CN204252312U - 一种机能分离型圆环软钢阻尼器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种机能分离型圆环软钢阻尼器，属于土木结构振动控制领域，其包括圆环减振组、阻尼器支架、肋板、高强螺栓等。圆环减振组由减振圆环，插槽板、缓冲连杆组成，表面摩擦系数大的缓冲连杆与各减振圆环的插槽板相连组成减振组。阻尼器支架为长方体，外侧安装4个极软钢肋板，采用摩擦系数较大的高强螺栓连接，肋板的减振作用与阻尼器主体的减振互不影响，实现机能分离。在风、地震等外界荷载作用下，该阻尼器一方面采用圆环减振组具有各向减振性，使阻尼器在任意方向具有相近、稳定的耐久性和耗能能力，减缓强度和刚度退化，降低退化幅度，另一方面引入肋板系统，保证其足够的强度和肋板系数，有效减少剪切面板的应变集中，同时利用极软钢材料，显著提高阻尼器的变形能力，从而增强阻尼器的耗能能力。

Description

一种机能分离型圆环软钢阻尼器

技术领域

本实用新型属于土木工程领域，具体为一种固定在摩擦摆支座上，通过减振圆环和肋板的变形耗能提供阻尼的机能分离型圆环软钢阻尼器，可以应用于土木结构（包括高层建筑、高耸结构和桥梁结构等）振动控制领域。

背景技术

近年来，低屈服点钢（软钢）越来越广泛的应用与地震抗震工程。其中，由于低屈服点钢具有变性能力大、低屈服强度以及较好的低周疲劳特性等优点，极低屈服点钢材尤其适合抗震阻尼器的设计与应用。软钢阻尼器普遍具有易加工，构造简单，造价低廉，力学模型明确，钢板在反复循环荷载作用下依然具有稳定的滞回特性，维护费用低，便于更换的优点，但是传统的软钢阻尼器也带有初始刚度较小，承载能力低的缺陷。

在近年出现的众多形式的阻尼器中，圆环形状的阻尼器单位组队能容量和平均单循环能容量均很大，其耐久性和耗能能力随塑性变形的增大而减小，且强度和刚度退化较慢，退化幅度较小，耗能能力极强，工作性能稳定，是一种比较理想的阻尼器模型；而利用剪切面板设计软钢阻尼器是另外一种广泛采用的方法，然而，由于受肋板材料性能的影响，传统剪切型阻尼器的剪切变性能力（水平位移/高度）一般都不超过20%。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种机能分离型圆环软钢阻尼器，该装置结合圆环阻尼器和肋板系统的各自优点，并加以改进，即采用若干减振圆环平行放置，通过表面摩擦系数较大的缓冲连杆连接组成减振圆环组，该减振圆环组在荷载作用下变形不受方向的约束，对任意方向的振动均有减振耗能作用，另一方面，在阻尼器支架外侧采用肋板系统，发挥极软钢的大变形能力与低屈服强度，提高水平方向的变形耗能能力，并且可与减振圆环组协调变形。振动能量主要通过减振圆环组和肋板系统的耗能变形耗散，且阻尼器在变形过程中缓冲连杆与插槽板的摩擦力也能耗散一部分振动能量。减振圆环组通过缓冲连杆，肋板通过高强螺栓承载阻尼器的竖向荷载，减振圆环组和阻尼器支架可以承载水平与竖向荷载。

为了实现上述目的，本实用新型采取如下技术方案。

本实用新型提出的一种机能分离型圆环软钢阻尼器，包括：减振圆环组1、阻尼器支架2、肋板3和高强螺栓4，其中：圆环减振组1由若干个减振圆环5、插槽板6和缓冲连杆7组成，每个减振圆环5具有位置对称的四个插槽板6，缓冲连杆依次穿过竖直方向布置的减振圆环5上的插槽板6，将若干个减振圆环5连接起来；所述缓冲连杆7通过高强螺栓4与阻尼器支架2内侧连接；四个肋板3相互平行竖向放置于阻尼器支架2外侧，并通过高强螺栓4连接。

本实用新型中，所述减振圆环5的面积大小应保证缓冲连杆7能将阻尼器支架1和各插槽板6正常连接，缓冲连杆7采用摩擦系数大的粗面软钢。

本实用新型中，所述肋板采用极软钢肋板，其最大变形能力为55%，延伸率为60%，极限强度保证是普通钢SS400的1/2及以上。

本实用新型中，所述缓冲连杆7采用粗面软钢，且可在表面涂摩擦材料，摩擦材料为聚四氟乙烯（PTPF）,以增加连杆与减振圆环间的摩擦力，提高整体性。

本实用新型中，所述减振圆环5的直径为阻尼器支架2上下间距的90%-95%，其面积大小应保证缓冲连杆能将阻尼器支架和各插槽板正常连接，且插槽板边缘不得高于阻尼器支架。

本实用新型是一种机能分离型圆环软钢阻尼器,外观为长方体，外形规整，主体为减振圆环组和肋板系统，便于安装，可以提高空间利用率，同时结合了圆环阻尼器和肋板系统的优点，使两个系统的变形耗能和恢复能够协调进行，相互促进，并进行了改进开发，形成一种安装方便、价格低廉、耗能能力好、耐久性优良的新型阻尼器，具有重大的工程意义。

本实用新型的效果是：减振圆环组和肋板的耗能变形由阻尼器支架相对位置的变化来激发，减振圆环组和肋板能彼此促进另一方的耗能变形和变形恢复。减振圆环组在任意荷载作用下可以提供沿荷载方向的耗能变形，所以该阻尼器对水平任意方向的振动都有减振效果，提高耗能效率。本实用新型中肋板采用极软钢，提高耗能变性能力，同时保证其足够的强度和较大肋板系数(沿受力方向压缩前与压缩后的长度之比)，有效减小剪切面板的应力集中效应。本实用新型采用粗面缓冲连杆，表面可涂摩擦材料，增大连杆与减振圆环，阻尼器支架的摩擦力，耗散振动能量同时提高装置整体稳定性。本实用新型外形规整，便于安装，且构造简易，通过减振圆环组与肋板系统的耗能变形与缓冲连杆的摩擦力耗散能量，降低了传统阻尼器的造价，适用性和经济性更强。

附图说明

图1为一种机能分离型圆环软钢阻尼器的正立面示意图；

图2为一种机能分离型圆环软钢阻尼器的侧立面示意图；

图3为一种机能分离型圆环软钢阻尼器的平面示意图；

图4为一种圆环减振组的立面示意图；

图中标号：1-圆环减振组，2-阻尼器支架，3-肋板，4-高强螺栓，5-减振圆环、6-插槽板，7-缓冲连杆。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

实施例1：如图1－图4圆环减振组1、阻尼器支架2、肋板3、高强螺栓4，圆环减振组1由减振圆环5、插槽板6和缓冲连杆7组成。多个减振圆环5按照竖直方向布置，每个减振圆环5通过四个插槽板6，与缓冲连杆7连接。其作用机理结合了圆环阻尼器和肋板系统的特点，利用软钢的变形能力强，屈服强度低的特点，提高该软钢阻尼器的变形耗能能力。其特征在于：减振圆环组1内包括多个平行放置的材料为软钢的减振圆环5，缓冲连杆7通过插槽板6将各减振圆环5连接，其采用粗面钢材，表面可涂摩擦材料如聚四氟乙烯(PTFE)，使得作用在阻尼器支架2的荷载能更有效的传递至减振圆环组1。同时在阻尼器支架2外侧设置多个相互平行的肋板3，材料采用极软钢（屈服强度大约为100N*mm²）,通过高强螺栓4与阻尼器支架2紧密连接，在任意荷载作用下，一方面缓冲连杆7通过摩擦将荷载传递至减振圆环5使其沿荷载方向变形，使得耗能变形最大化，同时缓冲连杆7上的摩擦力可消耗一部分能量；另一方面，肋板3沿水平方向变形耗能，采用极软钢材料获得更大的变性能力，且保证足够的刚度和较大的肋板系数（沿长度方向压缩，肋板的压缩前长度与压缩后长度之比），有效减小剪切面板的应力集中效应，由于阻尼器具有较好整体性，肋板3变形使得减振圆环5继续变形，进一步发挥其耗能能力。荷载结束后，减振圆环形变恢复，同时带动肋板恢复形变。另外减振圆环组1通过缓冲连杆3，肋板3通过高强螺栓4承载阻尼器的竖向荷载，减振圆环组1和阻尼器支架2可以承载水平与竖向荷载。

阻尼器采用的圆环减振组由若干减振圆环平行放置组成，圆环的直径为阻尼器支架上下间距的90%-95%，使得面积大小应保证缓冲连杆能将阻尼器支架和各插槽板正常连接，且插槽板边缘不得高于阻尼器支架，缓冲连杆应采用摩擦系数大的粗面软钢，并可在表面涂以摩擦材料诸如聚四氟乙烯。另一方面的极软钢肋板的最大变性能力55%，延伸率为60%左右，极限强度保证是普通钢SS400的1/2及以上。

Claims (5)

1.一种机能分离型圆环软钢阻尼器，包括：减振圆环组(1)、阻尼器支架(2)、肋板(3)和高强螺栓(4)，其特征在于：圆环减振组(1)由若干个减振圆环(5)、插槽板(6)和缓冲连杆(7)组成，每个减振圆环(5)具有位置对称的四个插槽板(6)，缓冲连杆依次穿过竖直方向布置的减振圆环(5)上的插槽板(6)，将若干个减振圆环(5)连接起来；所述缓冲连杆(7)通过高强螺栓(4)与阻尼器支架(2)内侧连接；四个肋板(3)相互平行竖向放置于阻尼器支架(2)外侧，并通过高强螺栓(4)连接。

2.根据权利要求1所述的一种机能分离型圆环软钢阻尼器，其特征在于所述减振圆环(5)的面积大小应保证缓冲连杆(7)能将阻尼器支架(1)和各插槽板(6)正常连接，缓冲连杆(7)采用摩擦系数大的粗面软钢。

3.根据权利要求1所述的一种机能分离型圆环软钢阻尼器，其特征在于所述肋板(3)采用极软钢肋板，其最大变形能力为55%，延伸率为60%，极限强度保证是普通钢SS400的1/2及以上。

4.根据权利要求1所述的一种机能分离型圆环软钢阻尼器，其特征在于所述缓冲连杆(7)采用粗面软钢，且可在表面涂摩擦材料，摩擦材料为聚四氟乙烯。

5.根据权利要求1所述的一种机能分离型圆环软钢阻尼器，其特征在于所述减振圆环(5)的直径为阻尼器支架(2)上下间距的90%-95%，其面积大小应保证缓冲连杆能将阻尼器支架和各插槽板正常连接，且插槽板边缘不得高于阻尼器支架。