CN208996242U - 防平面外失稳的对称一体式双缸粘滞阻尼器及应用结构 - Google Patents
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Abstract
一种防平面外失稳的对称一体式双缸粘滞阻尼器及应用结构，粘滞阻尼器包括阻尼器的对称型主缸、活塞和阻尼器导杆，主缸两侧分别设置有一个活塞腔，对称型主缸两侧的活塞腔相对独立，活塞固定安装在阻尼器导杆上，活塞设置在对称型主缸两侧的活塞腔内，每个活塞腔内分别设置有一个活塞，活塞上开设有粘滞阻尼液体通孔，活塞腔内设置有粘滞阻尼液体，阻尼器导杆外侧端上开设有铰接螺栓孔，阻尼器的对称型主缸中间位置处开设有连接孔。本实用新型通过在框架柱上增设支撑与粘滞阻尼器结构相连的方式，并对支撑的刚度附加一定的相对约束条件，增强粘滞阻尼器在大震和强风下的工作稳定性；阻尼器可以给节点提供更快速的阻尼恢复力，增强耗能能力。
Description
技术领域
本实用新型公开一种粘滞阻尼器，特别是一种防平面外失稳的对称一体式双缸粘滞阻尼器及应用结构。
背景技术
目前，粘滞阻尼器减震技术在建筑领域已经发展得很成熟了，也是建筑减隔震领域较成熟的一种技术，我国也存在多种粘滞阻尼器专利方案，如专利号为CN201320860523.4的“一种粘滞阻尼器”等。
现有技术中常规的粘滞阻尼器结构都是具有一个缸体，缸体内设有活塞，与活塞连接有导杆，缸体内设置有阻尼液体，使用时，将缸体和导杆分别连接在框架梁的斜对角位置，或者将粘滞阻尼器连接在框架梁内，或者通过人字形支撑将粘滞阻尼器与结构相连。当遇到地震或强风等情况，框架节点发生变形，挤压粘滞阻尼器，通过粘滞阻尼器做功，消耗掉地震或强风的能量，以维持其不发生变形或尽量少的发生变形，即防止平面外失稳情况的发生。
目前的单缸粘滞阻尼器由于结构特性的限制，技术上存在固有的缺陷：1、当其遇到罕遇地震和超强风荷载作用下，由于能量较大，粘滞阻尼器需要反复运动，并采用大行程阻尼器才能消耗掉输入能量，阻尼器行程较大的情况下，容易出现平面外失稳的情况，为解决上述问题，通常的做法是采用人字形支撑时增设橡胶支座，或者保证粘滞阻尼器与主体结构的连接件满足一定的刚度条件，但是其结构复杂，稳定性差；2、罕遇地震和超强台风作用下，采用传统单缸式阻尼器时需采用行程大导杆长的粘滞阻尼器，其提供的阻尼力恢复较慢，难以快速耗散输入能量。
发明内容
针对上述提到的现有技术中的粘滞阻尼器采用单缸结构，容易出现平面外失稳的情况，本实用新型提供一种防平面外失稳的对称一体式双缸粘滞阻尼器及应用结构，其采用对称双缸结构，当发生地震和超强风荷载的情况下，能够两端同时运动，做一次运动的时间更短，能更快地耗散地震动输入的能量，以防止平面外失稳情况的发生。
本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是：一种防平面外失稳的对称一体式双缸粘滞阻尼器，粘滞阻尼器包括阻尼器的对称型主缸、活塞和阻尼器导杆，对称型主缸两侧分别设置有一个活塞腔，对称型主缸两侧的活塞腔相对独立，活塞固定安装在阻尼器导杆上，活塞设置在对称型主缸两侧的活塞腔内，每个活塞腔内分别设置有一个活塞，活塞上开设有粘滞阻尼液体通孔，活塞腔内设置有粘滞阻尼液体，阻尼器导杆外侧端上开设有铰接螺栓孔，阻尼器的对称型主缸中间位置处开设有连接孔。
一种如上述的防平面外失稳的对称一体式双缸粘滞阻尼器的应用结构，应用结构包括如上述的对称一体式双缸粘滞阻尼器、防平面外失稳支撑和框架柱，对称一体式双缸粘滞阻尼器和防平面外失稳支撑分别固定安装在框架柱内，框架柱内部一角位置处固定安装有上侧节点板，与其相对的另一角处固定安装有下侧节点板，上侧节点板和下侧节点板呈对角设置，对称一体式双缸粘滞阻尼器斜向固定安装在框架柱内，对称一体式双缸粘滞阻尼器一端的铰接螺栓孔通过上侧铰接螺栓与上侧节点板固定安装在一起，对称一体式双缸粘滞阻尼器另一端的铰接螺栓孔通过下侧铰接螺栓与下侧节点板固定安装在一起，防平面外失稳支撑固定安装在框架柱内，防平面外失稳支撑安装在框架柱相对的两条边中间位置，防平面外失稳支撑中间位置也设有连接孔，防平面外失稳支撑中间位置的连接孔通过高强螺栓与对称一体式双缸粘滞阻尼器的连接孔连接在一起。
本实用新型解决其技术问题采用的技术方案进一步还包括：
所述的活塞上的粘滞阻尼液体通孔处安装有调节阀。
所述的活塞上开设有一个以上的粘滞阻尼液体通孔，每个粘滞阻尼液体通孔处安装有一个调节阀。
所述的阻尼器导杆内侧端固定设置有导杆防撞头，导杆防撞头呈半球形。
所述的阻尼器的对称型主缸内的单侧活塞腔分为主腔和副腔，主腔和副腔之间通过分隔板分隔开，导杆防撞头设置在副腔内，活塞和粘滞阻尼液体设置在主腔内。
所述的阻尼器的对称型主缸两侧的导杆位于同一直线上。
所述的防平面外失稳支撑采用槽钢。
所述的槽钢的截面刚度Kz≥(12π/T)Cd，其中，Kz为防平面外失稳支撑的刚度，T为建筑结构的基本自振周期，Cd为阻尼器的粘滞阻尼系数。
所述的框架柱的一条边上固定安装有右侧柱节点板，与之相对的边上固定安装有左侧柱节点板，防平面外失稳支撑一端通过高强螺栓固定安装在右侧柱节点板上，另一端通过高强螺栓固定安装在左侧柱节点板上。
本实用新型的有益效果是：本实用新型为一种串联一体式粘滞阻尼器及应用结构，(1)首先，同时通过在框架柱上增设支撑与实用新型的串联一体式粘滞阻尼器结构相连的方式，并对支撑的刚度附加一定的相对约束条件，保证支撑对粘滞阻尼器主缸约束作用，保证粘滞阻尼器在罕遇地震和超强台风作用下的正常工作，增强粘滞阻尼器在大震和强风下的工作稳定性。(2)通过该阻尼器串联双缸的形式来缩短粘滞阻尼器中导杆的行程，使得在罕遇地震和超强风荷载作用下，节点变形速度形同情况下，阻尼器可以给节点提供更快速的阻尼恢复力，增强耗能能力。
下面将结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。
附图说明
图1为本实用新型的对称一体式双缸粘滞阻尼器构造示意图。
图2为本实用新型的对称一体式双缸粘滞阻尼器的主缸构造示意图。
图3为本实用新型的对称一体式双缸粘滞阻尼器的导杆构造示意图。
图4为本实用新型的防平面外失稳支撑的主视构造示意图。
图5为本实用新型的防平面外失稳支撑的切面构造示意图。
图6为本实用新型对称一体式双缸粘滞阻尼器及防平面外失稳支撑与主体结构连接共同工作的示意图(即应用结构示意图)。
图中，1-对称一体式双缸粘滞阻尼器，2-防平面外失稳支撑，3-阻尼器和支撑相连的高强螺栓，4-右侧柱节点板，5-左侧柱节点板，6-上侧节点板，7-上侧铰接螺栓，8-下侧节点板，9-下侧铰接螺栓，10-铰接螺栓孔，11-阻尼器的导杆，12-粘滞阻尼液体，13-调节阀，14-活塞，15-导杆防撞头，16-阻尼器和支撑连接孔，17-高强螺栓，18-普通槽钢，19-槽钢上翼缘，20-槽钢下翼缘，21-阻尼器的对称型主缸。
具体实施方式
本实施例为本实用新型优选实施方式，其他凡其原理和基本结构与本实施例相同或近似的，均在本实用新型保护范围之内。
本实用新型主要为一种防平面外失稳的对称一体式双缸粘滞阻尼器，请结合参看附图1、附图2和附图3，粘滞阻尼器主要包括阻尼器的对称型主缸21、活塞14和阻尼器导杆11，对称型主缸21两侧分别设置有一个活塞腔，对称型主缸21两侧的活塞腔相对独立，活塞14固定安装在阻尼器导杆11上，活塞14设置在对称型主缸21两侧的活塞腔内，每个活塞腔内分别设置有一个活塞14，活塞14上开设有粘滞阻尼液体通孔，活塞腔内设置有粘滞阻尼液体12。
本实施例中，在活塞14上的粘滞阻尼液体通孔处安装有调节阀13，可通过调整调节阀13，来调节粘滞阻尼液体通过粘滞阻尼液体通孔的速度，进而调整本实用新型的阻尼强度。本实施例中，每个活塞14上开设有一个以上的粘滞阻尼液体通孔，每个粘滞阻尼液体通孔处安装有一个调节阀13。
本实施例中，阻尼器导杆11内侧端(位于对称型主缸21内一端)固定设置有导杆防撞头15，导杆防撞头15呈半球形，当其撞到对称型主缸21内侧底部时，可防止二者撞击过于猛烈而损坏。阻尼器导杆11外侧端(位于对称型主缸21外一端)上开设有铰接螺栓孔10，用于连接铰接螺栓，通过铰接螺栓将本实用新型固定安装在框架柱内。
本实施例中，阻尼器的对称型主缸21内的活塞腔分为主腔和副腔，主腔和副腔之间通过分隔板(图中未标出)分隔开，导杆防撞头15设置在副腔(副腔内不设置)内，活塞14和粘滞阻尼液体12设置在主腔内。主腔和副腔之间的分隔板上开设有通孔，通孔直径与阻尼器导杆11直径相吻合，可使主腔和副腔之间相对密封。
阻尼器的对称型主缸21中间位置处开设有阻尼器和支撑连接孔16，通过连接孔16可将阻尼器和支撑固定连接在一起。
本实用新型同时还保护一种采用上述防平面外失稳的对称一体式双缸粘滞阻尼器的应用结构，请参看附图6，其主要包括对称一体式双缸粘滞阻尼器1和防平面外失稳支撑2，对称一体式双缸粘滞阻尼器1和防平面外失稳支撑2分别固定安装在框架柱(此为建筑物主结构)内，本实施例中，框架柱截面呈方形，其一角处固定安装有上侧节点板6，与其相对的另一角处固定安装有下侧节点板8，上侧节点板6和下侧节点板8呈对角设置，对称一体式双缸粘滞阻尼器1斜向固定安装在框架柱内，对称一体式双缸粘滞阻尼器1一端的铰接螺栓孔10通过上侧铰接螺栓7与上侧节点板6固定安装在一起，对称一体式双缸粘滞阻尼器1另一端的铰接螺栓孔10通过下侧铰接螺栓9与下侧节点板8固定安装在一起，防平面外失稳支撑2固定安装在框架柱内，请参看附图4和附图5，本实施例中，防平面外失稳支撑2采用横截面呈“U”形的槽钢，防平面外失稳支撑2安装在框架柱相对的两条边中间位置，框架柱的一条边上固定安装有右侧柱节点板4，与之相对的边上固定安装有左侧柱节点板5，防平面外失稳支撑2一端通过高强螺栓17固定安装在右侧柱节点板4上，另一端通过高强螺栓17固定安装在左侧柱节点板5上，防平面外失稳支撑2中间位置也开设有连接孔16，防平面外失稳支撑2中间位置的连接孔通过高强螺栓3与对称一体式双缸粘滞阻尼器1的连接孔16连接在一起。
本实用新型的工作原理是当建筑物结构节点发生变形(位移、速度或者加速度)，由于本实用新型中的粘滞阻尼器属于位移型阻尼器，所以主要是建筑物结构节点发生位移或者速度，位移和速度通过固定在框架节点上的导杆连接件传递给粘滞阻尼器导杆11，导杆11在充满粘滞液体12的缸体21中做活塞运动，做功耗散地震或者风荷载输入的能量，来达到结构减震的目的，从而提高建筑物结构的抗震性能，保护主体结构。
本实用新型中的防平面外失稳支撑，是在通过高强螺栓3与对称一体式双缸粘滞阻尼器连接在一起，同时通过右侧柱节点板4和左侧柱节点板5固定在框架柱中部，固定在框架柱截面中部的原因是大量建筑结构试验表明：框架柱变形时，柱子反弯点通常位于框架柱中部附近，此外，构成防平面外失稳支撑的槽型钢板18的截面刚度(相对于本实用新型的粘滞阻尼器1来说)不小于公式1规定的刚度，来保证对称一体式双缸粘滞阻尼器1中部节点尽量不产生较大位移，同时防止粘滞阻尼器1出现平面外失稳现象。本实施例中，防平面外失稳支撑使用Q345普通槽钢。
防平面外失稳支撑的槽型钢板刚度公式：Kz≥(12π/T)Cd(公式1)
其中Kz为防平面外失稳支撑的刚度，T为建筑结构的基本自振周期，Cd为阻尼器的粘滞阻尼系数。
本实用新型中的阻尼器叫粘滞液体阻尼器，但是从另一个维度(力学维度)来讲，也叫速度型阻尼器，它提供给结构的阻尼力是与导杆在缸体内运动速度有关的。公式如下：F＝CVα，其中，F为阻尼器提供的阻尼器力，C是与阻尼器中装的阻尼液体特性等综合因素有关，V是阻尼器中导杆的速度，α为阻尼器速度指数,当导杆和缸体两端与框架节点连在一起的时候，就是节点自身在地震作用下的速度。当阻尼器的导杆总行程相等，即在本实用新型与单杆阻尼器运动速度一致且其他参数相同时，本实用新型中的阻尼器在一个周期下，做一次运动的时间更短，能更快地耗散地震动输入的能量。
本实用新型为一种串联一体式粘滞阻尼器及应用结构，(1)首先，同时通过在框架柱上增设支撑与实用新型的串联一体式粘滞阻尼器结构相连的方式，并对支撑的刚度附加一定的相对约束条件，保证支撑对粘滞阻尼器主缸约束作用，保证粘滞阻尼器在罕遇地震和超强台风作用下的正常工作，增强粘滞阻尼器在大震和强风下的工作稳定性。(2)通过该阻尼器串联双缸的形式来缩短粘滞阻尼器中导杆的行程，使得在罕遇地震和超强风荷载作用下，节点变形速度相同且其他参数一致情况下，阻尼器可以给节点提供更快速的阻尼恢复力，增强耗能能力。
Claims (10)
1.一种防平面外失稳的对称一体式双缸粘滞阻尼器，其特征是：所述的粘滞阻尼器包括阻尼器的对称型主缸、活塞和阻尼器导杆，对称型主缸两侧分别设置有一个活塞腔，对称型主缸两侧的活塞腔相对独立，活塞固定安装在阻尼器导杆上，活塞设置在对称型主缸两侧的活塞腔内，每个活塞腔内分别设置有一个活塞，活塞上开设有粘滞阻尼液体通孔，活塞腔内设置有粘滞阻尼液体，阻尼器导杆外侧端上开设有铰接螺栓孔，阻尼器的对称型主缸中间位置处开设有连接孔。
2.根据权利要求1所述的防平面外失稳的对称一体式双缸粘滞阻尼器，其特征是：所述的活塞上的粘滞阻尼液体通孔处安装有调节阀。
3.根据权利要求2所述的防平面外失稳的对称一体式双缸粘滞阻尼器，其特征是：所述的活塞上开设有一个以上的粘滞阻尼液体通孔，每个粘滞阻尼液体通孔处安装有一个调节阀。
4.根据权利要求1所述的防平面外失稳的对称一体式双缸粘滞阻尼器，其特征是：所述的阻尼器导杆内侧端固定设置有导杆防撞头，导杆防撞头呈半球形。
5.根据权利要求1所述的防平面外失稳的对称一体式双缸粘滞阻尼器，其特征是：所述的阻尼器的对称型主缸内的单侧活塞腔分为主腔和副腔，主腔和副腔之间通过分隔板分隔开，导杆防撞头设置在副腔内，活塞和粘滞阻尼液体设置在主腔内。
6.根据权利要求1所述的防平面外失稳的对称一体式双缸粘滞阻尼器，其特征是：所述的阻尼器的对称型主缸两侧的导杆位于同一直线上。
7.一种如权利要求1至6中任意一项所述的防平面外失稳的对称一体式双缸粘滞阻尼器的应用结构，其特征是：所述的应用结构包括如权利要求1至6中任意一项所述的对称一体式双缸粘滞阻尼器、防平面外失稳支撑和框架柱，对称一体式双缸粘滞阻尼器和防平面外失稳支撑分别固定安装在框架柱内，框架柱内部一角位置处固定安装有上侧节点板，与其相对的另一角处固定安装有下侧节点板，上侧节点板和下侧节点板呈对角设置，对称一体式双缸粘滞阻尼器斜向固定安装在框架柱内，对称一体式双缸粘滞阻尼器一端的铰接螺栓孔通过上侧铰接螺栓与上侧节点板固定安装在一起，对称一体式双缸粘滞阻尼器另一端的铰接螺栓孔通过下侧铰接螺栓与下侧节点板固定安装在一起，防平面外失稳支撑固定安装在框架柱内，防平面外失稳支撑安装在框架柱相对的两条边中间位置，防平面外失稳支撑中间位置也设有连接孔，防平面外失稳支撑中间位置的连接孔通过高强螺栓与对称一体式双缸粘滞阻尼器的连接孔连接在一起。
8.根据权利要求7所述的应用结构，其特征是：所述的防平面外失稳支撑采用槽钢。
9.根据权利要求8所述的应用结构，其特征是：所述的槽钢的截面刚度Kz≥(12π/T)Cd，其中，Kz为防平面外失稳支撑的刚度，T为建筑结构的基本自振周期，Cd为阻尼器的粘滞阻尼系数。
10.根据权利要求7所述的应用结构，其特征是：所述的框架柱的一条边上固定安装有右侧柱节点板，与之相对的边上固定安装有左侧柱节点板，防平面外失稳支撑一端通过高强螺栓固定安装在右侧柱节点板上，另一端通过高强螺栓固定安装在左侧柱节点板上。
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