CN114457928B - 一种用于振震双控隔震层的多级阻尼器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于振震双控隔震层的多级阻尼器，上连接板底部中心固设有内套筒座台，内套筒固设于内套筒座台底部，内套筒外侧周向均匀开设有两个以上的薄弱孔，下连接板顶部固设有外套筒，内套筒与外套筒插接配合，内套筒与外套筒之间形成第一级间隙，第一级间隙内填充有橡胶垫，框架结构套设于外套筒上，框架结构上端与上连接板固定连接。本发明在正常工作状况下，为隔震层提供抵御风荷载的侧向抗力，同时通过间隙的设置隔断环境振动的传递路径，起到隔离环境振动的效果；在遇到地震的工作状况下，内套筒在薄弱孔处剪断，使框架结构在外套筒约束作用下产生往复屈服变形，增强隔震层的滞回耗能能力，从而实现对两种工况的兼顾和自适应。

Description

一种用于振震双控隔震层的多级阻尼器

技术领域

本发明涉及土木工程抗震技术领域，更具体的，涉及一种用于振震双控隔震层的多级阻尼器。

背景技术

近年来，随着地铁或轨道交通上盖建筑的开发呈现爆发式增长，这类建筑对隔震技术提出了新的需求，即不仅要求隔离地震作用，还要求隔离地铁或轨道交通引发的振动作用，以同时确保地铁或轨道交通上盖建筑的地震安全性和使用舒适度。

隔震层的阻尼是提升隔震建筑性能的关键因素之一，通过对阻尼装置的合理配置，可使隔震层具备足够的耗能减震能力、降低隔震层在地震作用下的位移，从而确保隔震建筑的减震效果和安全性。

但目前市面上现有隔震层实现阻尼的方式和装置，并不具备对轨道交通建筑适应性地隔离地震和振动的功能，即不能同时满足自适应的对抗非剧烈振动(如列车经过时引起振动)与对抗地震的剧烈震动(及震荡)的需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对现有的阻尼器不具备同时隔离地震和振动的功能，而提出一种新设计的用于振震双控隔震层的多级阻尼器，在正常工作状况(非地震)下，通过内套筒和外套筒的嵌套限位作用为隔震层提供抵御风荷载的侧向抗力，防止上部结构发生水平滑移，同时在第一级间隙内设置有橡胶垫，避免了内套筒与外套筒之间硬接触，从而隔断环境振动的传递路径，起到隔离振动的效果；在地震作用(非正常工作)状况下，框架结构在外套筒约束作用下自行产生往复屈服变形，实现隔震层的阻尼耗能；从而实现对两种工况的兼顾和自适应。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于振震双控隔震层的多级阻尼器，包括上连接板、内套筒座台、内套筒、下连接板、外套筒、框架结构和橡胶垫，上连接板底部中心固设有内套筒座台，内套筒固设于内套筒座台底部，内套筒外侧周向均匀开设有两个以上的薄弱孔，下连接板顶部固设有外套筒，内套筒与外套筒插接配合，内套筒与外套筒之间形成第一级间隙，第一级间隙内填充有橡胶垫，框架结构套设于外套筒上，且框架结构上端与上连接板固定连接。

所述框架结构包括上框体、上直臂、下框体、下直臂和弧形臂，上框体固设于所述上连接板底部，上框体外侧周向固设有两个以上的上直臂，下框体套设于所述外套筒上，下框体外侧周向固设有两个以上的下直臂，弧形臂的一端与上直臂自由端固定连接，弧形臂的另一端与下直臂自由端固定连接，下框体与外套筒之间形成第二级间隙。

所述外套筒自由端周向固设有外延板，且外延板的宽度大于所述第二级间隙的宽度。

所述第一级间隙的宽度小于所述第二级间隙的宽度。

所述内套筒的长度大于所述外套筒的长度，且所述薄弱孔位于内套筒伸出外套筒的部分。

本发明的有益效果为：

1、本发明提供的用于振震双控隔震层的多级阻尼器，通过改进结构设计与工作原理，使其具备对轨道交通建筑适应性地隔离地震和振动的功能，能够同时满足自适应的对抗非剧烈振动(如列车经过时引起振动)与对抗地震的剧烈震动(及震荡)的需求。

2、本发明提供的用于振震双控隔震层的多级阻尼器，在正常工作状态(非地震的工况)下，通过内套筒和外套筒之间的嵌套限位作用，能够为阻尼器提供抵御风荷载的抗力，防止上部结构发生水平滑移，防止上部结构发生倾覆；同时在第一级间隙内设置有橡胶垫，避免了内套筒与外套筒之间硬接触，从而隔断环境振动的传递路径，起到隔离振动的效果。

3、本发明提供的用于振震双控隔震层的多级阻尼器，当发生较强的地震作用时，即在非正常的工况下，由于第一级间隙的宽度小于第二级间隙的宽度，内套筒上部的薄弱区域会因地震作用被剪断，从而使阻尼器的第一级间隙的限位作用失效，进入受第二级间隙限制的工作状态，此时地震带动框架结构与外套筒发生水平碰撞，使得弧形臂发生屈服，产生往复塑性变形，从而为阻尼器提供水平阻尼，起到隔震耗能的效果。

4、本发明通过巧妙的结构设计和各部分的工作配合，实现对两种工况的兼顾和自适应，其内套筒和外套筒的嵌套限位作用为隔震层提供抵御风荷载的侧向抗力，防止上部结构发生水平滑移，同时在第一级间隙内设置有橡胶垫，避免了内套筒与外套筒之间硬接触，从而隔断环境振动的传递路径，起到隔离振动的效果；在地震作用(非正常工作)状况下，框架结构在外套筒约束作用下自行产生往复屈服变形，实现隔震层的阻尼耗能，从而实现对两种工况的兼顾和自适应。

附图说明

图1是本发明具体实施方式提供的用于振震双控隔震层的多级阻尼器的整体外形结构示意图；

图2是本发明具体实施方式提供的用于振震双控隔震层的多级阻尼器的部分(半剖)结构示意图。

图中：

1、上连接板；2、内套筒座台；3、内套筒；31、薄弱孔；4、下连接板；5、外套筒；6、框架结构；61、上框体；62、上直臂；63、下框体；64、下直臂；65、弧形臂；7、第一级间隙；8、橡胶垫；9、第二级间隙；10、外延板。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

参见图1-2，实施例提供的用于振震双控隔震层的多级阻尼器，其包括上连接板1、内套筒座台2、内套筒3、下连接板4、外套筒5、框架结构6和橡胶垫8，上连接板1底部中心固设有内套筒座台2，内套筒3固设于内套筒座台2底部，内套筒3外侧周向均匀开设有两个以上的薄弱孔31，下连接板4顶部固设有外套筒5，内套筒3与外套筒5插接配合，内套筒3与外套筒5之间形成第一级间隙7，第一级间隙7内填充有橡胶垫8，框架结构6套设于外套筒5上，且框架结构6上端与上连接板1固定连接。

本实施例中，上连接板1与上部结构固定连接，下连接板4与下部基础固定连接。内套筒3和外套筒5均为方形管，且内套筒3的自由端插接于外套筒5内，既能够为阻尼器提供一定的水平阻尼，防止上部结构发生水平滑移，又能为阻尼器提供抵御风载荷的抗力，防止上部结构发生倾覆。外套筒5的内壁均固设有橡胶垫8，橡胶垫8具有很好的耐磨性和很高的弹性，用于防止内套筒3与外套筒5发生硬接触，从而隔断环境振动的传递路径，起到隔离振动的效果。上连接板1和内套筒座台2采用一体成型，内套筒座台2为方形，且内套筒座台2的横截面积大于外套筒5内方孔的横截面积。内套筒3外侧通过开设薄弱孔31形成有薄弱区域，能够在受到较大的地震时断裂，使得第一级间隙7的限制作用失效，并使得框架结构6与外套筒5直接作用，进而提供较大的水平阻尼。在另一种实施方式中，内套筒3可以为空心柱体，也可以为实心柱体，且内套筒3也可由其他截面形状的柱体代替。

具体的，框架结构6包括上框体61、上直臂62、下框体63、下直臂64和弧形臂65，上框体61固设于上连接板1底部，上框体61外侧周向固设有两个以上的上直臂62，下框体63套设于外套筒5上，下框体63外侧周向固设有两个以上的下直臂64，弧形臂65的一端与上直臂62自由端固定连接，弧形臂65的另一端与下直臂64自由端固定连接，下框体63与外套筒5之间形成第二级间隙9。本实施例中，框架结构6采用一体成型，有助于提高框架结构6的整体强度。弧形臂65的数量可根据设计需要布置，弧形臂65的数量越多，装置的隔振耗能效果越好。上框体61和下框体63均为方形框，弧形臂65优选为软钢材料，受到力的作用时能够产生塑性变形，有助于提高框架结构6的抗疲劳性能。当内套筒3发生断裂后，在水平地震作用下，外套筒5与下框体63相互作用，进而使弧形臂65产生塑性变形，消耗水平震动能，从而达到隔离水平方向地震的效果。

具体的，外套筒5自由端周向固设有外延板10，且外延板10的宽度大于第二级间隙9的宽度。本实施例中，当受到竖向地震作用时，内套筒3和外套筒5会发生上下滑动，位于外套筒5外侧的外延板10，能够限制下框体63的竖向位移，使得弧形臂65产生塑性变形，消耗竖向震动能，从而达到隔离竖直方向地震的效果。

具体的，第一级间隙7的宽度小于第二级间隙9的宽度。在未发生地震时，下框体63始终不与外套筒5产生硬接触，从而能够避免框架结构6传递振动。

具体的，内套筒3的长度大于外套筒5的长度，且薄弱孔31位于内套筒3伸出外套筒5的部分。由于薄弱孔31位于外套筒5的上方，进而能够在内套筒3发生断裂后，使得内套筒3与外套筒5脱离配合，从而能够避免弯曲。

本发明的工作原理是：正常工作状态下(非地震)，由于内套筒3和外套筒5的嵌套限位作用，能够对内套筒3提供一定的水平刚度，防止上部结构产生滑移，同时在外套筒5能够限制内套筒3转动，为阻尼器提供抵御风载荷的抗力，并对阻尼器潜在的侧屈变形趋势形成限制作用。

在非正常工作状态下，即遇到较强的地震时，其上连接板1和下连接板4发生相对滑动，使得内套筒3上所在的薄弱区域被剪断，进而使得第一级间隙7的限制作用失效，此时下框体63与外套筒5发生水平碰撞，由于弧形臂65为软钢材质，进而弧形臂65发生弹性变形，消耗水平震动能。同时外延板10会限制下框体63的上下移动，防止下框体63与外套筒5脱离配合。

本发明重点是通过巧妙的结构设计和各部分的工作配合，实现对两种工况的兼顾和自适应。其内套筒和外套筒的嵌套限位作用为隔震层提供抵御风荷载的侧向抗力，防止上部结构发生水平滑移，同时在第一级间隙内设置有橡胶垫，避免了内套筒与外套筒之间硬接触，从而隔断环境振动的传递路径，起到隔离振动的效果；在地震作用(非正常工作)状况下，框架结构在外套筒约束作用下自行产生往复屈服变形，实现隔震层的阻尼耗能，从而实现对两种工况的兼顾和自适应。

本发明是通过优选实施例进行描述的，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，其他落入本申请的权利要求内的实施例都属于本发明保护的范围。

Claims (4)

1.一种用于振震双控隔震层的多级阻尼器，其特征在于：包括上连接板(1)、内套筒座台(2)、内套筒(3)、下连接板(4)、外套筒(5)、框架结构(6)和橡胶垫(8)，上连接板(1)底部中心固设有内套筒座台(2)，内套筒(3)固设于内套筒座台(2)底部，内套筒(3)外侧周向均匀开设有两个以上的薄弱孔(31)，下连接板(4)顶部固设有外套筒(5)，内套筒(3)与外套筒(5)插接配合，内套筒(3)与外套筒(5)之间形成第一级间隙(7)，第一级间隙(7)内填充有橡胶垫(8)，框架结构(6)套设于外套筒(5)上，且框架结构(6)上端与上连接板(1)固定连接；

所述框架结构(6)包括上框体(61)、上直臂(62)、下框体(63)、下直臂(64)和弧形臂(65)，上框体(61)固设于所述上连接板(1)底部，上框体(61)外侧周向固设有两个以上的上直臂(62)，下框体(63)套设于所述外套筒(5)上，下框体(63)外侧周向固设有两个以上的下直臂(64)，弧形臂(65)的一端与上直臂(62)自由端固定连接，弧形臂(65)的另一端与下直臂(64)自由端固定连接，下框体(63)与外套筒(5)之间形成第二级间隙(9)。

2.根据权利要求1所述的用于振震双控隔震层的多级阻尼器，其特征在于：所述外套筒(5)自由端周向固设有外延板(10)，且外延板(10)的宽度大于所述第二级间隙(9)的宽度。

3.根据权利要求1所述的用于振震双控隔震层的多级阻尼器，其特征在于：所述第一级间隙(7)的宽度小于所述第二级间隙(9)的宽度。

4.根据权利要求1所述的用于振震双控隔震层的多级阻尼器，其特征在于：所述内套筒(3)的长度大于所述外套筒(5)的长度，且所述薄弱孔(31)位于内套筒(3)伸出外套筒(5)的部分。

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