CN115961709A - 一种基于sma的自复位墙式阻尼器 - Google Patents
一种基于sma的自复位墙式阻尼器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115961709A CN115961709A CN202310048602.3A CN202310048602A CN115961709A CN 115961709 A CN115961709 A CN 115961709A CN 202310048602 A CN202310048602 A CN 202310048602A CN 115961709 A CN115961709 A CN 115961709A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- sma
- bolt
- inner plate
- shaped outer
- shaped
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 claims abstract description 23
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 claims description 6
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 3
- 229910001285 shape-memory alloy Inorganic materials 0.000 description 41
- 230000021715 photosynthesis, light harvesting Effects 0.000 description 6
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 6
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Buildings Adapted To Withstand Abnormal External Influences (AREA)
- Vibration Dampers (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于SMA的自复位墙式阻尼器,该阻尼器与仅通过摩擦耗能或SMA耗能的阻尼器相比耗能能力更强,同时该阻尼器具有自复位性能,可有效减小结构残余变形。本发明的T形内板和两侧L形外板通过SMA螺栓连接固定,T形内板和L外板上均加工有可贴合的坡面,当T形内板与L形外板发生水平方向相对移动时,两侧L形外板向外移动,SMA螺栓受拉伸长。SMA螺栓的轴力引起坡面之间的法向接触力,进而产生摩擦力。该阻尼器的耗能能力由两部分组成,即坡面之间的摩擦耗能和SMA螺栓的滞回耗能。SMA螺栓的超弹性实现阻尼器的自复位性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于SMA(形状记忆合金)的自复位墙式阻尼器,属于土木工程的结构消能减震技术领域。
背景技术
消能减震是一种常用的结构被动控制方法,通过在结构体系中安装耗能构件或耗能装置消耗地震能量,可有效提高结构抗震性能,减轻结构在地震中的损伤。墙式阻尼器可通过墙体连接构件与结构上、下层梁连接,具有构造简单、布置灵活、节省建筑空间等优势。常用的墙式阻尼器有剪切型金属阻尼器、粘滞阻尼器等,通过不同的消能机制消耗地震输入结构的能量,保护主体结构。然而,这些墙式阻尼器不具有自复位性能,使得结构在地震结束后存在较大残余变形,影响震后使用功能且难以修复,造成严重的经济、时间损失。
为了克服这一缺点,实现结构震后功能可恢复,本发明提出了一种基于SMA的自复位墙式阻尼器,该发明将坡面变摩擦机制与SMA螺栓相结合,可与结构墙式连接,兼具消能能力和自复位性能,在消能减震的同时有效减小结构残余变形,提高抗震韧性。
发明内容
为了克服传统墙式阻尼器残余变形大的缺点,提高结构抗震韧性,本发明提出了一种新型墙式阻尼器,该阻尼器与仅通过摩擦耗能或SMA耗能的阻尼器相比耗能能力更强,同时该阻尼器具有自复位性能,可有效减小结构残余变形。
本发明的T形内板和两侧L形外板通过SMA螺栓连接固定,T形内板和L外板上均加工有可贴合的坡面,当T形内板与L形外板发生水平方向相对移动时,两侧L形外板向外移动,SMA螺栓受拉伸长。SMA螺栓的轴力引起坡面之间的法向接触力,进而产生摩擦力。该阻尼器的耗能能力由两部分组成,即坡面之间的摩擦耗能和SMA螺栓的滞回耗能。SMA螺栓的超弹性实现阻尼器的自复位性能。
为了实现上述目的,本发明采取了如下技术方案:
一种基于SMA的自复位墙式阻尼器,主要包括T形内板(1)、L形外板(2)、SMA螺栓(3)、螺母(4)、垫块(5)、上连接螺栓(6)和下连接螺栓(7)。所述T形内板(1)腹板两侧加工有多个纵向连续坡面(9)和横向长槽孔(8);T形内板(1)翼缘两侧加工有螺栓孔I(10);L形外板(2)的长边外侧加工有多个纵向连续坡面(12)和螺栓孔II(11);L形外板的短边上加工有槽孔(13)。T形内板(1)为一块,L形外板(2)为两块,两块L形外板(2)拼装在T形内板(1)两侧,T形内板(1)腹板两侧的第一坡面(9)与L形外板(2)长边外侧的第二坡面(12)相贴合。SMA螺栓(3)穿过两块L形外板(2)上的螺栓孔II(11)、T形内板(1)上的长槽孔(8)和垫块(5)上的螺栓孔III(17),两侧通过螺母(4)固定于L形外板(2)上。
进一步地,所述SMA螺栓(3)由SMA棒材加工而成,SMA螺栓(3)上加工有螺纹段(14)、过渡段(15)和削弱段(16),目的分别是实现螺纹连接、避免应力集中和使变形均匀。
进一步地,所述垫块(5)上加工有螺栓孔III(17),调整垫块(5)高度可匹配不同削弱段(16)长度的SMA螺栓(3)。本发明可与结构墙式连接,如图1所示。
进一步地,所述上连接螺栓(6)穿过T形内板(1)翼缘两侧的螺栓孔I(10)与上连接墙螺栓连接,下连接螺栓(7)穿过L形板短边(2)上的槽孔(13)与下连接墙螺栓连接。下连接螺栓(7)安装于槽孔(13)外侧,其目的是螺栓连接的同时,允许两侧L形外板(2)向外移动。
进一步地,当遭遇地震水平荷载,T形内板(1)将与L形外板(2)发生水平方向的相对滑动,由于T形内板(1)的第一坡面(9)与L形外板(2)的第二坡面(12)贴合在一起,水平方向滑动将引起两侧L形外板(2)向外移动,间距增大,进而使得SMA螺栓(3)受拉伸长,如图8-9所示。T形内板(1)腹板上的长槽孔(8)避免SMA螺栓(3)削弱段(16)受到剪切。SMA螺栓(3)的轴力使得第一坡面(9)和第二坡面(12)之间存在法向接触力,进而产生摩擦力,且摩擦力大小随SMA螺栓轴力(3)改变。该阻尼器的耗能能力由两部分组成,即第一坡面(9)与第二坡面(12)之间的摩擦耗能和SMA螺栓(3)的滞回耗能。改变关键设计参数可以调整阻尼器的强度、刚度、变形能力和耗能能力。
进一步地,所述关键设计参数包括SMA螺栓(3)削弱段(16)的直径和长度、SMA螺栓(3)的数量和坡面倾角。地震结束后,SMA螺栓(3)的恢复力将使T形内板(1)与L形外板(2)回复至初始位置,实现阻尼器的自复位。
与现有技术相比,本发明的优点如下:
(1)本发明整体耗能能力由坡面之间的摩擦耗能和SMA螺栓的滞回耗能两部分组成,与仅采用摩擦耗能或仅采用SMA耗能的阻尼器相比耗能能力更强。
(2)本发明具有自复位的优点,消能减震的同时帮助减小结构残余变形,提高抗震韧性。
(3)本发明L形外板的长边外侧和T形内板的腹板两侧均加工有纵向坡面,地震引起的结构层间位移使T形内板和L形外板发生水平方向的相对移动,SMA螺栓受拉伸长,使变摩擦机制与SMA螺栓相结合。
(4)本发明L形外板短边上加工有槽孔,下连接螺栓安装在槽孔外侧,当T形内板和L形外板发生水平方向的相对移动时,两侧L形外板将向外移动。
(5)本发明T形内板的腹板上加工有横向的长槽孔,避免当阻尼器滑动时SMA螺栓削弱段受到剪切。
(6)本发明的强度、刚度、变形能力和耗能能力,可以通过改变关键设计参数进行调整。关键设计参数包括SMA螺栓削弱段的直径和长度、SMA螺栓的数量和坡面倾角。
附图说明
图1是阻尼器与结构连接示意图。
图2是阻尼器装配示意图。
图3是阻尼器的正视图、侧视图和仰视图。
图4是T形内板示意图。
图5是L形外板示意图。
图6是SMA螺栓示意图。
图7是垫块示意图。
图8是阻尼器变形示意图(轴测)。
图9是阻尼器变形示意图(仰视)。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
如图1-9所述,一种基于SMA的自复位墙式阻尼器,该阻尼器的施作方法如下:T形内板(1)、T形内板两侧的第一坡面(9)、长槽孔(8)和螺栓孔I(10)、L形外板(2)、L形外板(2)上的第二坡面(12)、螺栓孔II(11)、槽孔(13)、SMA螺栓(3)、SMA螺栓(3)上的螺纹段(14)、过渡段(15)、削弱段(16)、垫块(5)、垫块(5)上的螺栓孔III(17)、等均在工厂事先预制而成,而后运输至施工现场。
首先通过上连接螺栓(6)将T形内板(1)与上连接墙螺栓连接,之后将L形外板(2)安装至T形内板(1)两侧,使T形内板(1)上的第一坡面(9)和L形外板(2)上的第二坡面(12)完全贴合,通过下连接螺栓(7)将L形外板(2)与下连接墙螺栓连接。为防止坡面磨损和生锈,可根据实际情况在坡面之间涂抹润滑脂。将SMA螺栓(3)穿过L形外板(2)的螺栓孔III(11)和T形内板(1)的长槽孔(8),SMA螺栓(3)两侧安装垫块(5),之后通过螺母(4)将SMA螺栓(3)两端固定,施加预紧力至设计值。
Claims (6)
1.一种基于SMA的自复位墙式阻尼器,其特征在于,包括T形内板(1)、L形外板(2)、SMA螺栓(3)、螺母(4)、垫块(5)、上连接螺栓(6)和下连接螺栓(7);所述T形内板(1)腹板两侧加工有多个纵向连续坡面即第一坡面(9)和横向长槽孔(8);T形内板(1)翼缘两侧加工有螺栓孔I(10);L形外板(2)的长边外侧加工有多个纵向连续坡面(12)和螺栓孔II(11);L形外板的短边上加工有槽孔(13);T形内板(1)为一块,L形外板(2)为两块,两块L形外板(2)拼装在T形内板(1)两侧,T形内板(1)腹板两侧的第一坡面(9)与L形外板(2)长边外侧的第二坡面(12)相贴合;SMA螺栓(3)穿过两块L形外板(2)上的螺栓孔II(11)、T形内板(1)上的长槽孔(8)和垫块(5)上的螺栓孔III(17),两侧通过螺母(4)固定于L形外板(2)上。
2.根据权利要求1所述的一种基于SMA的自复位墙式阻尼器,其特征在于,所述SMA螺栓(3)由SMA棒材加工而成,SMA螺栓(3)上加工有螺纹段(14)、过渡段(15)和削弱段(16)。
3.根据权利要求1所述的一种基于SMA的自复位墙式阻尼器,其特征在于,所述垫块(5)上加工有螺栓孔III(17),调整垫块(5)高度可匹配不同削弱段(16)长度的SMA螺栓(3);基于SMA的自复位墙式阻尼器与结构墙式连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于SMA的自复位墙式阻尼器,其特征在于,所述上连接螺栓(6)穿过T形内板(1)翼缘两侧的螺栓孔I(10)与上连接墙螺栓连接,下连接螺栓(7)穿过L形板短边(2)上的槽孔(13)与下连接墙螺栓连接;下连接螺栓(7)安装于槽孔(13)外侧,其目的是螺栓连接的同时,允许两侧L形外板(2)向外移动。
5.根据权利要求1所述的一种基于SMA的自复位墙式阻尼器,其特征在于,当遭遇地震水平荷载,T形内板(1)将与L形外板(2)发生水平方向的相对滑动,由于T形内板(1)的第一坡面(9)与L形外板(2)的第二坡面(12)贴合在一起,水平方向滑动将引起两侧L形外板(2)向外移动,间距增大,进而使得SMA螺栓(3)受拉伸长;T形内板(1)腹板上的长槽孔(8)避免SMA螺栓(3)削弱段(16)受到剪切;SMA螺栓(3)的轴力使得第一坡面(9)和第二坡面(12)之间存在法向接触力,进而产生摩擦力,且摩擦力大小随SMA螺栓轴力(3)改变;基于SMA的自复位墙式阻尼器的耗能能力由两部分组成,即第一坡面(9)与第二坡面(12)之间的摩擦耗能和SMA螺栓(3)的滞回耗能;改变关键设计参数调整阻尼器的强度、刚度、变形能力和耗能能力。
6.根据权利要求5所述的一种基于SMA的自复位墙式阻尼器,其特征在于,所述关键设计参数包括SMA螺栓(3)削弱段(16)的直径和长度、SMA螺栓(3)的数量和坡面倾角;地震结束后,SMA螺栓(3)的恢复力将使T形内板(1)与L形外板(2)回复至初始位置,实现阻尼器的自复位。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202310048602.3A CN115961709A (zh) | 2023-01-31 | 2023-01-31 | 一种基于sma的自复位墙式阻尼器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202310048602.3A CN115961709A (zh) | 2023-01-31 | 2023-01-31 | 一种基于sma的自复位墙式阻尼器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN115961709A true CN115961709A (zh) | 2023-04-14 |
Family
ID=87354133
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202310048602.3A Withdrawn CN115961709A (zh) | 2023-01-31 | 2023-01-31 | 一种基于sma的自复位墙式阻尼器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN115961709A (zh) |
-
2023
- 2023-01-31 CN CN202310048602.3A patent/CN115961709A/zh not_active Withdrawn
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN112523376B (zh) | 利用齿轮放大位移及滑轮开启拉索的自复位复合耗能支撑 | |
CN109024960B (zh) | 一种sma自复位摩擦阻尼器 | |
CN106567457A (zh) | 一种用于建筑钢结构的耗能梁柱节点 | |
CN202544161U (zh) | 剪切弯曲组合型分阶段屈服软钢阻尼器 | |
CN111236447B (zh) | 一种抗震与抗连续倒塌框架梁柱连接节点 | |
CN114718204A (zh) | 一种柱间连接型自复位变摩擦阻尼器 | |
CN102635176A (zh) | 剪切弯曲组合型分阶段屈服软钢阻尼器 | |
CN111945921B (zh) | 一种分级耗能阻尼器 | |
CN217379951U (zh) | 墙式自复位滑动摩擦阻尼器 | |
US20220381310A1 (en) | Wave-shaped steel plate energy dissipation damper, and processing method and mounting method thereof | |
CN108643667B (zh) | 可多级减振及位移二次放大的装配式复合耗能钢梁柱结构 | |
CN114016791B (zh) | 一种金属摩擦双屈服点复合消能支撑 | |
CN203188399U (zh) | 利用钢板面内变形耗能的金属阻尼器 | |
CN111691566A (zh) | 一种双重耗能型阻尼器 | |
CN109403496B (zh) | 摩擦软钢复合阻尼器及其装配方法 | |
CN108385850B (zh) | 一种大变形减震消能器设计及其制作方法 | |
CN115961709A (zh) | 一种基于sma的自复位墙式阻尼器 | |
CN116104219A (zh) | 一种位移放大式自复位sma-粘弹性复合减振装置及方法 | |
CN110424252B (zh) | 一种装配式摩擦摆支座 | |
CN217734412U (zh) | 柱间连接型自复位变摩擦阻尼器 | |
CN116180925A (zh) | 一种装配式自复位粘弹性抗震韧性提升体系及方法 | |
CN105040852A (zh) | 预应力黏弹性阻尼器 | |
CN215630795U (zh) | 一种用于悬臂结构的复合型金属阻尼器 | |
CN110206186B (zh) | 一种可摩擦耗能的网架结构平板支座 | |
CN113073749A (zh) | 一种用于墙体竖缝的金属耗能器 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20230414 |