CN112282095A - 一种万向型黏弹阻尼器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种万向型黏弹阻尼器，涉及建筑房屋抗震、防风技术领域。本发明包括支撑杆，上述支撑杆的两侧分别设有上连接件和下连接件，上述上连接件和上述支撑杆之间、上述下连接件与上述支撑杆之间均存在相互作用力，上述上连接件和下连接件分别与上述支撑杆万向转动配合，上述下连接件朝向上述支撑杆的一侧、上述上连接件朝向上述支撑杆的一侧均设有具有减震功能的黏弹阻尼层。本发明一方面解决了现有的水平滑动型黏弹阻尼器耗能效率低的问题；另一方面解决了现有的水平滑动型黏弹阻尼器只能耗散单向能量的问题。

Description

一种万向型黏弹阻尼器
技术领域
本发明涉及建筑房屋抗震、防风技术领域，具体而言，涉及一种万向型黏弹阻尼器。
背景技术
高层、超高层、高耸结构等重大工程结构的建设在我国方兴未艾，并将长期在社会经济发展中发挥重要作用。我国作为一个灾害多发国家，高层、超高层建筑的抗震、抗风等防灾减灾设计始终是影响建筑安全性能的重要问题。进入新世纪以来，高层、超高层、高耸结构进入了快速发展时期，特别是城市的地标性建筑已经成为城市经济实力的象征，如何保证这些高层、超高层、高耸结构的地震作用下的安全性以及强风作用下的舒适性和安全性已经成为需要迫切解决的关键问题。
阻尼器，是以提供运动的阻力，耗减运动能量的装置。利用阻尼来吸能减震不是什么新技术，在航天、航空、军工、枪炮、汽车等行业中早已应用各种各样的阻尼器(或减震器)来减振消能，从二十世纪七十年代后，人们开始逐步地把这些技术转用到建筑、桥梁、铁路等结构工程中，其发展十分迅速。阻尼器可以在主体结构进入耗能状态前率先进入耗能工作状态，耗散大量输入结构体系的地震、风振能量，使结构本身需消耗的能量大大减少，主体结构反应大大减小，从而有效地保护主体结构，使其不再受到地震波或风能的损伤或破坏，提高其防震性能，在建筑物、构筑物的建造过程中，得到广泛的应用，提高建筑物、构筑物的安全性能。
现在市场上的产品为水平滑动型的黏弹阻尼器，通过连接件连接于上下楼层的梁间。但由于连接件和梁刚度有限，一方面阻尼器的变形明显小于结构的水平变形，存在抗变形能力差、耗能效率低的问题，另一方面水平滑动型的黏弹阻尼器只能耗散单向的能量(此处的单向指的是单一平面内，特定水平方向)的问题。
综上所述，我们提出了一种万向型黏弹阻尼器解决以上问题。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种万向型黏弹阻尼器，一方面解决了现有的水平滑动型黏弹阻尼器耗能效率低的问题；另一方面解决了现有的水平滑动型黏弹阻尼器只能耗散单向能量的问题。
本发明的实施例是这样实现的：
一种万向型黏弹阻尼器，包括支撑杆，上述支撑杆的两侧分别设有上连接件和下连接件，上述上连接件和上述支撑杆之间、上述下连接件与上述支撑杆之间均存在相互作用力，上述上连接件和下连接件分别与上述支撑杆万向转动配合，上述下连接件朝向上述支撑杆的一侧、上述上连接件朝向上述支撑杆的一侧均设有具有减震降噪功能的黏弹阻尼层。
在本发明的一些实施例中，上述支撑杆包括立杆，上述立杆的两侧均设有内球连接体，两个上述内球连接体分别和上述上连接件、上述下连接件对应转动配合。
在本发明的一些实施例中，上述上连接件和上述下连接件的结构相同，上述上连接件包括预埋件，上述预埋件上设有能罩设在上述内球连接体上的外转动罩，上述外转动罩的内侧与上述内球连接体的外侧贴合。
在本发明的一些实施例中，上述预埋件上设有多个接地螺孔。
在本发明的一些实施例中，包括连接柱，上述预埋件设置在上述连接柱的一侧，上述外转动罩设置在上述连接柱的另一侧，上述预埋件、上述连接柱和上述外转动罩一体成型。
在本发明的一些实施例中，上述外转动罩呈球体状，上述外转动罩上设有贯穿其侧壁的槽口，上述槽口的数量为多个，上述槽口的下侧贯穿上述外转动罩的下侧。
在本发明的一些实施例中，上述外转动罩的环侧套设有锁紧环，上述锁紧环使上述外转动罩和上述内球连接体连接。
在本发明的一些实施例中，上述锁紧环为抱箍。
在本发明的一些实施例中，上述外转动罩的环侧设有用于放置抱箍的卡槽。
在本发明的一些实施例中，上述黏弹阻尼层设置在上述外转动罩的内侧，上述黏弹阻尼层为黏弹高阻尼橡胶。
本发明实施例至少具有如下优点或有益效果：
一种万向型黏弹阻尼器，包括支撑杆，上述支撑杆的两侧分别设有上连接件和下连接件，上述上连接件和上述支撑杆之间、上述下连接件与上述支撑杆之间均存在相互作用力，上述上连接件和下连接件分别与上述支撑杆万向转动配合，上述下连接件朝向上述支撑杆的一侧、上述上连接件朝向上述支撑杆的一侧均设有具有减震降噪功能的黏弹阻尼层。
本发明的原理一：将本发明预埋在建筑房屋中时，支撑杆处于纵向方向，上连接件与房屋建筑预制水泥板的上侧固定连接，下连接件与房屋建筑预制板的下侧固定连接，在地震或风力较大时，房屋发生晃动时，以地面为参考平面，越往房屋上侧，发生的水平位移越大，即上连接板的水平位移大于下连接板的水平位移，由于上连接板与下连接板存在位移差，支撑杆会发生偏移，在支撑杆发生偏移的时候，支撑杆与上连接板之间、支撑杆与下链接板之间发生相对转动，黏弹阻尼层与支撑杆之间的摩擦力与促使上连接板和下连接板摆动的外力方向相反，减少上述促使房屋摆动外力的能量，耗散能量。在上述发明中，上连接板和下连接板的转动位移等于房屋的水平变形，相对于传统的水平滑动型黏弹阻尼器，位移测量更加准确，产生的阻尼力更大，抗变形能力增加，耗能效率提高。
本发明的原理二：房屋建筑放置在地面上，正对房屋建筑为参考位置，在地震或风力较大的情况下，房屋发生左右或前后方向的晃动时(多向晃动，不仅仅局限于左右或前后方向的晃动)，由于支撑杆与上连接板之间、支撑杆与下连接板之间为万向转动配合，房屋发生左右或前后方向的晃动时，均能达到耗散能量的目的。传统的水平滑动型黏弹阻尼器，只能单向(此处的单向指的是单一平面内，特定水平方向)耗散能量，使用范围较小，在进行房屋布局时，需要多方位布置，而本发明单个装置即能实现多向的耗能，功能更加强大。
综上所述，本发明具有位移测量精确，万向耗散能量的优点。一方面解决了现有的水平滑动型黏弹阻尼器耗能效率低的问题；另一方面解决了现有的水平滑动型黏弹阻尼器只能耗散单向能量的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例一种万向型黏弹阻尼器的结构示意图；
图2为图1中A的局部放大图；
图3为图1的轴测图；
图4为图1的爆炸图；
图5为图1中锁紧环的结构示意图；
图6为图1中上连接件的剖视图。
图标：1-下连接件，2-上连接件，201-外转动罩，202-连接柱，203-预埋件，3-支撑杆，301-立杆，302-内球连接体，4-锁紧环，5-卡槽，6-槽口，7-黏弹阻尼层。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，若出现术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明实施例的描述中，“多个”代表至少2个。
在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例
请参照图1-图6，本实施例提供一种万向型黏弹阻尼器，一方面解决了现有的水平滑动型黏弹阻尼器耗能效率低的问题；另一方面解决了现有的水平滑动型黏弹阻尼器只能耗散单向能量的问题。
一种万向型黏弹阻尼器，包括支撑杆3，上述支撑杆3的两侧分别设有上连接件2和下连接件1，上述上连接件2和上述支撑杆3之间、上述下连接件1与上述支撑杆3之间均存在相互作用力，上述上连接件2和下连接件1分别与上述支撑杆3万向转动配合，上述下连接件1朝向上述支撑杆3的一侧、上述上连接件2朝向上述支撑杆3的一侧均设有具有减震降噪功能的黏弹阻尼层7。
本发明的原理一：将本发明预埋在建筑房屋中时，支撑杆3处于纵向方向，上连接件2与房屋建筑预制水泥板的上侧固定连接，下连接件1与房屋建筑预制板的下侧固定连接，在地震或风力较大时，房屋发生晃动时，以地面为参考平面，越往房屋上侧，发生的水平位移越大，即上连接板的水平位移大于下连接板的水平位移，由于上连接板与下连接板存在位移差，支撑杆3会发生偏移，在支撑杆3发生偏移的时候，支撑杆3与上连接板之间、支撑杆3与下链接板之间发生相对转动，黏弹阻尼层7与支撑杆3之间的摩擦力与促使上连接板和下连接板摆动的外力方向相反，减少上述促使房屋摆动外力的能量，耗散能量。在上述发明中，上连接板和下连接板的转动位移等于房屋的水平变形，相对于传统的水平滑动型黏弹阻尼器，位移测量更加准确，产生的阻尼力更大，抗变形能力增加，耗能效率提高。
本发明的原理二：房屋建筑放置在地面上，正对房屋建筑为参考位置，在地震或风力较大的情况下，房屋发生左右或前后方向的晃动时(多向晃动，不仅仅局限于左右或前后方向的晃动)，由于支撑杆3与上连接板之间、支撑杆3与下连接板之间为万向转动配合，房屋发生左右或前后方向的晃动时，均能达到耗散能量的目的。传统的水平滑动型黏弹阻尼器，只能单向(此处的单向指的是单一平面内，特定水平方向)耗散能量，使用范围较小，在进行房屋布局时，需要多方位布置，而本发明单个装置即能实现多向的耗能，功能更加强大。
综上所述，本发明具有位移测量精确，万向耗散能量的优点。一方面解决了现有的水平滑动型黏弹阻尼器耗能效率低的问题；另一方面解决了现有的水平滑动型黏弹阻尼器只能耗散单向能量的问题。
在本发明的一些实施例中，上述支撑杆3包括立杆301，上述立杆301的两侧均设有内球连接体302，两个上述内球连接体302分别和上述上连接件2、上述下连接件1对应转动配合。
在上述实施例中，相较于传统的平板对接方式，在一定空间内，平板的可利用面积相较于曲面的可利用面积相对较小(主要指上连接件2或下连接件1与支撑杆3接触的最大面积)，内球连接体302的表面为曲面，上连接件2和下连接件1于内球连接体302转动配合时，可接触面积更广，接触的面接更大，在同等规格下，接触面积越大时，提供的摩擦力越大，耗散能量效果越好。
在本发明的一些实施例中，上述上连接件2和上述下连接件1的结构相同，上述上连接件2包括预埋件203，上述预埋件203上设有能罩设在上述内球连接体302上的外转动罩201，上述外转动罩201的内侧与上述内球连接体302的外侧贴合。
在上述实施例中，上连接件2和下连接件1的结构相同，本发明为对称结构，外观更匀称。预埋件203与房屋建筑的混凝土预制板固定连接，外转动罩201罩设在内球连接体302上，外转动罩201与内球连接体302之间存在相互作用力，在外转动罩201与内球连接体302相对转动时产生摩擦阻力，耗散能量。
在本发明的一些实施例中，上述预埋件203上设有多个接地螺孔。
在上述实施例中，上连接件2的预埋件203和下连接件1的预埋件203上均设有接地螺孔，接地螺孔的数量为多个，多个接地螺孔均匀间隔布置在预埋件203上，接地螺孔上穿设膨胀螺栓，膨胀螺栓实现预埋件203和房屋预制水泥板之间的连接，具有连接稳定的优点。
在本发明的一些实施例中，包括连接柱202，上述预埋件203设置在上述连接柱202的一侧，上述外转动罩201设置在上述连接柱202的另一侧，上述预埋件203、上述连接柱202和上述外转动罩201一体成型。
在上述实施例中，预埋件203为平板状，上连接件2由预埋件203、连接柱202和外转动罩201三者组成，使上连接件2的纵向高度较大，预埋件203、连接柱202和外转动罩201一体成型，上连接件2的结构更稳定。
在本发明的一些实施例中，上述外转动罩201呈球体状，上述外转动罩201上设有贯穿其侧壁的槽口6，上述槽口6的数量为多个，上述槽口6的下侧贯穿上述外转动罩201的下侧。
在上述实施例中，槽口6纵向布置，多个槽口6沿外转动罩201的水平圆周方向均匀间隔设置，槽口6的下侧贯穿外转动罩201的下侧，在支撑杆3的内球连接体302与外转动罩201配合时，外转动罩201能发生细微变形，以实现内球连接体302和外转动罩201的插接配合。
在本发明的一些实施例中，上述外转动罩201的环侧套设有锁紧环4，上述锁紧环4使上述外转动罩201和上述内球连接体302连接。
在上述实施例中，在外转动罩201与内球连接体302对接时，锁紧环4套设在外转动罩201上，使外转动罩201与内球连接体302紧紧连接，在一定的外力作用内，能防止外转动罩201与内球连接体302之间的脱落。
在本发明的一些实施例中，上述锁紧环4为抱箍。
在上述实施例中，抱箍是用一种材料抱住或箍住另外一种材料的构件，属于紧固件，抱箍由箍板、翼板、拉结筋板、螺栓及内衬垫构成。具有可拆卸连接的功能。
在本发明的一些实施例中，上述外转动罩201的环侧设有用于放置抱箍的卡槽5。
在上述实施例中，卡槽5呈环形，卡槽5沿外转动罩201的水平圆周方向设置，抱箍放置在卡槽5内，对抱箍的位置具有限定作用，能避免抱箍沿外转动罩201纵向方向的滑动。
在本发明的一些实施例中，上述黏弹阻尼层7设置在上述外转动罩201的内侧，上述黏弹阻尼层7为黏弹高阻尼橡胶。
在上述实施例中，黏弹性高阻尼橡胶材料是一种橡胶材料，利用橡胶本身所具有的黏弹性对结构振动和噪声进行阻尼减震。当震动时，橡胶分子链之间的黏性内摩擦消耗部分振动能。
综上，本发明提供了一种万向型黏弹阻尼器，其至少具有以下有益效果：
本发明的原理一：将本发明预埋在建筑房屋中时，支撑杆3处于纵向方向，上连接件2与房屋建筑预制水泥板的上侧固定连接，下连接件1与房屋建筑预制板的下侧固定连接，在地震或风力较大时，房屋发生晃动时，以地面为参考平面，越往房屋上侧，发生的水平位移越大，即上连接板的水平位移大于下连接板的水平位移，由于上连接板与下连接板存在位移差，支撑杆3会发生偏移，在支撑杆3发生偏移的时候，支撑杆3与上连接板之间、支撑杆3与下链接板之间发生相对转动，黏弹阻尼层7与支撑杆3之间的摩擦力与促使上连接板和下连接板摆动的外力方向相反，减少上述促使房屋摆动外力的能量，耗散能量。在上述发明中，上连接板和下连接板的转动位移等于房屋的水平变形，相对于传统的水平滑动型黏弹阻尼器，位移测量更加准确，产生的阻尼力更大，抗变形能力增加，耗能效率提高。
本发明的原理二：房屋建筑放置在地面上，正对房屋建筑为参考位置，在地震或风力较大的情况下，房屋发生左右或前后方向的晃动时(多向晃动，不仅仅局限于左右或前后方向的晃动)，由于支撑杆3与上连接板之间、支撑杆3与下连接板之间为万向转动配合，房屋发生左右或前后方向的晃动时，均能达到耗散能量的目的。传统的水平滑动型黏弹阻尼器，只能单向(此处的单向指的是单一平面内，特定水平方向)耗散能量，使用范围较小，在进行房屋布局时，需要多方位布置，而本发明单个装置即能实现多向的耗能，功能更加强大。
综上所述，本发明具有位移测量精确，万向耗散能量的优点。一方面解决了现有的水平滑动型黏弹阻尼器耗能效率低的问题；另一方面解决了现有的水平滑动型黏弹阻尼器只能耗散单向能量的问题。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种万向型黏弹阻尼器，其特征在于，包括支撑杆，所述支撑杆的两侧分别设有上连接件和下连接件，所述上连接件和所述支撑杆之间、所述下连接件与所述支撑杆之间均存在相互作用力，所述上连接件和下连接件分别与所述支撑杆万向转动配合，所述下连接件朝向所述支撑杆的一侧、所述上连接件朝向所述支撑杆的一侧均设有具有减震降噪功能的黏弹阻尼层。
2.根据权利要求1所述的一种万向型黏弹阻尼器，其特征在于，所述支撑杆包括立杆，所述立杆的两侧均设有内球连接体，两个所述内球连接体分别和所述上连接件、所述下连接件对应转动配合。
3.根据权利要求2所述的一种万向型黏弹阻尼器，其特征在于，所述上连接件和所述下连接件的结构相同，所述上连接件包括预埋件，所述预埋件上设有能罩设在所述内球连接体上的外转动罩，所述外转动罩的内侧与所述内球连接体的外侧贴合。
4.根据权利要求3所述的一种万向型黏弹阻尼器，其特征在于，所述预埋件上设有多个接地螺孔。
5.根据权利要求3所述的一种万向型黏弹阻尼器，其特征在于，包括连接柱，所述预埋件设置在所述连接柱的一侧，所述外转动罩设置在所述连接柱的另一侧，所述预埋件、所述连接柱和所述外转动罩一体成型。
6.根据权利要求5所述的一种万向型黏弹阻尼器，其特征在于，所述外转动罩呈球体状，所述外转动罩上设有贯穿其侧壁的槽口，所述槽口的数量为多个，所述槽口的下侧贯穿所述外转动罩的下侧。
7.根据权利要求6所述的一种万向型黏弹阻尼器，其特征在于，所述外转动罩的环侧套设有锁紧环，所述锁紧环使所述外转动罩和所述内球连接体连接。
8.根据权利要求7所述的一种万向型黏弹阻尼器，其特征在于，所述锁紧环为抱箍。
9.根据权利要求8所述的一种万向型黏弹阻尼器，其特征在于，所述外转动罩的环侧设有用于放置抱箍的卡槽。
10.根据权利要求3所述的一种万向型黏弹阻尼器，其特征在于，所述黏弹阻尼层设置在所述外转动罩的内侧，所述黏弹阻尼层为黏弹高阻尼橡胶。
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