CN215926934U - 一种装配式金属复合型阻尼器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种装配式金属复合型阻尼器，包括第一连接板和第二连接板，所述第一连接板与所述第二连接板相互平行且竖直设置，所述第二连接板朝向所述第一连接板一侧设置有至少一块剪切板，所述第二连接板上对应所述剪切板设置有若干块约束钢板，所述剪切板设置于相邻的两块所述约束钢板之间，且该剪切板与对应所述约束钢板通过多个预紧螺栓连接，所述剪切板与所述约束钢板之间设置有剪切耗能模块和摩擦芯板。有益效果在于：可显著提升阻尼器的耗能能力，且方便安装和固定；通过采用预紧螺栓配合弹性件连接剪切板和约束钢板，可在剪切板和约束钢板相对滑动过程中提供稳定的连接力，从而使两者通过稳定的接触摩擦力进行摩擦耗能。

Description

一种装配式金属复合型阻尼器

技术领域

本实用新型涉及建筑结构消能减震技术领域，具体涉及一种装配式金属复合型阻尼器。

背景技术

消能减震技术是给建筑结构的关键部位安装耗能减震装置，通过调整或改变结构动力特性来控制结构在地震作用下的反应，消能减震可以很大程度上减轻地震对建筑结构的作用，全面提高建筑结构的抗震性能。近年来，随着消能减震技术的大量应用，各种不同类型的建筑结构也均有了相应的适用性的减震阻尼器产品。由于消能减震技术的核心是通过阻尼器单元的率先变形来耗散地震能量，因此，基于减震耗能原理及各种阻尼材料的特性，消能减震阻尼器产品呈现出多样性的特点。

本申请人发现现有的各类消能减震技术产品至少存在以下技术问题：1、以往的阻尼器耗能模块单一，核心元件一般均采用单一的阻尼材料来制作，如摩擦阻尼器仅利用摩擦材料产品的摩擦阻力耗能、金属屈服型阻尼器利用金属材料的屈服耗能，粘弹性阻尼器利用粘弹性材料的非线性剪切滞回变形来耗能等；2、以往将多种阻尼器材料组合的复合型阻尼器如钢铅挤压型阻尼器、铅黏弹性阻尼器等也存在一定的弊端，如钢铅挤压型阻尼器，铅芯和钢构件的连接组装困难，铅黏弹性阻尼器需经高温硫化成型且黏弹性材料需采用高阻尼的橡胶类，均存在加工工艺复杂、制作成本高的弊端，无法实现模块化装配式组装，不利于规模化生产。

同时，现有技术中，直接在连梁位置安装阻尼器存在以下技术问题：

1、在高烈度区的地震作用下，作为耗能构件的钢筋混凝土连梁受力较大时，其剪压比往往难以满足规范要求，无法保证有效的耗能作用，且震后混凝土连梁无法修复；

2、其他各类连梁阻尼器在屈服后均有明显的超强，极限承载力远大于屈服力，会加大周边连接构件的设计难度；

3、目前各类连梁阻尼器的预埋件基本都采用焊接锚筋及焊接型钢的做法，施工、安装难度极大，其安装往往会对整体的施工进度产生较大影响。

实用新型内容

本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种装配式金属复合型阻尼器，本实用新型提供的诸多技术方案中优选的技术方案具有：安装施工便捷，不占用建筑空间且耗能能力强等技术效果，详见下文阐述。

为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

本实用新型提供的一种装配式金属复合型阻尼器，包括第一连接板和第二连接板，所述第一连接板与所述第二连接板相互平行且竖直设置，所述第二连接板朝向所述第一连接板一侧设置有至少一块剪切板，所述第二连接板上对应所述剪切板设置有若干块约束钢板，所述剪切板设置于相邻的两块所述约束钢板之间，且该剪切板与对应所述约束钢板通过多个预紧螺栓连接，所述剪切板与所述约束钢板之间设置有剪切耗能模块和摩擦芯板，所述摩擦芯板的正反两面分别与约束钢板和剪切板紧密接触；

所述剪切板包括板体，所述板体上对应所述预紧螺栓成型有长条形的变形孔，所述预紧螺栓与所述约束钢板位置相对固定后，可沿所述变形孔的长度方向滑动。

作为优选，所述第一连接板连接有若干根第一预埋锚筋，所述第一连接板上对应所述第一预埋锚筋设置有第一连接套筒；

所述第二连接板上设置有若干根第二预埋锚筋，所述第二连接板上对应所述第二预埋锚筋设置有第二连接套筒。

作为优选，所述变形孔设置有两个，且长度方向与所述第一连接板和第二连接板相互平行，所述预紧螺栓设置有偶数个，且均布在两个变形孔内。

作为优选，所述预紧螺栓一端设置有弹性件，所述弹性件与所述约束钢板表面相接。

作为优选，所述弹性件为蝶形弹簧，且设置于所述预紧螺栓未贯穿所述约束钢板一端。

作为优选，所述约束钢板包括钢板本体，所述钢板本体朝向所述剪切板一面成型有耗能约束槽，所述剪切板表面对应所述耗能约束槽设置有耗能槽，所述剪切耗能模块的上部和下部分别卡在所述耗能约束槽和耗能槽内。

作为优选，所述摩擦芯板包括芯板本体和耗能孔，所述芯板本体的两侧表面分别与所述钢板本体和板体紧密贴合，且所述耗能孔与所述耗能槽位置对应，所述剪切耗能模块贯穿所述耗能孔；所述芯板本体上对应所述预紧螺栓成型有孔位，所述预紧螺栓贯穿该孔位后，使得所述芯板本体与所述钢板本体位置相对固定。

作为优选，所述剪切耗能模块为铅块和软钢中的一种。

作为优选，所述摩擦芯板为复合摩擦材料、金属摩擦材料和聚合物摩擦材料中的一种或两种。

作为优选，所述第一连接板和所述第二连接板之间设置有外封包盒，所述约束钢板、所述剪切板和所述预紧螺栓均位于所述外封包盒内。

综上，本实用新型的有益效果在于：1、通过设置金属材料制成的剪切耗能模块，通过剪切变形，可显著提升阻尼器的耗能能力，且方便安装和固定；

2、通过采用预紧螺栓配合弹性件连接剪切板和约束钢板，可在剪切板和约束钢板相对滑动过程中提供稳定的连接力，从而使两者通过稳定的接触摩擦力进行摩擦耗能；

3、通过剪切耗能模块与摩擦芯板的配合，采用两种耗能方式叠加后，可提高阻尼器的承载力、增加阻尼器的极限变形，显著提高耗能能力，可适用于框架结构和框架剪力墙结构等对阻尼器承载力和变形要求较大的建筑结构类型；

4、可通过改变摩擦芯板的材料，调节剪切板与约束钢板间的摩擦系数，使得阻尼器的变形过程仅采用剪切耗能模块耗能，从而降低对预紧螺栓的预紧力要求；

5、通过采用剪切耗能与摩擦耗能两种方式组合，屈服耗能早、强化效应小，其力学模型接近理想的弹塑性，屈服后承载力基本保持稳定，可限制与其连接的周围结构构件的内力上限，从而降低周边连接构件的设计和施工难度；

6、通过集成剪切耗能与摩擦耗能两种耗能方式，在满足高承载力需求的前提下，阻尼器的尺寸更小，减少对建筑空间的占用，方便安装；

7、在联肢剪力墙结构的连梁位置，因门窗洞口的要求，连梁的高度往往有限制，通过叠加多块剪切板和约束钢板，可增加阻尼器的承载力，从而在保证阻尼器高度不便的前提下，通过增加厚度满足大吨位阻尼器的需求。

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是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的俯视结构示意图；

图3是本实用新型剪切板的俯视结构示意图；

图4是本实用新型剪切板的截面结构示意图；

图5是本实用新型约束钢板的俯视结构示意图；

图6是本实用新型约束钢板的截面结构示意图；

图7是本实用新型摩擦芯板的俯视结构示意图；

图8是本实用新型另一实施例的结构示意图；

图9是本实用新型另一实施例的俯视结构示意图。

附图标记说明如下：

1、第一连接板；2、第一连接套筒；3、第一预埋锚筋；4、蝶形弹簧；5、第二预埋锚筋；6、第二连接套筒；7、第二连接板；8、预紧螺栓；9、约束钢板；9a、钢板本体；9b、耗能槽；10、剪切耗能模块；11、摩擦芯板；11a、芯板本体；11b、耗能孔；12、剪切板；12a、板体；12b、变形孔；12c、耗能槽。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。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做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

参见图1-图7所示，本实用新型提供了一种装配式金属复合型阻尼器，包括第一连接板1和第二连接板7，所述第一连接板1与所述第二连接板7相互平行且竖直设置，所述第二连接板7朝向所述第一连接板1一侧设置有至少一块剪切板12，所述第二连接板7上对应所述剪切板12设置有若干块约束钢板9，所述剪切板12设置于相邻的两块所述约束钢板9之间，且该剪切板12与对应所述约束钢板9通过多个预紧螺栓8连接，所述剪切板12与所述约束钢板9之间设置有剪切耗能模块10和摩擦芯板11，约束钢板9、摩擦芯板11和剪切板12的接触面均进行防锈处理，以保证后期使用过程中摩擦芯板11能够提供稳定的摩擦系数，所述摩擦芯板11的正反两面分别与约束钢板9和剪切板12紧密接触；所述剪切板12包括板体12a，所述板体12a上对应所述预紧螺栓8成型有长条形的变形孔12b，所述预紧螺栓8与所述约束钢板9位置相对固定后，可沿所述变形孔12b的长度方向滑动。预紧螺栓8连接约束钢板9、剪切板12和摩擦芯板11后，由预紧螺栓8提供预紧力，预紧力可通过力矩扳手的扭矩大小定量控制，从而实现摩擦力的准确调节，计算公式为，由摩擦板材料实现稳定的摩擦系数μ，P通过给螺栓施加定量的预紧力实现；工作时，当阻尼器两端所受的剪力达到起滑荷载后，剪切板121和摩擦芯板11之间产生相对位移，将结构振动能量通过摩擦力转化成热能耗散掉，从而起到减震效果；

作为可选的实施方式，所述第一连接板1连接有若干根第一预埋锚筋3，所述第一连接板1上对应所述第一预埋锚筋3设置有第一连接套筒2，两者插接后焊接固定；所述第二连接板7上设置有若干根第二预埋锚筋5，所述第二连接板7上对应所述第二预埋锚筋5设置有第二连接套筒6，两者插接后焊接固定；第一连接套筒2和第二连接套筒6均呈两排四列设置，分别在第一连接板1和第二连接板7的表面形成矩阵状的连接点位；也可根据建筑结构的实际需要，调节连接套筒和预埋锚筋的数量，如图8和图9所示，为本实用新型的另一实施例，第一连接套筒2和第二连接套筒6均设置有三排五列，且约束钢板9和剪切板12数量也相对调整，约束钢板9设置三块，剪切板12设置两块，耗能模块设置四组，摩擦芯板11设置四块，以提高阻尼器的耗能能力，适应高耗能建筑结构的使用需求；

所述变形孔12b设置有两个，且长度方向与所述第一连接板1和第二连接板7相互平行，所述预紧螺栓8设置有偶数个，且均布在两个变形孔12b内，在阻尼器变形时，预紧螺栓8在变形孔12b内滑动，同时剪切板12与摩擦芯板11相对滑动，并通过摩擦耗能；由于阻尼器在工作变形时可能会发生一定的转动，为了避免变形孔12b与预紧螺栓8之间发生碰撞而影响阻尼器的出力，可将变形孔12b的宽度取预紧螺栓8直径的1.5倍；

所述预紧螺栓8一端设置有弹性件，所述弹性件与所述约束钢板9表面相接；所述弹性件为蝶形弹簧4，且设置于所述预紧螺栓8未贯穿所述约束钢板9一端，蝶形弹簧4的直径大小根据装配式金属复合型阻尼器的摩擦力需求而设置，为了保证蝶形弹簧4的可以长期稳定的工作，其所承受的压应力不能过大，单个蝶形弹簧4的压应力控制在10MPa-15MPa范围；

所述约束钢板9包括钢板本体9a，所述钢板本体9a朝向所述剪切板12一面成型有耗能约束槽9b，所述剪切板12表面对应所述耗能约束槽9b设置有耗能槽12c，所述剪切耗能模块10的上部和下部分别卡在所述耗能约束槽9b和耗能槽12c内；

所述摩擦芯板11包括芯板本体11a和耗能孔11b，所述芯板本体11a的两侧表面分别与所述钢板本体9a和板体12a紧密贴合，且所述耗能孔11b与所述耗能槽12c位置对应，所述剪切耗能模块10贯穿所述耗能孔11b，耗能孔11b内部尺寸大于剪切耗能模块10的平面尺寸，耗能孔11b的两侧及中部均设置有橡胶或乳胶材料垫块，以适应剪切耗能模块10在工作方向的剪切挤压变形；所述芯板本体11a上对应所述预紧螺栓8成型有孔位，所述预紧螺栓8贯穿该孔位后，使得所述芯板本体11a与所述钢板本体9a位置相对固定；

所述剪切耗能模块10为铅块和软钢中的一种，力学性能稳定，参数可控，也可采用其他高延性和低强度的金属材料；

所述摩擦芯板11为复合摩擦材料、金属摩擦材料和聚合物摩擦材料中的一种或两种；

所述第一连接板1和所述第二连接板7之间设置有外封包盒，所述约束钢板9、所述剪切板12和所述预紧螺栓8均位于所述外封包盒内，可确保本装置在运输、吊装、安装及后期混凝土浇筑的过程中，各类杂物及混凝土灰浆无法进入其内部。

具体施工步骤如下：

S110、阻尼器封包，安装前，对阻尼器约束钢板和剪切板采用1mm收口板封闭包裹，内部填塞柔性发泡剂，封包盒外侧固定钢丝网片；

S120、锚筋连接，将第一预埋锚筋和第二预埋锚筋分别对应第一连接板和第二连接板设置于阻尼器的两侧，并连接第一预埋锚筋和第一连接套筒、第二预埋锚筋与第二连接套筒；在第一预埋锚筋和第二预埋锚筋远离阻尼器一端设置螺母，以增加锚固效果；；

S130、阻尼器定位，按照施工图要求配置相应型号的阻尼器，当模板架设完成后，将阻尼器置于左、右联肢剪力墙中间连梁跨中底模的中心位置，并对中、整平；

S140、绑扎连梁钢筋，将第一预埋锚筋和第二预埋锚筋分别与两侧连梁的钢筋绑扎连接，同时在第一连接套筒和第二连接套筒处设置附加钢筋，以增强阻尼器两侧的抗剪锚固；

S150、连梁侧模封闭，当阻尼器定位完成、第一预埋锚筋和第二预埋锚筋与连梁钢筋绑扎固定后，进行连梁侧模架设；

S160、复核安装偏差，浇筑前，复核阻尼器的定位偏差，阻尼器沿中心定位轴线的偏差不超过2mm；

S170、浇筑混凝土，安装偏差复查验收后，将阻尼器两侧的连梁及联肢剪力墙整体浇筑混凝土，即可完成阻尼器的安装。

采用上述结构，通过设置金属材料制成的剪切耗能模块10，通过剪切变形，可显著提升阻尼器的耗能能力，且方便安装和固定；通过采用预紧螺栓8配合弹性件连接剪切板12和约束钢板9，可在剪切板12和约束钢板9相对滑动过程中提供稳定的连接力，从而使两者通过稳定的接触摩擦力进行摩擦耗能；通过剪切耗能模块10与摩擦芯板11的配合，采用两种耗能方式叠加后，可提高阻尼器的承载力、增加阻尼器的极限变形，显著提高耗能能力，可适用于框架结构和框架剪力墙结构等对阻尼器承载力和变形要求较大的建筑结构类型；可通过改变摩擦芯板11的材料，调节剪切板12与约束钢板9间的摩擦系数，使得阻尼器的变形过程仅采用剪切耗能模块10耗能，从而降低对预紧螺栓8的预紧力要求；通过采用剪切耗能与摩擦耗能两种方式组合，屈服耗能早、强化效应小，其力学模型接近理想的弹塑性，屈服后承载力基本保持稳定，可限制与其连接的周围结构构件的内力上限，从而降低周边连接构件的设计和施工难度；通过集成剪切耗能与摩擦耗能两种耗能方式，在满足高承载力需求的前提下，阻尼器的尺寸更小，减少对建筑空间的占用，方便安装；在联肢剪力墙结构的连梁位置，因门窗洞口的要求，连梁的高度往往有限制，通过叠加多块剪切板12和约束钢板9，可增加阻尼器的承载力，从而在保证阻尼器高度不便的前提下，通过增加厚度满足大吨位阻尼器的需求；采用装配式金属复合型阻尼器作为预埋件，起滑位移小、初始刚度大、极限变形大，能有效限制连梁的剪力上限，并且在很小变形下可以产生相对变形进行耗能，同时其极限变形远大于金属类阻尼器，从而对连梁本身、两侧联肢剪力墙构件及底部剪力墙构件进行更好的保护；摩擦力恒定，当阻尼器受到剪力驱动而相对变形时，可通过自身恒定的摩擦力，限制与其相连的周围结构构件的内力上限，从而降低周边连接构件的设计和施工难度；通过螺栓连接的装配式结构设计，可方便拆卸和更换损坏件，从而实现震后快速维修和快速恢复功能。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种装配式金属复合型阻尼器，其特征在于，包括第一连接板（1）和第二连接板（7），所述第一连接板（1）与所述第二连接板（7）相互平行且竖直设置，所述第二连接板（7）朝向所述第一连接板（1）一侧设置有至少一块剪切板（12），所述第二连接板（7）上对应所述剪切板（12）设置有若干块约束钢板（9），所述剪切板（12）设置于相邻的两块所述约束钢板（9）之间，且该剪切板（12）与对应所述约束钢板（9）通过多个预紧螺栓（8）连接，所述剪切板（12）与所述约束钢板（9）之间设置有剪切耗能模块（10）和摩擦芯板（11），所述摩擦芯板（11）的正反两面分别与约束钢板（9）和剪切板（12）紧密接触；

所述剪切板（12）包括板体（12a），所述板体（12a）上对应所述预紧螺栓（8）成型有长条形的变形孔（12b），所述预紧螺栓（8）与所述约束钢板（9）位置相对固定后，可沿所述变形孔（12b）的长度方向滑动。

2.根据权利要求1所述一种装配式金属复合型阻尼器，其特征在于：所述第一连接板（1）连接有若干根第一预埋锚筋（3），所述第一连接板（1）上对应所述第一预埋锚筋（3）设置有第一连接套筒（2）；

所述第二连接板（7）上设置有若干根第二预埋锚筋（5），所述第二连接板（7）上对应所述第二预埋锚筋（5）设置有第二连接套筒（6）。

3.根据权利要求1所述一种装配式金属复合型阻尼器，其特征在于：所述变形孔（12b）设置有两个，且长度方向与所述第一连接板（1）和第二连接板（7）相互平行，所述预紧螺栓（8）设置有偶数个，且均布在两个变形孔（12b）内。

4.根据权利要求1所述一种装配式金属复合型阻尼器，其特征在于：所述预紧螺栓（8）一端设置有弹性件，所述弹性件与所述约束钢板（9）表面相接。

5.根据权利要求4所述一种装配式金属复合型阻尼器，其特征在于：所述弹性件为蝶形弹簧（4），且设置于所述预紧螺栓（8）未贯穿所述约束钢板（9）一端。

6.根据权利要求1所述一种装配式金属复合型阻尼器，其特征在于：所述约束钢板（9）包括钢板本体（9a），所述钢板本体（9a）朝向所述剪切板（12）一面成型有耗能约束槽（9b），所述剪切板（12）表面对应所述耗能约束槽（9b）设置有耗能槽（12c），所述剪切耗能模块（10）的上部和下部分别卡在所述耗能约束槽（9b）和耗能槽（12c）内。

7.根据权利要求6所述一种装配式金属复合型阻尼器，其特征在于：所述摩擦芯板（11）包括芯板本体（11a）和耗能孔（11b），所述芯板本体（11a）的两侧表面分别与所述钢板本体（9a）和板体（12a）紧密贴合，且所述耗能孔（11b）与所述耗能槽（12c）位置对应，所述剪切耗能模块（10）贯穿所述耗能孔（11b）；所述芯板本体（11a）上对应所述预紧螺栓（8）成型有孔位，所述预紧螺栓（8）贯穿该孔位后，使得所述芯板本体（11a）与所述钢板本体（9a）位置相对固定。

8.根据权利要求1所述一种装配式金属复合型阻尼器，其特征在于：所述剪切耗能模块（10）为铅块和软钢中的一种。

9.根据权利要求1所述一种装配式金属复合型阻尼器，其特征在于：所述摩擦芯板（11）为复合摩擦材料、金属摩擦材料和聚合物摩擦材料中的一种。

10.根据权利要求1所述一种装配式金属复合型阻尼器，其特征在于：所述第一连接板（1）和所述第二连接板（7）之间设置有外封包盒，所述约束钢板（9）、所述剪切板（12）和所述预紧螺栓（8）均位于所述外封包盒内。

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