CN212957065U - 一种u型剪切变刚度阻尼器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种U型剪切变刚度阻尼器，其包括两块连接板(1)、多块U型板(2)、第一稳定板(3)、刚度调节棒(4)、多块第二稳定板(5)和耗能块(6)，两块连接板(1)相平行地上下间隔设置，U型板(2)两侧壁水平地支撑于两块连接板(1)之间，多块第二稳定板(5)竖直地支撑于U型板(2)的两侧壁之间，第二稳定板(5)之间形成容纳耗能块(6)的空间，第一稳定板(3)支撑于耗能块(6)之中，刚度调节棒(4)支撑于U型板(2)和耗能块(6)之间。该U型剪切变刚度阻尼器的刚度和承载力易于调节，可以实现阻尼器的自复位功能，阻尼器的疲劳性能优异，阻尼器初始刚度大、屈服位移小，滞回曲线饱满。

Description

一种U型剪切变刚度阻尼器

技术领域

本实用新型涉及阻尼器技术领域，具体涉及一种U型剪切变刚度阻尼器。

背景技术

在地震作用下，结构会受到水平冲击荷载。由于地震作用时间通常比较短，为20～200s左右；地震作用水平力大，可能达到重力加速度的0.1～1.5倍。在该短时突加的往复荷载作用下，结构会发生较大的往复变形。在传统结构中，作用在主体结构上的地震力和地震能量，通常需要由结构的水平和竖向构件承担。这其中有很多构件在抗侧力的同时，也是结构的抗重力构件。地震导致这些构件的损伤，将会给结构的抗重力性能造成极大削弱，甚至导致重力下的倒塌。

消能减震技术主要是理清结构的抗重力构件和抗侧力构件的关系。通过合理设置抗重力体系和抗侧力体系，在保证抗重力体系稳定承载的情况下，将抗侧力体系中部分构件设置为可耗能构件。在地震来临时，耗能构件率先发生屈服耗能，保护其余构件的稳定和安全。该部分耗能构件应当具有屈服点低、延性好、保证率高的特点。通常将这部分耗能构件称为阻尼器，或抗震阻尼器。

根据阻尼器的耗能原理的不同，材料的不同，可以分为金属阻尼器、摩擦阻尼器、粘滞阻尼器、粘弹性阻尼器和电涡流阻尼器等。其中金属阻尼器是指通过阻尼器中金属耗能件发生塑性滞回变形，消耗能量的阻尼器。金属阻尼器是目前应用最为广泛的一种阻尼器，具有耐久性好、稳定性高、耐高温、经济性好等优势。

但金属阻尼器的难点在于阻尼器的性能严重受金属材料性能的制约，如何保证阻尼器金属能够有序稳定地进行耗能以及实现最有利的滞回曲线是阻尼器设计中的关键。目前的金属阻尼器存在下列一些缺陷：

1.疲劳次数有限、大变形和超大变形下阻尼器延性能力不足。

2.阻尼器的滞回曲线调节困难。

3.阻尼器的初始刚度通常偏小，滞回耗能晚。

实用新型内容

为此，本实用新型提供一种U型剪切变刚度阻尼器，以解决现有技术中阻尼器疲劳次数有限、滞回曲线调节困难、初始刚度偏小和滞回耗能晚的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

本实用新型提供一种U型剪切变刚度阻尼器，所述U型剪切变刚度阻尼器包括两块连接板、多块U型板、第一稳定板、刚度调节棒、多块第二稳定板和耗能块，两块连接板相平行地上下间隔设置，所述U型板两侧壁水平地支撑于两块连接板之间，多块所述第二稳定板竖直地支撑于所述U型板的两侧壁之间，所述第二稳定板之间形成容纳所述耗能块的空间，所述第一稳定板支撑于耗能块之中，所述刚度调节棒支撑于U型板和耗能块之间。

进一步地，所述U型板为两块且弧形段相向或相背设置，所述第二稳定板为四块且两两支撑于一块U型板的内部，所述第一稳定板为两块且分别支撑于一块U型板的第二稳定板之间，所述耗能块容纳于第二稳定板、U型板和第一稳定板所围成的空间中，所述刚度调节棒穿过两块U型板且支撑于不同U型板的第二稳定板之间。

进一步地，所述U型板为两块且弧形段相背设置，所述第二稳定板为两块且分别支撑于一块U型板的内部，所述第一稳定板为纵截面为十字的第一十字板，所述第一十字板的上下两端抵顶U型板，所述第一十字板的左右两端抵顶第二稳定板，所述耗能块容纳于第二稳定板、U型板和第一稳定板所围成的空间中，所述刚度调节棒支撑于一个U型板的弧形段和该U型板的第二稳定板之间。

进一步地，所述U型板为两组，每组包括两个弧形段相背或相向设置的U型板，其中一组U型板位于另一组U型板的上方，所述第二稳定板为四块且分别支撑于一块U型板的内部，所述第一稳定板为纵截面为十字的第二十字板，所述第二十字板的上下两端抵顶所述一组U型板的上侧壁和所述另一组U型板的下侧壁，所述第二十字板的左右两端水平地抵顶所述一组U型板的下侧壁和所述另一组U型板的上侧壁，所述耗能块容纳于第二稳定板、U型板和第一稳定板所围成的空间中，所述刚度调节棒倾斜地支撑于所述第二十字板的中心、以及第二稳定板与U型板相交处之间。

进一步地，所述U型板和耗能块的材料为阻尼器用钢材，所述刚度调节棒为铅芯、弹簧、钢绞线、高强钢筋或冷热处理钢棒。

本实用新型具有如下优点：

1.本实用新型的U型剪切变刚度阻尼器具有刚度可调、滞回性能可调的特点，可以实现阻尼器自复位(提供屈服后复位刚度)、屈服后刚度二次强化、以及双旗型滞回曲线等耗能需求。

2.本实用新型的U型剪切变刚度阻尼器，具备远超出普通金属变形型阻尼器的变形允许值，大变形下金属耗能稳定、性能突出。

3.本实用新型的U型剪切变刚度阻尼器，应用空间广泛，可以用于框架结构层间、结构隔震层、伸臂桁架处、剪力墙连梁位置等。

4.本实用新型的U型剪切变刚度阻尼器加工方便、易于组装，可以实现工厂快速化生产。

5.本实用新型的U型剪切变刚度阻尼器耐候性好，在高温和低温条件下工作性能稳定，在易腐蚀环境中易于维护保养。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式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示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

图1为本实用新型实施例2提供的U型剪切变刚度阻尼器的结构示意图；

图2为图1中A-A示意图；

图3为本实用新型实施例3提供的U型剪切变刚度阻尼器的结构示意图；

图4为图3中B-B示意图；

图5为本实用新型实施例4提供的U型剪切变刚度阻尼器的结构示意图；

图6为图5中C-C示意图；

图7为典型金属滞回曲线；

图8为自复位型滞回曲线；

图9为二次强化型滞回曲线；

图10为双旗型滞回曲线；

图11为本实用新型U型剪切变刚度阻尼器应用于支撑式结构层间的示意图；

图12为本实用新型U型剪切变刚度阻尼器应用于墙墩式结构层间的示意图；

图13为本实用新型U型剪切变刚度阻尼器应用于连梁位置的示意图；

图14为本实用新型U型剪切变刚度阻尼器应用于伸臂位置的示意图；

图15为本实用新型U型剪切变刚度阻尼器应用于隔震结构的示意图

图中：

1 连接板 2 U型板 3 第一稳定板

4 刚度调节棒 5 第二稳定板 6 耗能块

100 阻尼器 200 剪力墙连梁 300 隔震支座

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效，显然，所描述的实施例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做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。

实施例1

如图1-6所示，本实施例提供一种U型剪切变刚度阻尼器，所述U型剪切变刚度阻尼器包括两块连接板1、多块U型板2(垂直长度方向的横截面为U型)、第一稳定板3、刚度调节棒4、多块第二稳定板5和耗能块6，两块连接板1相平行地上下间隔设置，所述U型板2两侧壁水平地支撑于两块连接板1之间，多块所述第二稳定板5竖直地支撑于所述U型板2的两侧壁之间，所述第二稳定板5之间形成容纳所述耗能块6的空间，所述第一稳定板3支撑于耗能块6之中，所述刚度调节棒4支撑于U型板2和耗能块6之间。

本实施例提供的U型剪切变刚度阻尼器的刚度和承载力易于调节，通过适当设计可以实现阻尼器的自复位功能，阻尼器在大变形和超大变形下塑性变形能力优良；阻尼器的疲劳性能优异，阻尼器初始刚度大、屈服位移小，滞回曲线饱满，能够消耗地震能量，应用于结构减隔震技术领域。具体而言：

本实施例合理地组合U型板2(作为U型金属耗能件)、耗能块6(作为剪切核心耗能件)、第一稳定板3和第二稳定板5(作为其它稳定部件)，使得在上下连接板错动过程中，耗能件能够稳定、有序地进入塑性耗能状态。通过合理设计保证耗能过程中，金属耗能件的塑性耗能均匀发生，不出现局部撕裂和碰撞。

本实施例合理地配置金属耗能件使之实现在超大变形下，构件刚度稳定，上下连接板不突出。经过合理设计，阻尼器水平变形的刚度、屈服力、屈服后刚度、竖向承压能力、刚度，均为可控设计。

本实施例合理地设置刚度调节棒4，刚度调节棒4根据性能需要不同有不同调整方案。通过刚度调节钢棒4(例如旋转铅芯、弹簧、钢绞线、高强钢筋或冷热处理钢棒作为刚度调节钢棒)可以实现阻尼器自复位(提供屈服后复位刚度)、屈服后刚度二次强化、以及双旗型滞回曲线(1、3象限滞回耗能，2、4象限曲线收拢)等耗能需求，典型金属滞回曲线如图7所示，通过调整刚度调节钢棒4所实现的自复位、二次强化和双旗型滞回曲线见附图8-10。

本实施例的U型剪切变刚度阻尼器，应用空间广泛，如图11-15所示，可以用于框架结构层间、结构隔震层、伸臂桁架处、剪力墙连梁位置等，其中100为阻尼器，200为剪力墙连梁，300为隔震支座。

实施例2

如图1-2所示，所述U型板2为两块且弧形段相向或相背设置，所述第二稳定板5为四块且两两支撑于一块U型板2的内部，所述第一稳定板3为两块且分别支撑于一块U型板2的第二稳定板5之间，所述耗能块6容纳于第二稳定板5、U型板2和第一稳定板3所围成的空间中，所述刚度调节棒4穿过两块U型板2且支撑于不同U型板2的第二稳定板5之间。

本实施例中，通过U型板2弧形段相向设置，可以使U型剪切变刚度阻尼器中间部位的支撑力增加，而通过第一稳定板3、第二稳定板5和耗能块6对阻尼器两端进行支撑，使整个阻尼器能够稳定、有序地进入塑性耗能状态，不出现局部撕裂和碰撞。

实施例3

如图3-4所示，所述U型板2为两块且弧形段相背或相向设置，所述第二稳定板5为两块且分别支撑于一块U型板2的内部，所述第一稳定板3为纵截面为十字的第一十字板，所述第一十字板的上下两端抵顶U型板2，所述第一十字板的左右两端抵顶第二稳定板5，所述耗能块6容纳于第二稳定板5、U型板2和第一稳定板3所围成的空间中，所述刚度调节棒4支撑于一个U型板2的弧形段和该U型板2的第二稳定板5之间。

本实施例中，U型板2弧形段相背设置，使U型剪切变刚度阻尼器两端部位的支撑力增加，而通过第一稳定板3、第二稳定板5和耗能块6对阻尼器中间进行支撑，使整个阻尼器能够稳定、有序地进入塑性耗能状态，不出现局部撕裂和碰撞。

实施例4

如图5-6所示，所述U型板2为两组，每组包括两个弧形段相背设置的U型板2，其中一组U型板2位于另一组U型板2的上方，所述第二稳定板5为四块且分别支撑于一块U型板2的内部，所述第一稳定板3为纵截面为十字的第二十字板，所述第二十字板的上下两端抵顶所述一组U型板2的上侧壁和所述另一组U型板2的下侧壁，所述第二十字板的左右两端水平地抵顶所述一组U型板2的下侧壁和所述另一组U型板2的上侧壁，所述耗能块6容纳于第二稳定板5、U型板2和第一稳定板3所围成的空间中，所述刚度调节棒4倾斜地支撑于所述第二十字板的中心、以及第二稳定板5与U型板2相交处之间。

本实施例在实施例4的基础上进行改进，通过设置上下两组U型板2能够进一步加强阻尼器的强度，提高刚度稳定性和竖向承压能力。

实施例5

本实施例中，所述U型板2和耗能块6的材料为阻尼器用钢材，例如为疲劳性能优异的耗能钢材，具体可以为钢材LYP225，所述刚度调节棒4可以为铅芯、弹簧、钢绞线、高强钢筋或冷热处理钢棒，通过合理设计满足适配要求，实现阻尼器自复位(提供屈服后复位刚度)、屈服后刚度二次强化、以及双旗型滞回曲线(1、3象限滞回耗能，2、4象限曲线收拢)等耗能需求。所述连接板1可以为钢板，可以设置有防撕裂措施，钢板厚度、材质、弯曲半径以及焊接方式满足适配要求。

实施例6

本实施例对U型剪切变刚度阻尼器的加工方法进行描述。

如图1-6所示，可以无损加工出U型板2和耗能块6，在耗能块6中安装第一稳定板3。将第一稳定板3嵌入U型板2，在耗能块6和U型板2之间安装刚度调节棒4。刚度调节棒4与U型板2和耗能块6之间采取可靠连接。在U型板2中第二稳定板5，第二稳定板5与U型板2和耗能块6之间为无损连接。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。

Claims (5)

1.一种U型剪切变刚度阻尼器，其特征在于，所述U型剪切变刚度阻尼器包括两块连接板(1)、多块U型板(2)、第一稳定板(3)、刚度调节棒(4)、多块第二稳定板(5)和耗能块(6)，两块连接板(1)相平行地上下间隔设置，所述U型板(2)两侧壁水平地支撑于两块连接板(1)之间，多块所述第二稳定板(5)竖直地支撑于所述U型板(2)的两侧壁之间，所述第二稳定板(5)之间形成容纳所述耗能块(6)的空间，所述第一稳定板(3)支撑于耗能块(6)之中，所述刚度调节棒(4)支撑于U型板(2)和耗能块(6)之间。

2.根据权利要求1所述的U型剪切变刚度阻尼器，其特征在于，所述U型板(2)为两块且弧形段相向或相背设置，所述第二稳定板(5)为四块且两两支撑于一块U型板(2)的内部，所述第一稳定板(3)为两块且分别支撑于一块U型板(2)的第二稳定板(5)之间，所述耗能块(6)容纳于第二稳定板(5)、U型板(2)和第一稳定板(3)所围成的空间中，所述刚度调节棒(4)穿过两块U型板(2)且支撑于不同U型板(2)的第二稳定板(5)之间。

3.根据权利要求1所述的U型剪切变刚度阻尼器，其特征在于，所述U型板(2)为两块且弧形段相背设置，所述第二稳定板(5)为两块且分别支撑于一块U型板(2)的内部，所述第一稳定板(3)为纵截面为十字的第一十字板，所述第一十字板的上下两端抵顶U型板(2)，所述第一十字板的左右两端抵顶第二稳定板(5)，所述耗能块(6)容纳于第二稳定板(5)、U型板(2)和第一稳定板(3)所围成的空间中，所述刚度调节棒(4)支撑于一个U型板(2)的弧形段和该U型板(2)的第二稳定板(5)之间。

4.根据权利要求1所述的U型剪切变刚度阻尼器，其特征在于，所述U型板(2)为两组，每组包括两个弧形段相背或相向设置的U型板(2)，其中一组U型板(2)位于另一组U型板(2)的上方，所述第二稳定板(5)为四块且分别支撑于一块U型板(2)的内部，所述第一稳定板(3)为纵截面为十字的第二十字板，所述第二十字板的上下两端抵顶所述一组U型板(2)的上侧壁和所述另一组U型板(2)的下侧壁，所述第二十字板的左右两端水平地抵顶所述一组U型板(2)的下侧壁和所述另一组U型板(2)的上侧壁，所述耗能块(6)容纳于第二稳定板(5)、U型板(2)和第一稳定板(3)所围成的空间中，所述刚度调节棒(4)倾斜地支撑于所述第二十字板的中心、以及第二稳定板(5)与U型板(2)相交处之间。

5.根据权利要求1所述的U型剪切变刚度阻尼器，其特征在于，所述U型板(2)和耗能块(6)的材料为阻尼器用钢材，所述刚度调节棒(4)为铅芯、弹簧、钢绞线、高强钢筋或冷热处理钢棒。

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