CN114658128B - 具有宏观npr结构的双向防落梁阻尼器及具有其的建筑结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了具有宏观NPR结构的双向防落梁阻尼器及具有其的建筑结构，包括套筒和滑动杆；通过增加变径部和限位体结构，限位体两端与变径部内侧两端存在滑动间隙；杆体与套筒内侧壁通过弹性件连接；限位体和杆体在套筒内能实现双向滑移，具有多级抗震性能；风力、列车运动、微震引起小振动及温度应力引起小变形时杆体能自由滑动，外力与弹性件提供的弹性力和滑动摩擦力平衡；中小地震引起较大变形和振动时，限位体运动涨开变径部而提供主要阻力，在弹性件的弹性力综合作用下，消耗振动能量；超大变形和振动时，限位体和杆体运动，当位移达到弹性件的弹性极限和超过限位体和变径部间隙时进行锁止，防止上部结构梁体落梁，以降低振动对母结构的损伤。

Description

具有宏观NPR结构的双向防落梁阻尼器及具有其的建筑结构
技术领域
本发明涉及土木工程技术领域，更具体的说是涉及一种具有宏观NPR结构的双向防落梁阻尼器及具有其的建筑结构。
背景技术
随着减隔震设计理论的深入研究，支护结构在建筑结构中得到了较为广泛的应用；强地震作用下，尤其针对桥梁结构，位于桥梁支座上的桥梁上部结构（梁）易因地震惯性力作用发生较大的纵桥向、横桥向位移，可能发生梁体间碰撞造成梁体损伤，严重时出现落梁从而中断交通。究其原因是梁体之间连接太少致使约束不足、梁体运动时耗能不足。
现有防落梁装置是采用防撞挡块或剪力铰、剪力耸通过挡块或剪力耸塑性损伤消减能量，但这都会造成梁体或与梁体连接的部件损伤，震后修复代价大。也有通过设置钢阻尼器拉杆、油阻尼器拉杆、形状记忆合金拉杆等消耗地震能量，从而有效规避混凝土梁柱损伤，降低修复难度。但是钢拉杆容易拉断、油阻尼器容易漏油、形状记忆合金等造价高昂。而且阻尼器在微风振动、环境振动、列车振动、温度变形下对建筑机构或桥梁约束性太强，不利于其变形自由。
因此，如何提供一种结构简单，可实现双向位移的同时能够及时复位，并且可以有效控制变形锁止，能够适用于多级振动，防止桥梁落梁，增加建筑结构的稳定性；并且在震后能够降低对母结构的损伤，降低修复难度，节约成本的防落梁阻尼器，是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种具有宏观NPR结构的双向防落梁阻尼器及具有其的建筑结构，旨在解决上述技术问题。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种具有宏观NPR结构的双向防落梁阻尼器，包括：
套筒；所述套筒为中空结构，所述套筒一端固定连接在建筑部件一上；所述套筒中部具有径向尺寸增大的变径部；
滑动杆；所述滑动杆套设在所述套筒内侧，且中部具有与所述变径部滑动连接的限位体，所述限位体的两端与所述变径部的内侧两端存在滑动间隙；所述滑动杆位于所述限位体两侧的杆体与所述套筒内侧壁通过弹性件连接；使得所述限位体和所述杆体在所述套筒内实现双向滑动位移；所述滑动杆远离所述建筑部件一的一端延伸至所述套筒外侧，并固定连接在建筑部件二上。
通过上述技术方案，本发明提供的一种具有宏观NPR结构的双向防落梁阻尼器中，套筒中部具有径向尺寸增大的变径部，滑动杆具有与变径部可滑动连接的限位体结构；且限位体的两端与变径部的内侧两端存在滑动间隙；滑动杆位于限位体两侧的杆体与套筒内侧壁通过弹性件连接；使得限位体和杆体在套筒内实现双向滑动位移；此结构设置具有多级抗震的性能，风力、列车运动、微震引起小振动及温度应力引起小变形时杆体能自由滑动，外力与弹性件提供的弹性力和滑动摩擦力平衡；中小地震引起较大变形和振动时，因限位体运动涨开变径部套筒而提供主要阻力，在弹性件提供的弹性力综合作用下，消耗振动能量；超大变形和振动时，限位体和杆体运动，当位移达到弹性件的弹性极限和超过限位体和变径部间隙时进行锁止，防止上部结构梁体落梁，同时，在弹性件的作用下，还能够进行恢复复位，本发明结构简单，安全可靠，大大提高了对建筑结构的防落梁保护效果，并最大程度的降低了振动对母结构的损伤，节约了修复成本。
优选的，在上述一种具有宏观NPR结构的双向防落梁阻尼器中，所述变径部为双向锥形类橄榄状；所述变径部中部最大横截面位置处具有一段等截面的水平段一。能够保证限位体在变径部内的位移，且滑移过程中不变形。
优选的，在上述一种具有宏观NPR结构的双向防落梁阻尼器中，所述限位体与所述变径部的结构相同，且所述限位体中部最大横截面位置处具有一段等截面的水平段二；所述水平段二长度小于所述水平段一的长度，且所述水平段二与所述水平段一相贴合。变径部和限位体均采用橄榄状，限位体能够在变径部内进行双向滑动位移，且具有很高的刚度和强度，能够保证在滑移过程中不变形。
优选的，在上述一种具有宏观NPR结构的双向防落梁阻尼器中，所述套筒两端的内侧壁上均固定有挡块一；所述杆体上均固定有挡块二；且所述杆体上套设有弹簧，所述弹簧的两端分别固定在所述挡块一和所述挡块二上。结构简单稳定；挡块一和挡块二的设置为锁止构件，能够对弹簧起到约束的作用；在发生超大变形和振动时，限位体和杆体进行位移时顶着弹簧、挡块一和挡块二，能够起到锁止的效果，防止桥梁落梁；弹簧为拉压钢弹簧，具有较高的弹性极限，利用弹性变形时所储存的能量来起到缓和振动、冲击的作用，同时保证压缩弹簧最短时拉伸弹簧最大伸长量不应超过其弹性极限，保证能恢复从而提供可靠的恢复力；杆体上的弹性极限大于限位体在变径部内滑动的极限摩擦力，能够实现杆体在套筒内部的滑动位移，适用于不同程度的变形和振动。
优选的，在上述一种具有宏观NPR结构的双向防落梁阻尼器中，所述套筒一端的端头固定连接有固定件，所述固定件固定连接在所述建筑部件一上。结构稳定。
优选的，在上述一种具有宏观NPR结构的双向防落梁阻尼器中，所述滑动杆远离所述建筑部件一的一端固定连接有端板，所述端板固定连接在所述建筑部件二上。结构稳定，端板和固定件根据需要均可分别连接在建筑部件一或建筑部件二上。
优选的，在上述一种具有宏观NPR结构的双向防落梁阻尼器中，所述套筒截面为圆形，且其材质采用低碳钢。采用低碳钢，使得套筒具有一定的厚度及结构强度，即使限位体的锥体滑移顶出后，仍然具有很高的结构强度，使得整体结构更加稳固。
优选的，在上述一种具有宏观NPR结构的双向防落梁阻尼器中，所述套筒的内侧壁上涂有润滑涂层和防腐蚀涂层。可为具有润滑效果的聚四氟乙烯涂层，也可选用其他涂层代替，增强套筒的耐腐蚀性强和润滑减摩效果。
优选的，在上述一种具有宏观NPR结构的双向防落梁阻尼器中，所述具有宏观NPR结构的双向防落梁阻尼器的数量为一组或多组。可根据建筑结构的结构、性能及需要选择安装一组或多组具有宏观NPR结构的双向防落梁阻尼器，增强防落梁保护效果。
本发明还提供了一种建筑结构，包括上述的具有宏观NPR结构的双向防落梁阻尼器。
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具有宏观NPR结构的双向防落梁阻尼器及具有其的建筑结构，具有以下有益效果：
1、结构简单稳定，安全可靠。
2、能够为建筑结构提供稳定的防落梁保护结构及保护效果。
3、能够适应不同程度的变形及振动，且具备双向位移的特性，风力、列车运动、微震引起小振动及温度应力引起小变形时，杆体在弹性件的作用下能够自由滑动，外力与弹力和滑动摩擦力平衡；中小地震引起较大变形和振动时，因限位体运动涨开变径部套筒而提供主要阻力，在弹性件提供的弹性力综合作用下，消耗振动能量；超大变形和振动时，限位体和杆体顶着弹簧、挡块一和挡块二进行位移，当位移达到弹簧的弹性极限和超过限位体和变径部间隙时，进行锁止，能够防止桥梁落梁的效果，同时，在弹簧的作用下，还能够进行恢复复位。
4、能够最大程度的降低振动对母结构的损伤，降低修复成本。
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附图为本发明提供的具有宏观NPR结构的双向防落梁阻尼器的结构示意图；
图2附图为本发明提供的滑动杆位移的结构示意图；
图3附图为本发明提供的滑动杆位移的另一结构示意图；
图4附图为本发明提供的滑动杆向左位移的结构示意图；
图5附图为本发明提供的滑动杆向右位移的结构示意图；
图6附图为本发明提供的具有宏观NPR结构的双向防落梁阻尼器安装在建筑结构上发生位移的一种结构示意图。
其中：
1-套筒；
11-变径部；111-水平段一；12-挡块一；
2-滑动杆；
21-限位体；211-水平段二；22-杆体；23-挡块二；
3-弹簧；
4-固定件；
5-端板。
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至附图5，本发明实施例公开了具有宏观NPR结构的双向防落梁阻尼器，包括：
套筒1；套筒1为中空结构，套筒1一端固定连接在建筑部件一上；套筒1中部具有径向尺寸增大的变径部11；
滑动杆2；滑动杆2套设在套筒1内侧，且中部具有与变径部11滑动连接的限位体21，限位体21的两端与变径部11的内侧两端存在滑动间隙；滑动杆2位于限位体21两侧的杆体22与套筒1内侧壁通过弹性件连接；使得限位体21和杆体22在套筒1内实现双向滑动位移；滑动杆2远离建筑部件一的一端延伸至套筒1外侧，并固定连接在建筑部件二上。
为了进一步优化上述技术方案，变径部11为双向锥形类橄榄状；变径部11中部最大横截面位置处具有一段等截面的水平段一111。
为了进一步优化上述技术方案，限位体21与所述变径部11的结构相同，且所述限位体21中部最大横截面位置处具有一段等截面的水平段二211；水平段二211长度小于水平段一111的长度，且水平段二211与水平段一111相贴合。
为了进一步优化上述技术方案，套筒1两端的内侧壁上均固定有挡块一12；杆体22上均固定有挡块二23；且杆体22上套设有弹簧3，弹簧3的两端分别固定在所述挡块一12和挡块二23上。
为了进一步优化上述技术方案，套筒1一端的端头固定连接有固定件4，固定件4固定连接在建筑部件一上。
为了进一步优化上述技术方案，滑动杆2远离建筑部件一的一端固定连接有端板5，端板5固定连接在建筑部件二上。
为了进一步优化上述技术方案，套筒1截面为圆形，且其材质采用低碳钢。
为了进一步优化上述技术方案，套筒1的内侧壁上涂有润滑涂层和防腐蚀涂层。
为了进一步优化上述技术方案，具有宏观NPR结构的双向防落梁阻尼器的数量为一组或多组。
实施例2：
参见附图6，本发明实施例公开了一种建筑结构，包括实施例1中提供的具有宏观NPR结构的双向防落梁阻尼器，本实施例的实施方式与实施例1相同，在此不再赘述。
本发明的实施方式是：
使用时，将套筒1具有固定件4的一端固定连接在建筑部件一上，将滑动杆2具有端板4的一端固定连接在建筑部件二上；可横向或纵向安装，同时可根据需要安装多组具有宏观NPR结构的双向防落梁阻尼器来提高对建筑结构的防落梁保护效果。
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 (7)

1.具有宏观NPR结构的双向防落梁阻尼器，其特征在于，包括：
套筒（1）；所述套筒（1）为中空结构，所述套筒（1）一端固定连接在建筑部件一上；所述套筒（1）中部具有径向尺寸增大的变径部（11）；
滑动杆（2）；所述滑动杆（2）套设在所述套筒（1）内侧，且中部具有与所述变径部（11）滑动连接的限位体（21），所述限位体（21）的两端与所述变径部（11）的内侧两端存在滑动间隙；所述滑动杆（2）位于所述限位体（21）两侧的杆体（22）与所述套筒（1）内侧壁通过弹性件连接；使得所述限位体（21）和所述杆体（22）在所述套筒（1）内实现双向滑动位移；所述滑动杆（2）远离所述建筑部件一的一端延伸至所述套筒（1）外侧，并固定连接在建筑部件二上；
所述变径部（11）为双向锥形类橄榄状；所述变径部（11）中部最大横截面位置处具有一段等截面的水平段一（111）；
所述限位体（21）与所述变径部（11）的结构相同，且所述限位体（21）中部最大横截面位置处具有一段等截面的水平段二（211）；所述水平段二（211）长度小于所述水平段一（111）的长度，且所述水平段二（211）与所述水平段一（111）相贴合；
所述套筒（1）两端的内侧壁上均固定有挡块一（12）；所述杆体（22）上均固定有挡块二（23）；且所述杆体（22）上套设有弹簧（3），所述弹簧（3）的两端分别固定在所述挡块一（12）和所述挡块二（23）上；
所述套筒（1）材质采用低碳钢。
2.根据权利要求1所述的具有宏观NPR结构的双向防落梁阻尼器，其特征在于，所述套筒（1）一端的端头固定连接有固定件（4），所述固定件（4）固定连接在所述建筑部件一上。
3.根据权利要求1所述的具有宏观NPR结构的双向防落梁阻尼器，其特征在于，所述滑动杆（2）远离所述建筑部件一的一端固定连接有端板（5），所述端板（5）固定连接在所述建筑部件二上。
4.根据权利要求1所述的具有宏观NPR结构的双向防落梁阻尼器，其特征在于，所述套筒（1）截面为圆形。
5.根据权利要求4所述的具有宏观NPR结构的双向防落梁阻尼器，其特征在于，所述套筒（1）的内侧壁上涂有润滑涂层和防腐蚀涂层。
6.根据权利要求1所述的具有宏观NPR结构的双向防落梁阻尼器，其特征在于，所述具有宏观NPR结构的双向防落梁阻尼器的数量为一组或多组。
7.一种建筑结构，其特征在于，包括权利要求1-6任一项所述的具有宏观NPR结构的双向防落梁阻尼器。
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