CN112482600A - 一种用于加固建筑框架的复合阻尼器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于加固建筑框架的复合阻尼器，包括摩擦阻尼机构、连接座和屈曲约束支撑机构；摩擦阻尼机构包括顶板、底板、安装板和摩擦铰链；安装板分为第一安装板和第二安装板；第一安装板和第二安装板分别安装在底板与顶板相对的一侧板面上，多个摩擦铰链依次布置在第一安装板和第二安装板之间；屈曲约束支撑机构成组设置，每组两个屈曲约束支撑机构的一端分别安装在连接座底部连接板的两端，另一端分别安装在建筑框架的底部。通过结合摩擦阻尼器和防屈曲支撑金属阻尼器的特点，解决了传统防屈曲支撑在小震或中震下无法消耗地震能量的问题，利用摩擦阻尼器与防屈曲支撑阻尼器协同耗能，实现从小震，中震到大震皆可耗能的目的。

Description

一种用于加固建筑框架的复合阻尼器

技术领域

本发明涉及阻尼器技术领域，更具体的说是涉及一种用于加固建筑框架的复合阻尼器。

背景技术

耗能减振技术是目前减少建筑结构地震反应并防止其大震倒塌的最有效手段之一，其耗能减振机理是利用添加于主体结构中的阻尼器转移或者消耗地震输入的能量。目前主流阻尼器主要有粘滞阻尼器、铅弹性阻尼器、金属阻尼器及摩擦阻尼器等。其中金属阻尼器中的防屈曲支撑凭借其优异的耗能特性被广泛应用于土木建筑结构，其在小震时通常无法实现耗能，仅为结构提供抗侧刚度，而在中大震时可以利用内芯的塑性变形耗散地震能量。摩擦阻尼器通常在风振或小震下即可实现耗能，其耗能机理是利用摩擦片与滑动板件之间的摩擦作用将地震能量转为热能进行消耗。

另一方面，对于目前的高层或超高层建筑中普遍采用剪力墙结构和框架-核心筒混合结构体系。如果采用传统的钢筋混凝土连梁或剪切阻尼器进行耗能减振，通常会由于钢筋混凝土连梁延性和耗能能力较差，而传统剪切型阻尼器剪切耗能时，腹板易产生面外位移而大幅降低阻尼器的耗能能力而无法达到令人满意的耗能减振效果。

因此，如何提供一种减振效果更为突出的复合式阻尼器是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

本发明至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。

有鉴于此，本发明旨在提供一种用于加固建筑框架的复合阻尼器，通过结合摩擦阻尼器和防屈曲支撑金属阻尼器的特点，使该装置可以进一步提高传统阻尼器耗能效率，减小甚至避免建筑框架在地震作用下的破坏，同时也解决了传统防屈曲支撑在小震下无法消耗地震能量的问题，利用摩擦阻尼器与防屈曲支撑阻尼器协同耗能，实现从小震，中震到大震皆可耗能的目的。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于加固建筑框架的复合阻尼器，包括摩擦阻尼机构、连接座和屈曲约束支撑机构；

所述摩擦阻尼机构包括顶板、底板、安装板和摩擦铰链；所述顶板与所述底板相互平行且水平布置；所述安装板设有两块且相互平行，分为第一安装板和第二安装板；其中，所述第一安装板垂直固定在所述顶板与所述底板相对的一侧板面上，且与所述底板间存在间隙，所述第二安装板安装在所述底板与所述顶板相对的一侧板面上，且与所述顶板间存在间隙；所述摩擦铰链设有多个，并依次布置在所述第一安装板和第二安装板之间；每个所述摩擦铰链的两个连接端分别与所述第一安装板和所述第二安装板铰接；

所述摩擦阻尼机构的顶板与建筑框架的顶部梁柱固定，所述摩擦阻尼机构的底板与所述连接座的顶部连接；

所述屈曲约束支撑机构成组设置，每组设有两个所述屈曲约束支撑机构，且每组的两个所述屈曲约束支撑机构的一端分别安装在所述连接座底部的两端，另一端分别安装在建筑框架的底部梁柱两端。

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用于加固建筑框架的复合阻尼器，小震作用下，屈曲约束支撑机构将侧向力传递给摩擦铰，摩擦铰在剪切力作用下通过摩擦消耗地震能量，同时降低结构刚度，放大结构自振周期，进而实现减振目的；在中震及大震作用下，框架中的摩擦铰链与屈曲约束支撑机构协同耗能，并且屈曲约束支撑机构还能够为结构框架提供一定的支撑作用，提高其牢固程度和减振能力。

优选的，在上述的一种用于加固建筑框架的复合阻尼器中，所述摩擦铰链包括第一钢板、螺栓和支座；所述第一钢板设有多块，所述螺栓依次垂直贯穿多块所述第一钢板的一端，并与其转动连接，所述支座设有多个，与多块所述第一钢板的另一端一一对应且铰接连接，且多个所述支座对应固定在所述第一安装板和所述第二安装板上；此方案是摩擦铰实现能量消耗的一种实施方式。

优选的，在上述的一种用于加固建筑框架的复合阻尼器中，还包括第一肋板和挡板，所述第一肋板设有两块，其中一块所述第一肋板垂直固定在所述顶板的下端面和所述第一安装板的侧端面上，另一块所述第一肋板垂直固定在所述底板的上端面和所述第二安装板的侧端面上；所述挡板设有多块，且相互平行；每块所述挡板均设置在所述第一安装板与所述第二安装板之间，其一端垂直固定在所述第一安装板或第二安装板上，另一端为自由端；此方案能够增强摩擦阻尼机构的稳定性，并且通过挡板可防止第一安装板和第二安装板的过度位移，对机构产生破坏。

优选的，在上述的一种用于加固建筑框架的复合阻尼器中，所述摩擦铰链设有多组，且分布在所述第一安装板与所述第二安装板之间；至少两组的所述摩擦铰链的所述螺栓可通过连接钢板连接，实现多组所述摩擦铰链的同步运动；此方案能够增加能量的消耗，提高减振效果。

优选的，在上述的一种用于加固建筑框架的复合阻尼器中，所述摩擦铰链还包括防松弛的垫片、碟形弹簧垫圈、钢垫圈和摩擦片；靠近所述螺栓两端的位置分别套设防松弛的所述垫片、所述碟形弹簧垫圈和所述钢垫圈，对多块所述第一钢板进行限位；每两块所述第一钢板之间的所述螺栓上套设有所述摩擦片；此方案能够防止摩擦铰链松弛，并且进一步提升减振效果。

优选的，在上述的一种用于加固建筑框架的复合阻尼器中，所述连接座包括顶部连接板和底部连接板；所述顶部连接板水平设置；所述底部连接板垂直固定在所述顶部连接板的底部；所述摩擦阻尼机构的底板与所述顶部连接板的顶部固定；两个所述屈曲约束支撑机构分别安装在底部连接板上。

优选的，在上述的一种用于加固建筑框架的复合阻尼器中，所述屈曲约束支撑机构包括一字芯板、限制构件、内芯填料和内芯端板；所述一字芯板的板面涂设无粘接材料；所述限制构件套设在所述一字芯板的外侧，与所述一字芯板间形成空腔；所述内芯填料填设在所述空腔内；所述内芯端板设有两块，分别连接在所述一字芯板长度方向的两端，与所述一字芯板处于同一平面；所述内芯端板分别与所述连接座的底部连接板和建筑框架的框架固定。

优选的，在上述的一种用于加固建筑框架的复合阻尼器中，所述屈曲约束支撑机构还包括第二肋板，所述第二肋板设有多块，多块所述第二肋板垂直焊接在所述一字芯板两端的所述内芯端板的板面上；此方案能够提升屈曲约束支撑机构的稳定性。

优选的，在上述的一种用于加固建筑框架的复合阻尼器中，所述连接座还包括第三肋板，所述第三肋板设有多块，且多块所述第三肋板均与所述顶部连接板和所述底部连接板一侧端垂直且固定连接；每组的两个所述屈曲约束支撑机构中的所述内芯端板一端与所述底部连接板固定；此方案能够有效提高安装座的稳定性。

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，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为本发明复合阻尼器与建筑框架的安装结构示意图；

图2为本发明复合阻尼器中摩擦阻尼机构的正视图；

图3为本发明复合阻尼器中摩擦阻尼机构的分解图；

图4为附图2C-C方向的剖视图；

图5为本发明复合阻尼器中摩擦阻尼机构的局部放大图；

图6为本发明复合阻尼器中屈曲约束支撑机构的结构示意图；

图7为附图6中A-A的剖面图；

图8为附图6中B-B的剖面图。

附图标记

摩擦阻尼机构1、顶板10、底板11、安装板12、第一安装板121、第二安装板122、摩擦铰链13、第一钢板131、螺栓132、支座133、防松弛的垫片134、碟形弹簧垫圈135、钢垫圈136、摩擦片137、第一肋板14、挡板15、连接钢板16；

连接座2、顶部连接板21、底部连接板22、第三肋板23；

屈曲约束支撑机构3、一字芯板31、无粘接材料310、限制构件32、内芯填料33、内芯端板34、第二肋板35。

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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“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，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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。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。

请参阅附图1-8，为本发明的一种用于加固建筑框架的复合阻尼器，包括：

摩擦阻尼机构1、连接座2和屈曲约束支撑机构3；

摩擦阻尼机构1包括顶板10、底板11、安装板12和摩擦铰链13；顶板10与底板11相互平行且水平布置；安装板12设有两块且相互平行，分为第一安装板121和第二安装板122；其中，第一安装板121垂直固定在顶板10与底板11相对的一侧板面上，且与底板11间存在间隙，第二安装板122安装在底板11与顶板10相对的一侧板面上，且与顶板10间存在间隙；摩擦铰链13设有多个，并依次布置在第一安装板121和第二安装板122之间；每个摩擦铰链13的两个连接端分别与第一安装板121和第二安装板122铰接；

摩擦阻尼机构1的顶板10与建筑框架的顶部梁柱固定，摩擦阻尼机构1的底板11与连接座2的顶部连接；

屈曲约束支撑机构3成组设置，每组设有两个屈曲约束支撑机构3，且每组的两个屈曲约束支撑机构3的一端分别安装在连接座2底部的两端，另一端分别安装在建筑框架的底部梁柱两端。

在本发明的上述实施例中，摩擦铰链13包括第一钢板131、螺栓132和支座133；第一钢板131设有多块，螺栓132依次垂直贯穿多块第一钢板131的一端，并与其转动连接，支座133设有多个，与多块第一钢板131的另一端一一对应且铰接连接，且多个支座133对应固定在第一安装板121和第二安装板122上。

在本发明的上述实施例中，还包括第一肋板14和挡板15，第一肋板14设有两块，其中一块第一肋板14垂直固定在顶板10的下端面和第一安装板121的侧端面上，另一块第一肋板14垂直固定在底板11的上端面和第二安装板122的侧端面上；挡板15设有多块，且相互平行；每块挡板15均设置在第一安装板121与第二安装板122之间，其一端垂直固定在第一安装板121或第二安装板122上，另一端为自由端。

挡板15的长度大于第一安装板121和第二安装板122之间距离的一半，且小于第一安装板121和第二安装板122之间的总长度。

在本发明的上述实施例中，摩擦铰链13设有多组，且分布在第一安装板121与第二安装板122之间；至少两组的摩擦铰链13的螺栓132可通过连接钢板16连接，实现多组摩擦铰链13的同步运动。

具体的，摩擦铰链13还包括防松弛的垫片134、碟形弹簧垫圈135、钢垫圈136和摩擦片137；靠近螺栓132两端的位置分别套设防松弛的垫片134、碟形弹簧垫圈135和钢垫圈136，对多块第一钢板131进行限位；每两块第一钢板131之间的螺栓132上套设有摩擦片137。

具体的，连接座2包括顶部连接板21和底部连接板22；顶部连接板21水平设置；底部连接板22垂直固定在顶部连接板21的底部；摩擦阻尼机构1的底板11与顶部连接板21的顶部固定；两个屈曲约束支撑机构3分别安装在底部连接板22上。

在本发明的上述实施例中，屈曲约束支撑机构3包括一字芯板31、限制构件32、内芯填料33和内芯端板34；一字芯板31的板面涂设无粘接材料310；限制构件32套设在一字芯板31的外侧，与一字芯板31间形成空腔；内芯填料33填设在空腔内；内芯端板34设有两块，分别连接在一字芯板31长度方向的两端，与一字芯板31处于同一平面；内芯端板34分别与连接座2的底部连接板22和建筑框架的框架固定。

具体的，屈曲约束支撑机构3还包括第二肋板35，第二肋板35设有多块，多块第二肋板35垂直焊接在一字芯板31两端的内芯端板34的板面上。

具体的，连接座2还包括第三肋板23，第三肋板23设有多块，且多块第三肋板23均与顶部连接板21和底部连接板22一侧端垂直且固定连接；每组的两个屈曲约束支撑机构3中的内芯端板34一端与底部连接板22固定。

具体的，组装完成的内芯31对称置于限制构件32中，且保证两者轴线重合。

具体的，摩擦阻尼机构1的顶板10与梁的预埋件连接；摩擦阻尼机构1的底板11与连接座2焊接连接。

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 (9)

1.一种用于加固建筑框架的复合阻尼器，其特征在于，包括摩擦阻尼机构(1)、连接座(2)和屈曲约束支撑机构(3)；

所述摩擦阻尼机构(1)包括顶板(10)、底板(11)、安装板(12)和摩擦铰链(13)；所述顶板(10)与所述底板(11)相互平行且水平布置；所述安装板(12)设有两块且相互平行，分为第一安装板(121)和第二安装板(122)；其中，所述第一安装板(121)垂直固定在所述顶板(10)与所述底板(11)相对的一侧板面上，且与所述底板(11)间存在间隙，所述第二安装板(122)安装在所述底板(11)与所述顶板(10)相对的一侧板面上，且与所述顶板(10)间存在间隙；所述摩擦铰链(13)设有多个，并依次布置在所述第一安装板(121)和第二安装板(122)之间；每个所述摩擦铰链(13)的两个连接端分别与所述第一安装板(121)和所述第二安装板(122)铰接；

所述摩擦阻尼机构(1)的顶板(10)与建筑框架的顶部梁柱固定，所述摩擦阻尼机构(1)的底板(11)与所述连接座(2)的顶部连接；

所述屈曲约束支撑机构(3)成组设置，每组设有两个所述屈曲约束支撑机构(3)，且每组的两个所述屈曲约束支撑机构(3)的一端分别安装在所述连接座(2)底部的两端，另一端分别安装在建筑框架的底部梁柱两端。

2.根据权利要求1所述的一种用于加固建筑框架的复合阻尼器，其特征在于，所述摩擦铰链(13)包括第一钢板(131)、螺栓(132)和支座(133)；所述第一钢板(131)设有多块，所述螺栓(132)依次垂直贯穿多块所述第一钢板(131)的一端，并与其转动连接，所述支座(133)设有多个，与多块所述第一钢板(131)的另一端一一对应且铰接连接，且多个所述支座(133)对应固定在所述第一安装板(121)和所述第二安装板(122)上。

3.根据权利要求2所述的一种用于加固建筑框架的复合阻尼器，其特征在于，还包括第一肋板(14)和挡板(15)，所述第一肋板(14)设有两块，其中一块所述第一肋板(14)垂直固定在所述顶板(10)的下端面和所述第一安装板(121)的侧端面上，另一块所述第一肋板(14)垂直固定在所述底板(11)的上端面和所述第二安装板(122)的侧端面上；所述挡板(15)设有多块，且相互平行；每块所述挡板(15)均设置在所述第一安装板(121)与所述第二安装板(122)之间，其一端垂直固定在所述第一安装板(121)或第二安装板(122)上，另一端为自由端。

4.根据权利要求3所述的一种用于加固建筑框架的复合阻尼器，其特征在于，所述摩擦铰链(13)设有多组，且分布在所述第一安装板(121)与所述第二安装板(122)之间；至少两组的所述摩擦铰链(13)的所述螺栓(132)可通过连接钢板(16)连接，实现多组所述摩擦铰链(13)的同步运动。

5.根据权利要求4所述的一种用于加固建筑框架的复合阻尼器，其特征在于，所述摩擦铰链(13)还包括防松弛的垫片(134)、碟形弹簧垫圈(135)、钢垫圈(136)和摩擦片(137)；靠近所述螺栓(132)两端的位置分别套设防松弛的所述垫片(134)、所述碟形弹簧垫圈(135)和所述钢垫圈(136)，对多块所述第一钢板(131)进行限位；每两块所述第一钢板(131)之间的所述螺栓(132)上套设有所述摩擦片(137)。

6.根据权利要求5所述的一种用于加固建筑框架的复合阻尼器，其特征在于，所述连接座(2)包括顶部连接板(21)和底部连接板(22)；所述顶部连接板(21)水平设置；所述底部连接板(22)垂直固定在所述顶部连接板(21)的底部；所述摩擦阻尼机构(1)的底板(11)与所述顶部连接板(21)的顶部固定；两个所述屈曲约束支撑机构(3)分别安装在底部连接板(22)上。

7.根据权利要求6所述的一种用于加固建筑框架的复合阻尼器，其特征在于，所述屈曲约束支撑机构(3)包括一字芯板(31)、限制构件(32)、内芯填料(33)和内芯端板(34)；所述一字芯板(31)的板面涂设无粘接材料(310)；所述限制构件(32)套设在所述一字芯板(31)的外侧，与所述一字芯板(31)间形成空腔；所述内芯填料(33)填设在所述空腔内；所述内芯端板(34)设有两块，分别连接在所述一字芯板(31)长度方向的两端，与所述一字芯板(31)处于同一平面；所述内芯端板(34)分别与所述连接座(2)的底部连接板(22)和建筑框架的框架固定。

8.根据权利要求7所述的一种用于加固建筑框架的复合阻尼器，其特征在于，所述屈曲约束支撑机构(3)还包括第二肋板(35)，所述第二肋板(35)设有多块，多块所述第二肋板(35)垂直焊接在所述一字芯板(31)两端的所述内芯端板(34)的板面上。

9.根据权利要求8所述的一种用于加固建筑框架的复合阻尼器，其特征在于，所述连接座(2)还包括第三肋板(23)，所述第三肋板(23)设有多块，且多块所述第三肋板(23)均与所述顶部连接板(21)和所述底部连接板(22)一侧端垂直且固定连接；每组的两个所述屈曲约束支撑机构(3)中的所述内芯端板(34)一端与所述底部连接板(22)固定。

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