CN110528720A - 一种金属复合型阻尼器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种金属复合型阻尼器，涉及建筑阻尼器领域。金属复合型阻尼器包括第一剪切单元和第二剪切单元，第一剪切单元包括至少一个第一剪切板，第二剪切单元包括至少两个间隔布置的第二剪切板，第一剪切板布置于相邻的两个第二剪切板之间的间隔中，第一剪切板与第二剪切板之间设有粘弹性结构；阻尼器还包括金属芯，金属芯的两端部位于最外侧的第二剪切板的内部；第一剪切单元还包括第一基板，第一基板与第二剪切板间隔布置，且第一基板上设有挡止结构，挡止结构具有与最外侧的第二剪切板的外侧端部配合的挡止部。挡止结构使最外侧的第二剪切板的薄弱部分受到有效约束，防止出现外扩变形，整个金属复合型阻尼器的可靠性更高。

Description

一种金属复合型阻尼器

技术领域

本发明涉及建筑阻尼器技术领域，具体涉及一种金属复合型阻尼器。

背景技术

在建筑施工中，为了提高结构整体的抗震性能，在建筑构件之间使用阻尼器进行连接。传统的阻尼器通常采用剪切钢板和粘合于钢板之间的橡胶材料的结构，橡胶作为一种粘弹性材料，具有弹性和粘性的双重特性，通过橡胶的剪切滞回变形来耗散能量。

如授权公告号为CN201598745U、授权公告日为2010.10.06的中国实用新型专利公开了一种抗扭曲的铅粘弹性复合阻尼器，并具体公开了铅粘弹性复合阻尼器包括由粘弹性材料层与薄钢板层交替叠合形成的弹性体、剪切钢板、上连接板、下连接板和柱状铅芯，其中，位于上连接板和下连接板之间的复合弹性体由四块弹性体与五块剪切钢板交替叠合构成，五块剪切钢板中两块向上延伸与上连接板焊接固定，三块向下延伸与下连接板焊接固定；四根柱状铅芯分别横向穿越复合弹性体，且垂直于弹性体的中心线；复合弹性体两侧面的剪切钢板，其中一块上穿设柱状铅芯的孔为盲孔，另一块上穿设柱状铅芯的孔位通孔，柱状铅芯由通孔穿至另一侧的盲孔后，由设在通孔口部的封盖封牢；复合弹性体两侧面的剪切钢板上各焊接有三根侧向加劲肋，加劲肋的一头焊接在下连接板上。

现有技术中的阻尼器通过柱状铅芯在剪切钢板作用下的延展变形来吸收能量，并与弹性体配合达到增强耗能效果的目的。在实际使用中，在剪切钢板的剪切作用下柱状铅芯受到径向挤压作用，由于铅芯的高延展性会转化为轴向的延展伸长，并通过铅芯的两端部对两侧面的剪切钢板施加向外的顶压作用；轴向伸长的铅芯主要使两侧面的剪切钢板产生外扩变形，两侧面的剪切钢板与下连接板连接部分的位置不变，其远离下连接板的端部部分变形表现最为显著。

虽然，在侧向加劲肋的支撑下，有利于使两侧面的剪切钢板与下连接板之间保持连接位置不变，但与实际变形结果相反的是，加劲肋主要对两侧面的剪切钢板的整体位置起到支撑约束，而远离下连接板的端部部分往往不能受到有效的约束作用。因此，现有技术中的阻尼器在内部铅芯的顶压下，两侧面的剪切板的端部部分无法得到有效约束，以及工作可靠性低的问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供了一种金属复合型阻尼器，以解决现有阻尼器在内部铅芯的顶压下，两侧面的剪切板的端部部分无法得到有效约束，以及工作可靠性低的问题。

本发明的金属复合型阻尼器的技术方案为：

金属复合型阻尼器包括第一剪切单元和第二剪切单元，第一剪切单元包括至少一个第一剪切板，第二剪切单元包括至少两个间隔布置的第二剪切板，所述第一剪切板布置于相邻的两个第二剪切板之间的间隔中，所述第一剪切板与第二剪切板之间设有粘弹性结构；所述金属复合型阻尼器还包括贯穿第一剪切板和第二剪切板的金属芯，且所述金属芯的两端部位于最外侧的第二剪切板的内部；

所述第一剪切单元还包括固定连接第一剪切板的第一基板，所述第一基板与第二剪切板之间设有供第一剪切单元和第二剪切单元进行剪切错动的空间，且所述第一基板上设有挡止结构，所述挡止结构具有与所述最外侧的第二剪切板的外侧端部配合的挡止部。

有益效果：在第一基板上设置挡止结构，通过挡止结构的挡止部与最外侧的第二剪切板的外侧端部进行挡止配合，使最外侧的第二剪切板的薄弱部分受到有效约束，防止第二剪切板的端部出现外扩变形，使第二剪切板始终保持在板面位置不变的状态，避免了其中的粘弹性结构受到轴向的撕扯作用以及金属芯脱出，进而保证了粘弹性结构和金属芯能够起到有效的耗能减震作用；并且，在第一剪切单元和第二剪切单元发生错动时，挡止部与最外侧的第二剪切板的外侧端部在挡止接触的情况下发生相对运动，并由此产生了摩擦阻力，在原有阻尼器的基础上增加了摩擦耗能形式，提高了整个金属复合型阻尼器的耗能效果，工作可靠性更高。

进一步的，为了进一步提高金属复合型阻尼器的耗能效果，所述挡止部与最外侧的第二剪切板的外侧端部之间设有摩擦结构。

进一步的，所述摩擦结构为设置在最外侧的第二剪切板的外侧端部的条状摩擦板，所述条状摩擦板的长度沿第二剪切板的上边缘方向延伸。

进一步的，为了提高粘弹性结构的性能，所述粘弹性结构为由橡胶和薄钢板呈层状叠合而成的弹性体。

进一步的，所述第一剪切板与第一基板的板面相互垂直固定，且所述第一基板上还开设有间隔布置的螺栓孔；所述第二剪切单元还包括与所述第二剪切板呈板面相互垂直固定的第二基板，所述第二基板上也开设有间隔布置的螺栓孔。

进一步的，所述第一剪切板延伸至第一基板的另一侧板面，且所述第一剪切板的延伸出第一基板的另一侧板面的部分开设有间隔布置的螺栓孔；所述第二剪切板远离所述第一基板的部分开设有间隔布置的螺栓孔。

进一步的，为了便于金属芯的装配操作，所述金属芯的形状为轴线沿垂直于所述第一剪切板的板面方向延伸的柱体。

进一步的，所述金属芯为铅芯柱、铜芯柱或者铁芯柱。

进一步的，为了便于金属芯的装配操作，所述第一剪切板上开设有第一穿孔，所述第二剪切板上开设有第二穿孔，所述粘弹性结构上开设有第三穿孔；所述第一穿孔、第二穿孔和第三穿孔处于同轴位置，所述金属芯穿装于所述第一穿孔、第二穿孔和第三穿孔中，且最外侧的第二剪切板的外侧靠近第二穿孔处安装有封挡盖。

进一步的，为了使金属芯能够均匀地承受剪切作用，所述金属芯关于所述第一剪切板与第二剪切板的重叠部分的中心线呈中心对称布置。

附图说明

图1为本发明的金属复合型阻尼器的具体实施例1中金属复合型阻尼器的右视示意图；

图2为图1中A-A处的剖视图；

图3为图2中弹性体部分的剖视图；

图4为本发明的金属复合型阻尼器的具体实施例2中金属复合型阻尼器的右视示意图；

图5为图4中B-B处的剖视图。

图中：10-第一基板、11-第一剪切板、110-螺栓孔、12-挡止结构、120-条状摩擦板、13-挡止端板、20-第二基板、21-第二剪切板、3-弹性体、30-橡胶、31-薄钢板、4-铅芯柱、40-封挡盖。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明的金属复合型阻尼器的具体实施例1，如图1至图3所示，金属复合型阻尼器包括第一剪切单元和第二剪切单元，在本实施例中，第一剪切单元包括第一基板10和第一剪切板11，第一基板10的板面处于水平面内，第一剪切板11垂直于第一基板10的板面连接在第一基板10的下侧，第一剪切板11仅有一个且位于第一基板10的板面中间位置，第一基板10位于第一剪切板11的连接位置的两侧分别间隔布置有螺栓孔(图中未示出)，通过穿装在螺栓孔中的螺栓与建筑构件进行紧固连接；第二剪切单元包括第二基板20和第二剪切板21，第二基板20的板面也处于水平面内，第二剪切板21垂直于第二基板20的板面连接在第二基板20的上侧，第二剪切板21有两个呈并列间隔布置在第二基板20的板面靠近中间位置，第二基板20位于第二剪切板21的连接位置的两侧也分别间隔布置有螺栓孔(图中未示出)。第一剪切单元的第一剪切板11平行于第二剪切板21并伸入两个第二剪切板21之间的间隔中，从而形成了第一剪切板11与第二剪切板21依次交替叠设的结构，最外侧的剪切板为位于第一剪切板11左侧的第二剪切板21和位于第一剪切板11右侧的第二剪切板21。

第一剪切板11与两个第二剪切板21的相对板面之间分别设有弹性体3，弹性体3包括呈层状叠合而成的橡胶30和薄钢板31，橡胶30与相邻的薄钢板31以及第一剪切板11或第二剪切板21之间采用高温硫化工艺连接成型，使用层状橡胶30和薄钢板31的结构，提高了弹性体3的粘弹性能，确保在较大的剪切力作用下依然能够起到稳定的耗能效果，弹性体3构成位于相邻第一剪切板与第二剪切板之间的粘弹性结构。在其他实施例中，为了适应不同的使用需求，弹性体3可替换成实心的橡胶体，将实心的橡胶体连接在第一剪切板与第二剪切板之间，同样可通过自身的剪切滞回变形来起到耗散能量的作用。

第一剪切板11上开设有第一穿孔，相应的，第二剪切板21上开设有第二穿孔，弹性体3上开设有第三穿孔，第一剪切板11的第一穿孔、第二剪切板21的第二穿孔以及弹性体3的第三穿孔处于同轴位置，第一穿孔、第二穿孔以及第三穿孔中穿装有横向延伸的铅芯柱4，铅芯柱4为轴线沿垂直于第一剪切板11的板面方向延伸的柱体，铅芯柱4贯穿弹性体3且封堵在两个第二剪切板21的内部。铅芯柱4有四个，且四个铅芯柱4关于第一剪切板11与第二剪切板21的重叠部分的中心线呈中心对称布置，保证了各个铅芯柱4能够均匀地承受剪切作用，铅芯柱4构成贯穿第一剪切板与第二剪切板的金属芯。

在本实施例中，为了便于铅芯柱4的装配操作，在两个第二剪切板21的外侧靠近第二穿孔处分别安装有封挡盖40，封挡盖40的外轮廓大于铅芯柱4的截面轮廓，在第二剪切板21的外侧靠近第二穿孔处设有环形沉槽，环形沉槽与封挡盖40的外形配合，通过周向间隔布置的螺栓将封挡盖40固定在环形沉槽中。使用封挡盖40将铅芯柱4封堵在两个第二剪切板21的内侧位置，保证在使用过程中铅芯柱4的轴向位置的稳定，防止铅芯柱4发生轴向错动而脱出。在其他实施例中，为了简化铅芯柱的装配操作，可仅在一个第二剪切板上开设穿孔，另一个第二剪切板的内侧位置开设对应的盲孔，相应的，仅需在一个第二剪切板的穿孔处安装封挡盖即可。

第一基板10的下侧面与第二剪切板21的上边缘之间预留有供第一剪切单元和第二剪切单元进行剪切错动的空间，可在第一剪切单元与第二剪切单元发生前后错动时，避免因第二剪切板21的上边缘接触第一基板10的下侧面而无法起到有效的减震耗能作用；同样的，第二基板20的上侧面与第一剪切板11的下边缘之间也预留有供第一剪切单元和第二剪切单元进行剪切错动的空间，避免因第一剪切板11的下边缘接触第二基板20的上侧面而无法起到有效的减震耗能作用。在第一基板10的下侧面位于两个第二剪切板21的外侧位置设有挡止结构12，在本实施例中，挡止结构12为长方体的挡止块，通过挡止结构12朝向第二剪切板21的侧壁对第二剪切板21的外侧端部进行挡止配合，挡止结构12朝向第二剪切板21的侧壁构成与最外侧的第二剪切板的外侧端部配合的挡止部。在其他实施例中，为了适应不同的使用需求，可将挡止结构设计成角钢，角钢的水平段固定在第一基板的下侧面，角钢的竖直段位于靠近第二剪切板的外侧，并与第二剪切板的外侧端部挡止配合。或者，还可将挡止结构设计成槽钢，槽钢的水平段固定在第一基板的下侧面，角钢的竖直段位于靠近第二剪切板的外侧，并与第二剪切板的外侧端部挡止配合。

通过挡止结构12的挡止部与最外侧的第二剪切板21的外侧端部进行挡止配合，使最外侧的第二剪切板21的薄弱部分受到有效约束，防止第二剪切板21远离第二基板20的端部出现外扩变形，使第二剪切板始终保持在板面位置稳定的状态，避免了其中的弹性体3受到轴向的撕扯作用以及铅芯柱4从穿孔中脱出，进而保证了弹性体3和铅芯柱4能够起到有效的耗能减震作用，整个金属复合型阻尼器的工作可靠性更高。

为了进一步提高金属复合型阻尼器的耗能效果，在第二剪切板21的外侧端部设有条状摩擦板120，条状摩擦板120的长度沿第二剪切板21的上边缘方向延伸，通过条状摩擦板120与挡止结构12朝向第二剪切板21的侧壁之间的摩擦配合起到增大阻尼力的作用。在第一剪切单元与第二剪切单元之间发生前后错动时，条状摩擦板120与挡止结构12朝向第二剪切板21的侧壁进行滑动摩擦，在原有阻尼器的基础上增加了摩擦耗能形式，并与弹性体3的剪切滞回变形以及铅芯柱4的延性变形配合，通过三者协同达到了同步耗能的目的。

本发明的金属复合型阻尼器的具体实施例2，与具体实施例1的不同在于，为了适应不同场景的连接装配需求，如图4、图5所示，可将第一剪切单元设计成第一剪切板延伸至第一基板的另一侧板面位置，在第一剪切板的延伸出第一基板的另一侧板面的部分上设置间隔分布的螺栓孔110，通过穿装在螺栓孔110中的螺栓与建筑构件进行紧固连接，第一基板的下侧面设有与第二剪切板的外侧端部配合的挡止端板13，挡止端板13朝向第二剪切板的内侧壁构成挡止部；相应的，第二剪切单元可仅包括两个平行间隔布置的第二剪切板，在两个第二剪切板位于弹性体的下部设有间隔分布的螺栓孔110，既简化了第二剪切单元，又可适应不同的装配需求。需要说明的是，在本实施例中省去了第二基板并不意味两个第二剪切板没有了连接基础，与两个第二剪切板螺栓连接的建筑构件起到了第二基板的连接基础的作用，实质上，通过两个第二剪切板直接与建筑构件连接时，同样会引起第二剪切板产生端部外扩的问题。

本发明的金属复合型阻尼器的具体实施例3，与具体实施例1的不同在于，为了能够提高阻尼器的承重能力，第一剪切单元可包括两个第一剪切板，对应的，第二剪切单元可包括三个第二剪切板，第一剪切板和第二剪切单元依次交替叠设，位于最外侧的剪切板依然为第二剪切板，第一基板对应最外侧的第二剪切板的外侧位置设有挡止结构。在其他实施例中，上、第二剪切板的数量可根据实际情况进行调整，例如，第一剪切板可为三个，第二剪切板数量可为四个；或者，第一剪切板可为四个，第二剪切板数量可为五个等等。

本发明的金属复合型阻尼器的具体实施例4，与具体实施例1的不同在于，为了能够满足用户的不同需求，铅芯柱可替换成铜芯柱，在其他实施例中，铅芯柱还可替换成铁芯柱，或者其他材质的金属芯柱。在其他实施例中，铅芯柱的材质不仅可以改变，其柱体的形状也可以改变，例如，可将柱体形状替换成椭球形，或者锥台形等。

本发明的金属复合型阻尼器的具体实施例5，与具体实施例1的不同在于，为了简化整个阻尼器的结构，可将条状摩擦板省去，使最外侧的第二剪切板的外侧端部直接与挡止结构的挡止部进行摩擦作用。虽然省去了二者之间的条状摩擦板，但在第一剪切单元与第二剪切单元发生前后错动时，只要二者之间存在挡止作用也必然会形成接触，进而会在最外侧的第二剪切板的外侧端部与挡止结构的挡止部相互接触的部分之间形成摩擦阻力，通过三种耗能形式的协同作用，提高了整个金属复合型阻尼器的耗能效果和工作可靠性。

Claims (10)

1.一种金属复合型阻尼器，包括第一剪切单元和第二剪切单元，第一剪切单元包括至少一个第一剪切板，第二剪切单元包括至少两个间隔布置的第二剪切板，其特征是，所述第一剪切板布置于相邻的两个第二剪切板之间的间隔中，所述第一剪切板与第二剪切板之间设有粘弹性结构；所述金属复合型阻尼器还包括贯穿第一剪切板和第二剪切板的金属芯，且所述金属芯的两端部位于最外侧的第二剪切板的内部；

所述第一剪切单元还包括固定连接第一剪切板的第一基板，所述第一基板与第二剪切板之间设有供第一剪切单元和第二剪切单元进行剪切错动的空间，且所述第一基板上设有挡止结构，所述挡止结构具有与所述最外侧的第二剪切板的外侧端部配合的挡止部。

2.根据权利要求1所述的金属复合型阻尼器，其特征是，所述挡止部与最外侧的第二剪切板的外侧端部之间设有摩擦结构。

3.根据权利要求2所述的金属复合型阻尼器，其特征是，所述摩擦结构为设置在最外侧的第二剪切板的外侧端部的条状摩擦板，所述条状摩擦板的长度沿第二剪切板的上边缘方向延伸。

4.根据权利要求2或3所述的金属复合型阻尼器，其特征是，所述粘弹性结构为由橡胶和薄钢板呈层状叠合而成的弹性体。

5.根据权利要求2所述的金属复合型阻尼器，其特征是，所述第一剪切板与第一基板的板面相互垂直固定，且所述第一基板上还开设有间隔布置的螺栓孔；所述第二剪切单元还包括与所述第二剪切板呈板面相互垂直固定的第二基板，所述第二基板上也开设有间隔布置的螺栓孔。

6.根据权利要求2所述的金属复合型阻尼器，其特征是，所述第一剪切板延伸至第一基板的另一侧板面，且所述第一剪切板的延伸出第一基板的另一侧板面的部分开设有间隔布置的螺栓孔；所述第二剪切板远离所述第一基板的部分开设有间隔布置的螺栓孔。

7.根据权利要求1或2所述的金属复合型阻尼器，其特征是，所述金属芯的形状为轴线沿垂直于所述第一剪切板的板面方向延伸的柱体。

8.根据权利要求7所述的金属复合型阻尼器，其特征是，所述金属芯为铅芯柱、铜芯柱或者铁芯柱。

9.根据权利要求1或2所述的金属复合型阻尼器，其特征是，所述第一剪切板上开设有第一穿孔，所述第二剪切板上开设有第二穿孔，所述粘弹性结构上开设有第三穿孔；所述第一穿孔、第二穿孔和第三穿孔处于同轴位置，所述金属芯穿装于所述第一穿孔、第二穿孔和第三穿孔中，且最外侧的第二剪切板的外侧靠近第二穿孔处安装有封挡盖。

10.根据权利要求1或2所述的金属复合型阻尼器，其特征是，所述金属芯关于所述第一剪切板与第二剪切板的重叠部分的中心线呈中心对称布置。