CN204898926U - 一种新型耗能减震装置mre-brb - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种新型耗能减震装置MRE-BRB，能够提高土木工程结构抗震、减震能力和抗灾性能，且参数可控，构造相对简单。本实用新型包括MRE-BRB主体结构、约束套筒和连接单元，连接单元设置在MRE-BRB主体结构两端，MRE-BRB主体结构包括BRB被动耗能元件和MRE参数可控元件，MRE参数可控元件设置在BRB被动耗能元件两端，MRE参数可控元件包括MRE材料层、绕组线圈和磁轭，MRE材料层设置在磁轭和连接单元之间，绕组线圈缠绕于磁轭上。本实用新型具有以下优点：1充分利用了MRE智能可控、响应迅速及BRB轴向小应变屈曲耗能工作机制，使该装置具有很好的参数可控性和滞回耗能能力；2试件制作简单方便。

Description

一种新型耗能减震装置MRE-BRB

技术领域

本实用新型是一种减震装置，尤其涉及一种用于土木工程结构减振（震）的装置。

背景技术

在众多荷载作用下，地震和风等作用被认为是造成土木工程结构损伤、失效的主要原因，全世界每年因此而造成的直接损失无比巨大，而造成的间接损失更是无法估量。我国作为一个地震多发国家亦是深受其害，特别是近年来地震灾害频发、沿海地区台风肆虐，给国家和人民生命财产造成了巨大损失。

因而，结构减震控制成为土木工程防灾减灾工作的重中之重。随着我国经济的发展及各行业领域的日益创新，结构防震减灾技术得到了飞速发展，从传统的单纯依靠结构构件损伤来抵御外界不利荷载作用及基础隔震措施，逐渐向被动耗能减振技术以及主动、半主动和智能控制技术发展。历经30余年的发展，土木工程结构的被动耗能减振、主动和半主动控制研究和应用取得了长足的进展，使得众多减振、控制装置在世界多幢高层建筑、电视塔及桥梁等大型结构的风振和地震反应控制中得到应用，并显示出了良好的抗风和抗震性能。其中，半主动控制技术将主动控制思想与被动控制策略完美结合，使之既能达到近乎主动控制的效果且控制过程稳定可靠，又兼顾实现节约控制能源的目的，故而成为目前结构振动控制领域性价比最高、最具应用前景的控制技术。然而，由于现有控制装置不同程度上存在着材料性能、构造设计方法及经济性等各方面问题，导致其无法在实际工程中得到普遍应用。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对上述现有技术的不足，提出一种新型耗能减震装置MRE-BRB，能够提高土木工程结构抗震、减震能力和抗灾性能，且参数可控，构造相对简单。

本实用新型的技术方案是这样实现的：一种新型耗能减震装置MRE-BRB，包括MRE-BRB主体结构、约束套筒和连接单元，连接单元设置在MRE-BRB主体结构两端，MRE-BRB主体结构包括BRB被动耗能元件和MRE参数可控元件，MRE参数可控元件设置在BRB被动耗能元件两端，MRE参数可控元件包括MRE材料层、绕组线圈和磁轭，MRE材料层设置在磁轭和连接单元之间，绕组线圈缠绕于磁轭上。

所述MRE材料层硫化于磁轭和连接单元之间。

所述BRB被动耗能元件的截面为十字形。

所述BRB被动耗能元件分为屈曲耗能段和非屈曲耗能段，非屈曲耗能段与MRE参数可控元件连接。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：（1）充分利用了MRE智能可控、响应迅速及BRB轴向小应变屈曲耗能工作机制，使该装置具有很好的参数可控性和滞回耗能能力；（2）试件制作简单方便。本实用新型可广泛地用于各种结构减震控制，特别是对振动响应有严格要求的土木工程结构抗风和抗震工程中。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的主视示意图。

图2为本实用新型的立体示意图。

图3为MRE-BRB主体机构的示意图。

图4为约束套筒的结构示意图。

图5为连接单元的结构示意图。

其中：1、MRE-BRB主体结构，2、约束套筒，3、连接单元，4、BRB被动耗能元件，5、MRE材料层，6、绕阻线圈，7、磁轭。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

被动耗能装置防屈曲支撑（BucklingRestrainedBrace缩写为BRB）在中、大震作用下，能以较小应变产生多波屈曲进而耗散地震能量，MRE（即MagnetorheologicalElastomers）是以小应变工作为主的新兴智能材料磁流变弹性体。

如图1~4所示，一种新型耗能减震装置MRE-BRB，包括MRE-BRB主体结构1、约束套筒2和连接单元3，连接单元3设置在MRE-BRB主体结构1两端，MRE-BRB主体结构1包括BRB被动耗能元件4和MRE参数可控元件，MRE参数可控元件设置在BRB被动耗能元件4两端，MRE参数可控元件包括MRE材料层5、绕组线圈6和磁轭7，MRE材料层5设置在磁轭7和连接单元3之间，绕组线圈6缠绕于磁轭7上。

所述MRE材料层5硫化于磁轭7和连接单元3之间。

其中，绕阻线圈6缠绕于磁轭7上，绕组线圈6通以电流使磁轭7与连接单元3之间产生磁场，为MRE参数可控元件工作提供必要的工作条件。

所述的BRB被动耗能元件4由屈曲耗能段和非屈曲段组成，截面形式为十字形；其中非屈曲段与MRE参数可控元件相连，连接处采用焊接亦或采用螺栓连接；约束套筒置2于BRB被动耗能元件4外部，为其提供有效约束。BRB被动耗能元件4截面为十字形，可以用更小的截面尺寸获得足够的屈曲刚度，具有更好的稳定性；并可在各向翼缘发生局部屈曲耗能。

使用的时候，本实用新型设于框架柱间、替代桁架杆件等结构部位。当结构因振动而发生变形时，本实用新型中的连接单元3与MRE-BRB主体结构产生相对错动，MRE材料层5发生剪切变形，通过实时调整电流大小而改变装置磁场强度，进而改变MRE参数可控元件的装置参数、对结构振动进行控制；同时，BRB被动耗能元件4在轴向力作用下，产生轴向变形或屈曲变形以耗散振动能量，轴向屈曲时约束套筒2对其提供必要约束，使其不发生整体屈曲。因此，当结构遭遇外部激励时，二者协调工作：MRE参数可控元件依据结构响应，通过实时改变装置电流大小来调节其剪切模量，从而改变装置参数对结构实施减震控制；而BRB元件芯材发生屈曲变形，以耗散输入结构的能量，发挥耗能减震的作用。

因此，本实用新型的减震耗能装置具有参数可控、性能优良及构造相对简单的优点。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种新型耗能减震装置MRE-BRB，其特征在于：包括MRE-BRB主体结构（1）、约束套筒（2）和连接单元（3），连接单元（3）设置在MRE-BRB主体结构（1）两端，MRE-BRB主体结构（1）包括BRB被动耗能元件（4）和MRE参数可控元件，MRE参数可控元件设置在BRB被动耗能元件（4）两端，MRE参数可控元件包括MRE材料层（5）、绕组线圈（6）和磁轭（7），MRE材料层（5）设置在磁轭（7）和连接单元（3）之间，绕组线圈（6）缠绕于磁轭（7）上。

2.根据权利要求1所述的新型耗能减震装置MRE-BRB，其特征在于：所述MRE材料层（5）硫化于磁轭（7）和连接单元（3）之间。

3.根据权利要求1所述的新型耗能减震装置MRE-BRB，其特征在于：所述BRB被动耗能元件（4）的截面为十字形。

4.根据权利要求1~3之一所述的新型耗能减震装置MRE-BRB，其特征在于：所述BRB被动耗能元件（4）分为屈曲耗能段和非屈曲耗能段，非屈曲耗能段与MRE参数可控元件连接。