板(22)为不锈钢板；所述摩擦板(23)为黄铜板或铝板。

3.根据权利要求1所述的一种复合型减震分级屈服阻尼器，其特征在于，所述矩形孔(221)的数量为两个。

4.根据权利要求1所述的一种复合型减震分级屈服阻尼器，其特征在于，所述摩擦板(23)的长度大于所述矩形孔(221)的长度。

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