CN115030343A - 一种双阶段屈曲约束支撑阻尼器 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种双阶段屈曲约束支撑阻尼器，涉及阻尼器技术领域。一种双阶段屈曲约束支撑阻尼器，包括第一耗能组件、连接件和第二耗能组件；第一耗能组件包括第一屈曲约束套筒，第一屈曲约束套筒内设置有第一耗能芯材板，第一屈曲约束套筒的一端设置有挡块，挡块设置有调节腔，调节腔的第一耗能芯材板设置有限位部；第二耗能组件包括第二屈曲约束套筒，第二屈曲约束套筒内设置有第二耗能芯材板；第一耗能组件和第二耗能组件分布于连接件的两侧，第一耗能组件和第二耗能组件处于同一轴线。本发明的第二耗能组件应用于大震和中震，第一耗能组件在小震作用时，达到屈服强度，为结构提供附加阻尼，耗散地震能量，减少地震损失。

Description

一种双阶段屈曲约束支撑阻尼器

技术领域

本发明涉及阻尼器技术领域，具体而言，涉及一种双阶段屈曲约束支撑阻尼器。

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。

对于目前高楼使用的屈曲约束支撑阻尼器大多为单一受力，在小震下只能作为结构构件，并保持在弹性状态，不能为结构提供附加阻尼比，其在中震或大震下才发挥耗能减震的作用。

综上所述，我们提出了一种双阶段屈曲约束支撑阻尼器解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双阶段屈曲约束支撑阻尼器，在小震作用时，部分构件达到屈服强度，为结构提供附加阻尼，耗散地震能量，减少地震损失。

本发明的实施例是这样实现的：

本申请实施例提供一种双阶段屈曲约束支撑阻尼器，包括第一耗能组件、连接件和第二耗能组件；

上述第一耗能组件包括第一屈曲约束套筒，上述第一屈曲约束套筒内设置有用于沿其轴线方向变形的第一耗能芯材板，上述第一屈曲约束套筒的一端设置有挡块，上述挡块设置有调节腔，上述第一耗能芯材板贯穿上述调节腔至上述挡块外侧，上述调节腔的上述第一耗能芯材板设置有限位部，上述限位部与上述挡块之间形成有间隙，上述挡块对侧的上述第一耗能芯材板端部和上述第一屈曲约束套筒端部共同连接于上述连接件；

上述第二耗能组件包括第二屈曲约束套筒，上述第二屈曲约束套筒内设置有用于沿其轴线方向变形的第二耗能芯材板，上述第二耗能芯材板的屈服强度大于上述第一耗能芯材板的屈服强度，上述第二耗能芯材板和上述第二屈曲约束套筒的其中一同侧共同连接于上述连接件；

上述第一耗能组件和上述第二耗能组件分布于上述连接件的两侧，上述第一耗能组件和上述第二耗能组件处于同一轴线。

在本发明的一些实施例中，上述第一屈曲约束套筒内侧和上述第二屈曲约束套筒内侧均设置有混凝土层。

在本发明的一些实施例中，上述第一耗能芯材板与上述第一屈曲约束套筒内侧之间间隔设置形成有第一柔性约束层，上述第二耗能芯材板与上述第二屈曲约束套筒内侧之间间隔设置形成有第二柔性约束层。

在本发明的一些实施例中，上述第一耗能芯材板的表侧和上述第二耗能芯材板的表侧均设置有无粘结材料层。

在本发明的一些实施例中，上述限位部与第一耗能芯材板为一体成型结构，上述限位部设置于上述调节腔的中部。

在本发明的一些实施例中，上述第一耗能组件与上述连接件之间、上述第二耗能组件与上述连接件之间均通过焊接方式连接。

在本发明的一些实施例中，上述第一耗能芯材板的自由端和上述第二耗能芯材板的自由端均连接有接地板，上述接地板设置有接地孔。

在本发明的一些实施例中，上述第一耗能组件的长度小于第二耗能组件的长度。

在本发明的一些实施例中，上述第一耗能芯材板和上述第二耗能芯材板的截面均为一字型、十字型、工字型、T字型或H型。

相对于现有技术，本发明的实施例至少具有如下优点或有益效果：

一种双阶段屈曲约束支撑阻尼器，包括第一耗能组件、连接件和第二耗能组件；上述第一耗能组件包括第一屈曲约束套筒，上述第一屈曲约束套筒内设置有用于沿其轴线方向变形的第一耗能芯材板，上述第一屈曲约束套筒的一端设置有挡块，上述挡块设置有调节腔，上述第一耗能芯材板贯穿上述调节腔至上述挡块外侧，上述调节腔的上述第一耗能芯材板设置有限位部，上述限位部与上述挡块之间形成有间隙，上述挡块对侧的上述第一耗能芯材板端部和上述第一屈曲约束套筒端部共同连接于上述连接件；上述第二耗能组件包括第二屈曲约束套筒，上述第二屈曲约束套筒内设置有用于沿其轴线方向变形的第二耗能芯材板，上述第二耗能芯材板的屈服强度大于上述第一耗能芯材板的屈服强度，上述第二耗能芯材板和上述第二屈曲约束套筒的其中一同侧共同连接于上述连接件；上述第一耗能组件和上述第二耗能组件分布于上述连接件的两侧，上述第一耗能组件和上述第二耗能组件处于同一轴线。

将本发明应用在高楼中时，由于第二耗能芯材板的屈服强度大于第一耗能芯材板的屈服强度，在受力拉伸时，第一耗能芯材板首先屈服形变，限位部朝挡块的外侧移动，此时本发明适用于小震发生的情况；第一耗能芯材板屈服时开始耗能，在小震作用下已发挥作用。当限位部滑动至与调节腔侧壁抵接时，第一耗能芯材板处于屈服位移和极限位移之间，此时第一屈曲约束套筒开始受力，并传给第二耗能芯材板，带动第二耗能组件屈服变形，在第一屈曲约束套筒带动第二耗能组件的做功过程适用于中震和大震。在本发明中，通过设置双阶段阻尼结构，分别适用于不同的地震情况，不仅对大震和中震具有耗能作用，在小震作用时，也能达到屈服强度，为结构提供附加阻尼，耗散地震能量，减少地震损失。

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双阶段屈曲约束支撑阻尼器的结构示意图；

图2为本发明实施例一种双阶段屈曲约束支撑阻尼器的剖视图。

图标：1-第一耗能组件，101-第一屈曲约束套筒，102-第一耗能芯材板，2-第二耗能组件，201-第二屈曲约束套筒，202-第二耗能芯材板，3-调节腔，4-限位部，5-挡块，6-第一柔性约束层，7-连接板，8-第二柔性约束层。

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2，本实施例提供一种双阶段屈曲约束支撑阻尼器，包括第一耗能组件1、连接件7和第二耗能组件2；

上述第一耗能组件1包括第一屈曲约束套筒101，上述第一屈曲约束套筒101内设置有用于沿其轴线方向变形的第一耗能芯材板102，上述第一屈曲约束套筒101的一端设置有挡块5，上述挡块5设置有调节腔3，上述第一耗能芯材板102贯穿上述调节腔3至上述挡块5外侧，上述调节腔3的上述第一耗能芯材板102设置有限位部4，上述限位部4与上述挡块5之间形成有间隙，上述挡块5对侧的上述第一耗能芯材板102端部和上述第一屈曲约束套筒101端部共同连接于上述连接件7；

上述第二耗能组件2包括第二屈曲约束套筒201，上述第二屈曲约束套筒201内设置有用于沿其轴线方向变形的第二耗能芯材板202，上述第二耗能芯材板202的屈服强度大于上述第一耗能芯材板102的屈服强度，上述第二耗能芯材板202和上述第二屈曲约束套筒201的其中一同侧共同连接于上述连接件7；

上述第一耗能组件1和上述第二耗能组件2分布于上述连接件7的两侧，上述第一耗能组件1和上述第二耗能组件2处于同一轴线。

将本发明应用在高楼中时，由于第二耗能芯材板202的屈服强度大于第一耗能芯材板102的屈服强度，在受力拉伸时，第一耗能芯材板102首先屈服形变，限位部4朝挡块5的外侧移动，此时本发明适用于小震发生的情况；第一耗能芯材板102屈服时开始耗能，在小震作用下已发挥作用。当限位部4滑动至与调节腔3侧壁抵接时，第一耗能芯材板102处于屈服位移和极限位移之间，此时第一屈曲约束套筒101开始受力，并传给第二耗能芯材板202，带动第二耗能组件2屈服变形，在第一屈曲约束套筒101带动第二耗能组件1的做功过程适用于中震和大震。在本发明中，通过设置双阶段阻尼结构，分别适用于不同的地震情况，不仅对大震和中震具有耗能作用，在小震作用时，也能达到屈服强度，为结构提供附加阻尼，耗散地震能量，减少地震损失。

值得说明的时，在限位部4与挡块5抵接时，第一耗能芯材板102会带动第一屈曲约束套筒101和第二屈曲约束套筒201共同受力，同时与第二耗能芯材板202共同作用，其适用的震级更大。

在本发明的一些实施例中，上述第一屈曲约束套筒101内侧和上述第二屈曲约束套筒201内侧均设置有混凝土层。

在上述实施例中，混凝土层采用浇筑成型(是塑料加工的一种方法，是在常压下，将液态单体或预聚物见聚合物注入模具内经聚合而固化成型变成与模具内腔形状相同的制品)，混凝土层由混凝土和砂浆组成。

在本发明的一些实施例中，上述第一耗能芯材板102与上述第一屈曲约束套筒101内侧之间间隔设置形成有第一柔性约束层6，上述第二耗能芯材板202与上述第二屈曲约束套筒201内侧之间间隔设置形成有第二柔性约束层8。

在上述实施例中，第一柔性约束层6的厚度等于第二柔性约束层8的厚度，第一柔性约束层6的设计，使得第一耗能芯材板102与第一屈曲约束套筒101之间具有间隙，第二柔性约束层8的设计，使得第二耗能芯材板202与第二屈曲约束套筒201之间具有间隙；第一耗能芯材板102和第二耗能芯材板202更易屈服变形(第一屈曲约束套筒承载力大于第一耗能芯材板，第二耗能芯材板承载力大于第一耗能芯材板)。

在本发明的一些实施例中，上述第一耗能芯材板102的表侧和上述第二耗能芯材板202的表侧均设置有无粘结材料层。

在上述实施例中，无粘结材料层的作用提供第一耗能芯材板102和第一屈曲约束套筒之间、第二耗能芯材板202和第二屈曲约束套筒201之间分别发生屈曲的空间，并减小其之间摩擦力。

在本发明的一些实施例中，上述限位部4与第一耗能芯材板102为一体成型结构，上述限位部4设置于上述调节腔3的中部。

在上述实施例中，挡块5的一相对侧均设置有槽口，且槽口与调节腔3连通，两个槽口关于挡块5的中部对称，槽口的口径小于限位部4(限位部4设置于第一耗能芯材板102的环侧)的口径，使得限位部4只能在调节腔3内上下滑动，而不能脱出调节腔3外，第一耗能芯材板102贯穿调节腔3时，顺次贯穿两个槽口，使得第一耗能芯材板102从挡块5的外侧穿出，便于进行第一耗能芯材板102的接地安装。

在本发明的一些实施例中，上述第一耗能组件1与上述连接件7之间、上述第二耗能组件2与上述连接件7之间均通过焊接方式连接。

在上述实施例中，焊接，也称作熔接，是一种以加热、高温或者高压的方式接合金属或其他热塑性材料如塑料的制造工艺及技术。焊接成型的结构具有连接性能好、焊接结构刚度大等优点。

在本发明的一些实施例中，上述第一耗能芯材板102的自由端和上述第二耗能芯材板202的自由端均连接有接地板，上述接地板设置有接地孔。

在上述实施例中，接地孔上穿设螺栓，便于与高楼的安装处连接，上述接地孔的数量为多个，多个接地孔能提高本发明安装的稳定性。

在本发明的一些实施例中，上述第一耗能组件1的长度小于第二耗能组件2的长度。

在上述实施例中，第一耗能组件1的长度小于第二耗能组件2的长度，第一耗能组件1适用于小震发生的情况，第二耗能组件2应用于中震和大震发生的情况，对于小震发生时，需要耗散的能量交底，采用长度较小的第一耗能组件1节约用材，使本发明的制造成本更小。

在本发明的一些实施例中，上述第一耗能芯材板102和上述第二耗能芯材板202的截面均为一字型、十字型、工字型、T字型或H型。

在上述实施例中，一字型、十字型、工字型、T字型或H型仅仅是本发明实施例第一耗能芯材板102或上述第二耗能芯材板202的其中一种实施方式，并不是对其形状进行限定，在其它实施例中，也可以是其它形状。

综上，本发明的实施例提供一种双阶段屈曲约束支撑阻尼器，其至少具有以下技术效果：

将本发明应用在高楼中时，由于第二耗能芯材板202的屈服强度大于第一耗能芯材板102的屈服强度，在受力拉伸时，第一耗能芯材板102首先屈服形变，限位部4朝挡块5的外侧移动，此时本发明适用于小震发生的情况；第一耗能芯材板102屈服时开始耗能，在小震作用下已发挥作用。当限位部4滑动至与调节腔3侧壁抵接时，第一耗能芯材板102处于屈服位移和极限位移之间，此时第一屈曲约束套筒101开始受力，并传给第二耗能芯材板202，带动第二耗能组件2屈服变形，在第一屈曲约束套筒101带动第二耗能组件1的做功过程适用于中震和大震。在本发明中，通过设置双阶段阻尼结构，分别适用于不同的地震情况，不仅对大震和中震具有耗能作用，在小震作用时，也能达到屈服强度，为结构提供附加阻尼，耗散地震能量，减少地震损失。

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 (9)

1.一种双阶段屈曲约束支撑阻尼器，其特征在于，包括第一耗能组件、连接件和第二耗能组件；

所述第一耗能组件包括第一屈曲约束套筒，所述第一屈曲约束套筒内设置有用于沿其轴线方向变形的第一耗能芯材板，所述第一屈曲约束套筒的一端设置有挡块，所述挡块设置有调节腔，所述第一耗能芯材板贯穿所述调节腔至所述挡块外侧，所述调节腔的所述第一耗能芯材板设置有限位部，所述限位部与所述挡块之间形成有间隙，所述挡块对侧的所述第一耗能芯材板端部和所述第一屈曲约束套筒端部共同连接于所述连接件；

所述第二耗能组件包括第二屈曲约束套筒，所述第二屈曲约束套筒内设置有用于沿其轴线方向变形的第二耗能芯材板，所述第二耗能芯材板的屈服强度大于所述第一耗能芯材板的屈服强度，所述第二耗能芯材板和所述第二屈曲约束套筒的其中一同侧共同连接于所述连接件；

所述第一耗能组件和所述第二耗能组件分布于所述连接件的两侧，所述第一耗能组件和所述第二耗能组件处于同一轴线。

2.根据权利要求1所述的一种双阶段屈曲约束支撑阻尼器，其特征在于，所述第一屈曲约束套筒内侧和所述第二屈曲约束套筒内侧均设置有混凝土层。

3.根据权利要求1所述的一种双阶段屈曲约束支撑阻尼器，其特征在于，所述第一耗能芯材板与所述第一屈曲约束套筒内侧之间间隔设置形成有第一柔性约束层，所述第二耗能芯材板与所述第二屈曲约束套筒内侧之间间隔设置形成有第二柔性约束层。

4.根据权利要求1所述的一种双阶段屈曲约束支撑阻尼器，其特征在于，所述第一耗能芯材板的表侧和所述第二耗能芯材板的表侧均设置有无粘结材料层。

5.根据权利要求1所述的一种双阶段屈曲约束支撑阻尼器，其特征在于，所述限位部与第一耗能芯材板为一体成型结构，所述限位部设置于所述调节腔的中部。

6.根据权利要求1所述的一种双阶段屈曲约束支撑阻尼器，其特征在于，所述第一耗能组件与所述连接件之间、所述第二耗能组件与所述连接件之间均通过焊接方式连接。

7.根据权利要求1所述的一种双阶段屈曲约束支撑阻尼器，其特征在于，所述第一耗能芯材板的自由端和所述第二耗能芯材板的自由端均连接有接地板，所述接地板设置有接地孔。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种双阶段屈曲约束支撑阻尼器，其特征在于，所述第一耗能组件的长度小于第二耗能组件的长度。

9.根据权利要求8所述的一种双阶段屈曲约束支撑阻尼器，其特征在于，所述第一耗能芯材板和所述第二耗能芯材板的截面均为一字型、十字型、工字型、T字型或H型。

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