CN113107124B - 一种具有调谐质量阻尼器功能的隔震楼板 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有调谐质量阻尼器功能的隔震楼板，包括柱、梁、楼板、滑块、次楼板、左连接件、右连接件、SMA弹簧和保护套，柱和梁连接，梁与楼板连接，滑块位于楼板与次楼板之间，SMA弹簧构件中，左连接件通过螺栓与柱连接，右连接件通过螺栓与次楼板连接，保护套与右连接件采用焊接，SMA弹簧通过预紧力固定于左连接件和右连接件之中。本发明具有SMA的自复位性能，提供额外的恢复力，震后使次楼板复位，且兼具调谐质量阻尼器的作用，不仅可以吸收地震能量，提升所使用房间的抗震性能，当布置较多时，同时对整体结构实现有效保护。

Description

一种具有调谐质量阻尼器功能的隔震楼板
技术领域
本发明属于土木工程防震减灾领域，是一种应用于结构工程领域中的局部隔震构件，基于SMA弹簧具有一定的耗能能力和良好的自复位性能。
背景技术
建筑抗震性能研究是土木工程一直聚焦的问题，随着社会经济水平的提升，建筑抗震设防要求正在从保证基本的生命安全，向保证生命和财产双安全转变。近年来，韧性成为工程结构的目标，对于特殊设防类及重点设防类的重要建筑，如医院、核电厂、博物馆等，地震作用下其内部的精密仪器以及易碎的贵重内容物等易出现损伤，导致财产损失、功能丧失等后果，从而严重影响抗震救灾及震后恢复工作。
调谐质量阻尼器作为最常用的一种被动控制系统，一般情况下是在结构物顶部或上部某位置上加上惯性质量，并配以弹簧和阻尼器与主体结构相连。TMD作为一种被动控制方式,因其简单的构造，且安装及维护方便，经济实用，有着其他方式无法比拟的优点，因此调谐质量阻尼器在高层建筑风振控制中备受瞩目，但在工程结构抗震领域的运用较少。
为了更有效保护建筑内部对地震作用十分敏感的物品，本发明提供了一种具有调谐质量阻尼器功能的隔震楼板，能明显局部降低楼面加速度和速度响应。形状记忆合金(SMA)是一种具有形状记忆效应和超弹性的新型智能材料。通常SMA可恢复极限应变可达到10％，基于超弹性，SMA产生大应变卸载后几乎没有残余变形，并形成饱满的滞回曲线。若将SMA弹簧合理布置于房间，地震时不仅能吸收输入的部分能量，同时能减少残余位移并提供良好的自复位性能。除此之外，次楼板和SMA弹簧与结构主体相互作用，形成一个调谐质量阻尼器(TMD)，若建筑在不同的楼层均布置有隔震楼板，可实现调谐来吸收主要振型的振动，并通过阻尼损耗结构振动其它振型的振动能量来控制振动，因此它们就可在一个较宽的频率范围内，而不仅是在调谐频率上抑制结构振动，同时实现控制结构的几阶共振频率的振动。
发明内容
针对现有调谐质量阻尼器空间占有率过大的问题，本发明提出一种具有调谐质量阻尼器功能的隔震楼板，该系统增强局部房间抵御地震作用的能力，降低加速度及速度响应，且SMA弹簧能在震后使次楼板复位，同时次楼板和SMA弹簧形成一个调谐质量阻尼器，吸收地震能量，提高建筑整体结构的抗震性能。相较于传统球形的调谐质量阻尼器，本发明不仅能提高空间利用率，降低成本，还能保障建筑使用功能，减少震后的损失。
为了解决上述问题，本发明提供了一种具有调谐质量阻尼器功能的隔震楼板，包括：柱、梁、楼板、次楼板、滑块、左连接件、SMA弹簧、右连接件和保护套。SMA弹簧通过预紧力固定在左连接件和右连接件之间，预紧力使得SMA弹簧能固定在左右连接件之中，左连接件通过螺栓与柱相连接，右连接件通过螺栓与次楼板相连接，保护套焊接在右连接件上。楼板与次楼板之间设有滑块。
本发明提供的一种具有调谐质量阻尼器功能的隔震楼板，在正常状态下，预压的SMA弹簧能够保证稳定性。在地震作用下，SMA弹簧受力变形，提供良好的耗能能力和自复位能力。除此之外，SMA弹簧与次楼板可视为一个作用于整体的调谐质量阻尼器，吸收部分地震能量，多个房间布置时，有效减轻地震对关键房间及整体的损害，且较传统的大型调谐质量阻尼器，本发明空间利用更加合理，经济效益更明显。
本发明的有益效果：1.SMA弹簧能够在为建筑结构减轻地震作用的同时，基于超弹性，震后能自复位，有效保护房间内的物品。2.SMA弹簧和次楼板相当于一个调谐质量阻尼器，吸收地震能量，当建筑在不同楼层布置本隔震楼板，可以起到一个调谐的作用，实现对结构整体的保护。3.本发明适用于既有建筑及新建建筑，避免了传统调谐质量阻尼器造价高，且体型大的问题，可以有效提升空间利用率，且布置灵活。
附图说明
为了更清楚地说明本发明技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明结构示意图。
图2是具有调谐质量阻尼器功能的隔震楼板主视图。
图3是具有调谐质量阻尼器功能的隔震楼板右视图。
图4是具有调谐质量阻尼器功能的隔震楼板俯视图。
图5是SMA弹簧构件示意图。
图中：1、柱；2、梁；3、楼板；4、滑块；5、次楼板；6、左连接件；7、右连接件；8、SMA弹簧；9、保护套。
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。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1，本发明所述的一种具有调谐质量阻尼器功能的隔震楼板，包括柱1、梁2、楼板3、滑块4、次楼板5、左连接件6、右连接件7、SMA弹簧8和保护套9，所述的柱1和梁2连接，梁2与楼板3连接，滑块4位于楼板3和次楼板5之间，SMA弹簧构件中，左连接件6通过螺栓与柱1连接，右连接件7通过螺栓与次楼板5连接，保护套9与右连接件7采用焊接。如图5，SMA弹簧8通过预紧力固定于左连接件6和右连接件7之中。
该具有调谐质量阻尼器功能的隔震楼板兼具调谐质量阻尼器的性能和SMA的超弹性性能，能够有效解决普通调谐质量阻尼器造价高，占用空间大的问题，且SMA额外提供一定的耗能及自复位能力。该调谐质量阻尼器功能的隔震楼板在正常荷载时，预压的SMA弹簧和摩擦滑块能保证楼板稳定性。在遭受地震时，SMA弹簧变形工作，SMA弹簧屈服进入滞回耗能状态，耗散大量能量。震后SMA弹簧超弹性可以使楼板复位。SMA弹簧与次楼板可视为一个作用于整体的调谐质量阻尼器，吸收部分地震能量，多个楼层布置时，不仅可以实现调幅，还能有效减轻地震对关键房间及整体的损害。
上面结合附图对本发明的实施方式做了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种改变，包括材料及连接方式等变化，但所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种具有调谐质量阻尼器功能的隔震楼板，其特征在于，包括：包括柱(1)、梁(2)、楼板(3)、滑块(4)、次楼板(5)、左连接件(6)、右连接件(7)、SMA弹簧(8)和保护套(9)，柱(1)与梁(2)之间连接，滑块(4)作为支撑置于楼板(3)和次楼板(5)中间位置，整个SMA弹簧构件与柱(1)和次楼板(5)相连接；左连接件(6)通过螺栓与柱(1)连接，右连接件(7)通过螺栓与次楼板(5)连接，SMA弹簧(8)通过预紧力固定在左连接件(6)和右连接件(7)之中，保护套(9)焊接在右连接件(7)上；
SMA弹簧(8)置于柱(1)和次楼板(5)之间，连接处用螺栓进行连接；隔震楼板系统在正常荷载时，预压的SMA弹簧能够保持隔震楼板系统使用时良好的稳定性；在遭受地震时，SMA弹簧进入工作，在次楼板和柱之间受到力的作用出现变形，SMA弹簧屈服进入滞回耗能状态，耗散大量能量；震后SMA弹簧超弹性使隔震楼板系统复位；能够在为建筑结构减轻地震作用的同时，基于SMA超弹性，提供额外的恢复力，对建筑内部物品有效保护；由于次楼板和SMA弹簧组成的整体与结构相互作用，形成一个调谐质量阻尼器。
2.根据权利要求1所述的一种具有调谐质量阻尼器功能的隔震楼板，其特征在于：SMA弹簧(8)通过左连接件(6)和右连接件(7)连接在柱(1)和次楼板(5)之间，而SMA弹簧(8)通过预紧力固定与左连接件(6)和右连接件(7)之间。
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