CN110836032B - 一种摇摆自复位阻尼器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种摇摆自复位阻尼器及其组合支撑式安装方法，包括：竖向筒体、钢板、碟式弹簧、弹簧保护筒、水平隔板、C型阻尼器、水平横梁、高强拉杆、紧固件；竖向筒体的内部设有水平隔板，上部设有盖板；钢板设于竖向筒体的外部；C型阻尼器的一端与钢板的侧壁连接，另一端与水平横梁上部的端板相连接；弹簧保护筒固定在水平横梁下部端板的底部；高强拉杆的一端穿过水平隔板且卡固于水平隔板的顶部；另一端穿过水平横梁置于弹簧保护筒内部；碟式弹簧套设于高强拉杆置于弹簧保护筒内部的一端，并通过紧固件固定；竖向筒体安装于横梁的底部。本发明中的阻尼器能够通过自身摆动来实现耗能功能，并且具有自复位的能力。

Description

一种摇摆自复位阻尼器

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摇摆自复位阻尼器。

背景技术

在当前经济发展的带动下，我国的城市化进程不断加快，城市规模的扩大和城市人口的增加使得城市的人地矛盾日益凸显。在这样的背景下，中高层建筑得到了迅猛发展，并且迅速成为城市建筑发展的主流方向。但是，建筑高度越高，其自身的重量也就越大，对于震动的抵抗能力越差，如果高层建筑的设计还按照普通建筑设计的方法，一旦遭遇地震，必然会导致建筑的损坏或倒塌，引发严重的后果。

几十年来，经过国内外学者的不断研究，提出在建筑物中加入阻尼器，利用阻尼器耗能元件吸收地震作用引入的能量，从而保护建筑主要承重构件的技术，即被动式消能减震技术，因其具有构造简单可靠、耗能性能稳定、价格低廉、维护方便等优点而被广泛应用于工程建设当中。

虽然我国在建筑结构隔震减震控制领域中取得很大进步，各类隔震减震产品有很多种，以叠层橡胶隔震支座居多，但由于叠层橡胶本身的物理缺陷，只是对水平地震作用具有较好的隔震减震作用，对于实现多维隔震有很大困难，并且其转动能力和抗拔能力差，震后自复位能力不足，橡胶老化问题明显。

因此，研究出一种能够通过自身摆动来耗能的自复位阻尼器是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种摇摆自复位阻尼器，自复位阻尼器安装在框架、框架-剪力墙以及连梁跨中等位置，以C型阻尼器为耗能钢板，地震时可以通过横梁的左右摆动带动竖向筒体的左右摆动，从而引发C型阻尼器变形耗能。

而且通过摇摆自复位装置能实现重复，持续，周期性耗能。为减少水平震动提供强有力的保障。而摇摆自复位阻尼器是一个带有弹塑性的自复位阻尼器结构在被动控制中耗能减振，具有稳定的滞回特性、良好的低周疲劳特性、不受环境温度的影响等优点，在地震或风振时，通过C型阻尼器发生塑性屈服滞回变形而耗散输入结构中的能量，从而达到快速消耗地震能量的目的。

它主要是由支撑和缓冲装置组成。缓冲装置耗能支撑作为优秀的抗侧力构件，在受力作用时通过拉压变形进行耗能，具有良好的刚度和滞回性能，所以在工程中的应用会越来越普遍化。

而且这种摇摆自复位阻尼器有多种安装方法，能适应不同的安装环境。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种摇摆自复位阻尼器，包括：竖向筒体、钢板、碟式弹簧、弹簧保护筒、支撑组件、水平隔板、C型阻尼器、水平横梁、高强拉杆、紧固件；

所述竖向筒体的内部设有水平隔板，上部设有盖板；

所述钢板设于所述竖向筒体的外部；

所述水平横梁置于所述竖向筒体的底部，所述水平横梁的两侧连接所述支撑组件；

所述C型阻尼器的一端与所述钢板的侧壁连接，另一端与所述水平横梁上部的第一端板相连接；

所述弹簧保护筒固定在所述水平横梁下部第一端板的底部；

所述高强拉杆的一端穿过所述水平隔板且卡固于所述水平隔板的顶部；另一端穿过所述水平横梁置于所述弹簧保护筒内部；

所述碟式弹簧套设于所述高强拉杆置于所述弹簧保护筒内部的一端，并通过所述紧固件固定；

所述竖向筒体安装于横梁的底部。

采用上述技术方案的有益效果是，本发明中在钢板和水平横梁上设置C型阻尼器，可以通过弯曲变形消耗竖向筒体摆动能量，并且C型阻尼器可以限制竖向筒体下部的位移，使竖向筒体只能在指定位置上摆动，碟式弹簧可以提供自复位能力使高强拉杆带动竖向筒体复位，从而实现阻尼器的摇摆耗能和自复位功能。

优选的，所述钢板底部与所述水平横梁上部第一端板的连接处设有限位装置，可以限制竖向筒体水平方向上的位移，提高竖向筒体的稳定性。

优选的，所述钢板与所述竖向筒体之间设有加劲肋，加劲肋可以提高钢板与所述竖向筒体之间连接结构的稳定性。

优选的，所述竖向筒体与所述水平横梁之间设有缓冲垫片，可以减小竖向筒体与水平横梁的摩擦损耗与摩擦噪音。

优选的，所述水平横梁还包括：多个腹板，多个所述腹板连接于两个第一端板之间。

优选的，横梁的底部设有预埋件，所述钢板置于两个所述预埋件之间，所述钢板的侧壁与所述预埋件之间通过链杆连接；所述支撑组件选用刚性件，所述刚性件的一端与水平横梁底部连接，另一端固定在梁柱结点上。竖向筒体可以发生左右晃动，进行耗能，刚性件用于支撑水平横梁，为竖向筒体摇摆提供一个稳定平台。

优选的，所述竖向筒体的顶部设有第二端板，所述第二端板的顶部与横梁固定连接；所述支撑组件选用刚性件，所述刚性件的一端与水平横梁底部连接，另一端固定在梁柱结点上。

优选的，所述竖向筒体的顶部设有第二端板，所述第二端板的顶部与横梁固定连接；所述水平横梁的所述腹板上开设通孔，所述支撑组件选用柔性拉索，所述柔性拉索一端与所述通孔相连接，另一端固定在梁柱节点上，用于支撑所述水平横梁，为不方便刚性件支撑的施工环境提供更多的选择。

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摇摆自复位阻尼器，具有以下有益效果：

1、本发明的阻尼器安装在框架、框架-剪力墙以及连梁跨中等位置，以C型阻尼器为耗能构件，在大震下，耗能构件的耗能板屈服变形，为建筑物消耗大量地震引入的能量；在地震时，碟式弹簧提供较强的自复位能力通过高强拉杆使竖向筒体自复位，从而由阻尼器实现带动横梁自复位，显著减小梁柱的变形。

2、由于阻尼器各构件之间采用紧固件和连接件的可拆卸连接方式，本发明具有便捷高效的安装拆卸功能，可以根据不同环境选择不同的连接件，从而达到安装方式多样性，使构件具有更高的实用性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例和安装方式多样性，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了解其安装方式的多样性。

图1附图为本发明提供的阻尼器第一种安装方法的主视图；

图2附图为本发明提供的阻尼器第二种安装方法的主视图；

图3附图为本发明提供的阻尼器第三种安装方法的主视图。

其中：

1-横梁；2-预埋件；3-链杆；4-竖向筒体；5-钢板；6-限位装置；7-柔性拉索；8-碟式弹簧；9-弹簧保护筒；10-刚性件；11-加劲肋；12-水平隔板；13-C型阻尼器；14-缓冲垫片；

15-水平横梁；

151-通孔；152-腹板；153-第一端板；

16-高强拉杆；17-紧固件；18-第二端板；19-盖板。

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本发明实施例公开了1、一种摇摆自复位阻尼器，其特征在于，包括：竖向筒体4、钢板5、碟式弹簧8、弹簧保护筒9、支撑组件、水平隔板12、C型阻尼器13、水平横梁15、高强拉杆16、紧固件17；

竖向筒体4的内部设有水平隔板12，上部设有盖板19；

钢板5设于竖向筒体4的外部；

水平横梁15置于竖向筒体4的底部，水平横梁15的两侧连接支撑组件；

C型阻尼器13的一端与钢板5的侧壁连接，另一端与水平横梁15上部的第一端板153相连接；

弹簧保护筒9固定在水平横梁15下部第一端板153的底部；

高强拉杆16的一端穿过水平隔板12且卡固于水平隔板12的顶部；另一端穿过水平横梁15置于弹簧保护筒9内部；

碟式弹簧8套设于高强拉杆16置于弹簧保护筒9内部的一端，并通过紧固件17固定；

竖向筒体4安装于横梁1的底部。阻尼器安装与横梁1和梁柱结点之间。

为了进一步优化上述技术方案，钢板5底部与水平横梁15上部第一端板153的连接处设有限位装置6。

为了进一步优化上述技术方案，钢板5与竖向筒体4之间设有加劲肋11。

为了进一步优化上述技术方案，竖向筒体4与水平横梁15之间设有缓冲垫片14。

为了进一步优化上述技术方案，水平横梁还包括：多个腹板152，多个腹板152连接于两个第一端板153之间，腹板152连接于两个第一端板153的四周。

为了进一步优化上述技术方案，横梁1的底部设有预埋件2，钢板5置于两个预埋件2之间，钢板5的侧壁与预埋件2之间通过链杆3连接；支撑组件选用刚性件10，刚性件10的一端与水平横梁15底部连接，另一端固定在梁柱结点上。

为了进一步优化上述技术方案，紧固件17是由高强螺栓与螺母组成，紧固所有需要紧固的构件。

为了进一步优化上述技术方案，碟式弹簧8能够提供足够的刚度、变形能力以及承载能力。碟式弹簧8的数量不少于四个，并且通过高强螺栓对碟式弹簧8施加预压力，当阻尼器受外荷载作用结束后，碟式弹簧8能够带动高强拉杆16使阻尼器实现自复位。

为了进一步优化上述技术方案，C型阻尼器13的棱角均为圆弧状，且圆弧半径不宜过小，为了防止应力集中。

为了进一步优化上述技术方案，C型阻尼器13为低屈服点钢、或Q235钢、或形状记忆合金板，有利于提高C型阻尼器13的屈服耗能能力。

为了进一步优化上述技术方案，C型阻尼器13的性能根据建筑结构的具体工况以及当地抗震设防烈度等确定，通过分析其滞回曲线可以得出C型阻尼器13的最大承载力等参数。

为了进一步优化上述技术方案，摇摆自复位阻尼器的阻尼器在进行设计时，需要提前确定容许变形值，根据容许变形值以及C型阻尼器13的最大承载力等参数进一步确定弹性件的刚度，保证竖向筒体4两侧的阻尼器刚度之和与容许变形值小于由竖向筒体4摇摆产生的变形值。

为了进一步优化上述技术方案，C型阻尼器13在进行整体设计时，应同时考虑阻尼器的弹性位移极限、C型阻尼器13的极限位移以及结构的最大可能水平相对转角，保证在地震等外部作用下，C型阻尼器13不会因为位移过大而破坏。

为了进一步优化上述技术方案，竖向筒体4与横梁1之间进行尺寸设计时，应考虑C型阻尼器13的最大设计位移，保证C型阻尼器13具有足够的变形空间。

为了进一步优化上述技术方案，链杆3、预埋件2、竖向筒体4、水平横梁15以及相关连接构件应具备足够的刚度和强度，使结构传递给摇摆自复位阻尼器的变形主要集中在C型阻尼器13上。

为了进一步优化上述技术方案，紧固件17在对C型阻尼器13进行连接时，每部分应至少设置两组，以保证C型阻尼器13能够稳定地刚接在竖向筒体4与水平横梁15之间。

为了进一步优化上述技术方案，摇摆自复位阻尼器应设置在结构相对变形较大的位置。

本实施例的工作原理为：

本实施例提供的摇摆自复位阻尼器安装在框架、框架-剪力墙以及连梁跨中等位置，以C型阻尼器13为耗能钢板，小震或风荷载下，阻尼器可提供一定刚度，抵抗变形，在大震下，房屋横梁将能量传递给竖向筒体4，竖向筒体4将能量传递给C型阻尼器13，为建筑物消耗大量地震引入的能量；在地震结束后，碟式弹簧8提供较强的自复位能力带动高强拉杆16自复位，从而实现阻尼器竖向筒体16以及横梁1自复位功能。

实施例2：

本实施例与实施例1的不同之处在于：竖向筒体4的顶部设有第二端板18，第二端板18的顶部与横梁1固定连接；支撑组件选用刚性件10，刚性件10的一端与水平横梁15底部连接，另一端固定在梁柱结点上。第二端板18替代了水平链杆3，使无预埋件2的横梁1能安装摇摆自复位阻尼器；第二端板18直接与横梁1紧固，第二端板18下部直接焊接竖向筒体4，直接由横梁1带动竖向筒体4的摇摆，下部支撑为刚性件10支撑，无需柔性拉索7支撑。

本实施例的其它结构与工作原理与实施例1相同，在此不再赘述。

实施例3：

本实施例与实施例2的不同之处在于：竖向筒体4的顶部设有第二端板18，第二端板18的顶部与横梁1固定连接；水平横梁15的腹板152上开设通孔151，支撑组件选用柔性拉索7，柔性拉索7一端与通孔151相连接，另一端固定在梁柱节点上。下部支撑方式为柔性拉索7支撑，为不方便刚性件10支撑的施工环境提供选择性。

本实施例的其它结构与工作原理与实施例1相同，在此不再赘述。

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 (8)

1.一种摇摆自复位阻尼器，其特征在于，包括：竖向筒体(4)、钢板(5)、碟式弹簧(8)、弹簧保护筒(9)、支撑组件、水平隔板(12)、C型阻尼器(13)、水平横梁(15)、高强拉杆(16)、紧固件(17)；

所述竖向筒体(4)的内部设有水平隔板(12)，上部设有盖板(19)；

所述钢板(5)设于所述竖向筒体(4)的外部；

所述水平横梁(15)置于所述竖向筒体(4)的底部，所述水平横梁(15)的两侧连接所述支撑组件；

所述C型阻尼器(13)的一端与所述钢板(5)的侧壁连接，另一端与所述水平横梁(15)上部的第一端板(153)相连接；

所述弹簧保护筒(9)固定在所述水平横梁(15)下部第一端板(153)的底部；

所述高强拉杆(16)的一端穿过所述水平隔板(12)且卡固于所述水平隔板(12)的顶部；另一端穿过所述水平横梁(15)置于所述弹簧保护筒(9)内部；

所述碟式弹簧(8)套设于所述高强拉杆(16)置于所述弹簧保护筒(9)内部的一端，并通过所述紧固件(17)固定；

所述竖向筒体(4)安装于横梁(1)的底部。

2.根据权利要求1所述的一种摇摆自复位阻尼器，其特征在于，所述钢板(5)底部与所述水平横梁(15)上部第一端板(153)的连接处设有限位装置(6)。

3.根据权利要求1或2所述的一种摇摆自复位阻尼器，其特征在于，所述钢板(5)与所述竖向筒体(4)之间设有加劲肋(11)。

4.根据权利要求3所述的一种摇摆自复位阻尼器，其特征在于，所述竖向筒体(4)与所述水平横梁(15)之间设有缓冲垫片(14)。

5.根据权利要求1、2或4任一项所述的一种摇摆自复位阻尼器，其特征在于，所述水平横梁还包括：多个腹板(152)，多个所述腹板(152)连接于两个第一端板(153)之间。

6.根据权利要求1所述的一种摇摆自复位阻尼器，其特征在于，横梁(1)的底部设有预埋件(2)，所述钢板(5)置于两个所述预埋件(2)之间，所述钢板(5)的侧壁与所述预埋件(2)之间通过链杆(3)连接；所述支撑组件选用刚性件(10)，所述刚性件(10)的一端与水平横梁(15)底部连接，另一端固定在梁柱结点上。

7.根据权利要求1所述的一种摇摆自复位阻尼器，其特征在于，所述竖向筒体(4)的顶部设有第二端板(18)，所述第二端板(18)的顶部与横梁(1)固定连接；所述支撑组件选用刚性件(10)，所述刚性件(10)的一端与水平横梁(15)底部连接，另一端固定在梁柱结点上。

8.根据权利要求5所述的一种摇摆自复位阻尼器，其特征在于，所述竖向筒体(4)的顶部设有第二端板(18)，所述第二端板(18)的顶部与横梁(1)固定连接；所述水平横梁(15)的所述腹板(152)上开设通孔(151)，所述支撑组件选用柔性拉索(7)，所述柔性拉索(7)一端与所述通孔(151)相连接，另一端固定在梁柱节点上。

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