专利名称：一种消能减震机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及工程结构领域，具体涉及一种消能减震机构。
背景技术：
建筑结构的消能减震是指在建筑结构中设置适当的消能部件，消能部件可由耗能 减震装置及斜撑、墙体、梁或节点等支承构件组成。金属阻尼器是一种耗能性能优越、构造 简单、制作方便、造价低廉、易于更换的耗能减震装置。它既可以配合隔震支座或隔震系统， 作为其中的耗能单元或限位装置使用，又可以单独用于建筑结构中作为耗能装置使用，以 提供附加阻尼和刚度，在未来抗震消能领域具有广泛的应用前景。根据金属进入塑性状态后具有良好的滞回特性，并在弹塑性滞回变形过程中能吸 收大量能量的原理，国内外学者、工程技术人员先后开发了多种类型的金属耗能器，目前常 用的金属阻尼器技术为钢板(异形板)面内剪切或面外弯曲型，这两类阻尼器在制作工艺 上都比较复杂，体积比较大，在应用上有所限制，制作加工成本很高。防屈曲支撑，又称为屈曲约束支撑，是根据金属材料的拉压屈服耗能为原理。其主 要由受力芯材、约束套管及两者之间的隔离材料构成。其工作原理为，在外力(轴力)作 用下，荷载全部由芯材承受，外围的约束套管限制芯材受压时的屈曲变形，因此芯材在轴向 拉力或压力作用下能全截面屈服耗能。芯材受压时截面会变粗，因此在芯材和约束套管之 间设有合适的缝隙，并用来减少芯材受力时对约束套管造成的挤压和摩擦。现有的防屈曲 支撑在小震作用下一般不会发生屈服，在中震和大震下才进入塑性状态，消耗地震能量，因 此，其耗能能力没有得到充分利用。现有的防屈曲支撑还有如下一些不便应用的问题要根 据工程设计定制生产，生产效率低、加工质量不容易稳定、供货周期长、每一个产品都要和 图纸对位后才能安装。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，为了克服现有技术中存在的问题，提供一种安 装、使用方便，特别是具有很好弹塑性变形的消能减震机构。为了解决上述问题本发明的技术方案是这样的—种消能减震机构，包含一金属阻尼器、用于安装阻尼器的支撑或刚性墙以及与 结构相连的连接装置。其特征在于，金属阻尼器设有两个外部连接机构。所述的金属阻尼器通过一端的外部连接机构与建筑物上的其它连接结构连接，通 过其另一端的外部连接机构与刚性墙或支撑连接。所述的金属阻尼器通过一端的外部连接机构与建筑物上的其它连接结构连接，通 过设于其一侧的一外部连接机构与支撑或刚性墙连接。所述的支撑为K字形支撑或斜撑。所述的刚性墙为钢筋混凝土墙或钢骨混凝土墙。本发明的一种金属阻尼器，包括约束机构、设于约束机构中的核心受力杆件、两者之间的隔离层，所述的阻尼器上设有两个外部连接机构，一个设于所述核心受力杆件的一 端，另一个设于所述核心受力杆件的另一端或位于约束机构的一侧。所述的金属阻尼器总长度优选在: 以下，0. 5m以上；优选0. 5 2. 5m，优选1 2m。阻尼器的两个外部连接机构，一个位于核心受力杆件一端且另一个位于约束机构 的一侧时，所述核心受力杆件的一端与约束机构焊接连接。所述的核心受力杆件沿所述核心受力杆件的轴向由连接段、过渡段、耗能段三部 分组成。所述的约束机构包括最外层的套筒。所述的核心受力杆件端部的外部连接机构设在核心受力杆件的连接段上，外部连 接机构为螺栓连接、焊接、法兰连接或销栓连接机构。所述约束机构上的外部连接机构，为焊接、螺栓或锚栓连接机构。所述的耗能段的横截面积小于过渡段的横截面积，连接段的横截面积不小于过渡 段的横截面积。耗能段和过渡段、过渡段和连接段的衔接可采用直线、双曲线、两折线、三折 线。所述的约束机构的横截面外轮廓为矩形、圆形或近似圆形。所述的约束机构的横 截面为矩形，所述的约束机构上的外部连接机构可以设在矩形的一侧面上或/和设置在套 筒的端部；所述的约束套筒的横截面为圆形，所述的连接装置与约束套筒相切设置或/和 设置在套筒的端部。所述的约束机构为钢筋混凝土结构即由混凝土和钢筋骨架构成。所述的约束机构为型钢组合结构即包括若干根直角型钢及用于连接型钢的连接 板，包围出“十”字形或“一”字形空腔。所述的连接板可以是槽钢。所述的约束机构为钢管(如方形或圆形)与混凝土组合的结构型钢位于外部，内 部通过填充混凝土、砂浆或无收缩灌浆料，形成“十”字形空腔或“一”字形空腔。所述的核心受力杆件的横截面为“一”字形、双“一”字形、“十”字形或双“T”字 形；所述的双“一”字形为两块“一”字形板通过弹性材料平行粘结而成；所述的双“T”字形 为“T”字形板背靠背通过弹性材料连接而成的类似“十”字形。在核心受力杆件表面设置一隔离层；所述的隔离层为硅胶、橡胶、聚乙烯、聚四氟 乙烯薄膜、聚氯乙烯薄膜、聚乙烯薄膜或油脂脱模剂材料。有益效果，本发明公开的是一种消能减震机构，包含一金属阻尼器、用于安装阻尼 器的支撑或刚性墙以及与结构相连的连接装置，共同形成消能减震机构；本发明的消能减 震机构利用金属的拉压性能来消耗能量，滞回曲线饱满，即在很小的变形下(例如小震作 用下)，也可全截面屈服进入塑性消耗能量。具体而言，本发明具有如下优点1、消能减震机构应用连接的方式灵活多样可以避开洞口、管道的影响(详见安装 构造样式)；2、便于安装和更换，特别是地震作用后；3、阻尼器芯材的长度可以根据材料的性能固定，阻尼器可以统一尺寸和承载力类 型，加工制作方便，而不必根据工程量身定制；4、耗能效率高、设计参数稳定、长期使用性能稳定；
5、外部连接方式灵活多样可以避开洞口、管道的影响(详见安装构造样式)；6、材料用量少，大大降低阻尼器的制作成本；7、与现有的粘滞性阻尼器相比具有耐久性长，免使用过程维护的特点，大大减少 投资成本；8、与现有的剪切型阻尼器相比体积小很多，加工制作难度及成本明显降低。
下面结合附图和具体实施方式
来详细说明本发明；图1为本发明的金属阻尼器结构示意图(分为图la，图lb，图lc，图Id)。图2为本发明的金属阻尼器几种实施例示意图(分为图2a，图2b，图2c)。图3为金属阻尼器横截面示意图(分成图3a、图3b、图3c、图3d、图3e、图3f、图 3g、图 3h、图 3i、图 3j、图 3k、图 31)。图4为本发明的金属阻尼器连接结构实施例示意图。图5为本发明的金属阻尼器连接结构又一实施例示意图。图6为本发明的消能减震机构连接结构实施例示意图。图7为本发明的消能减震机构连接结构又一实施例示意图。其中100约束机构直角型钢(管)140 槽钢160加劲肋板200核心受力杆件220核心受力杆件的过渡段240核心受力杆件的连接段211外部连接机构(方式一)213外部连接机构(方式三)300约束机构上的外部连接机构400填充材料
600金属阻尼器700支撑
800梁810柱
811刚性墙812 洞口
900结构上的连接装置
具体实施例方式为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结 合具体图示，进一步阐述本发明。如图1A、图IB所示，金属阻尼器的长度为l_2m，其包括约束机构100和设于约束 机构100内的核心受力杆件200，在所述的核心受力杆件200表面设置一隔离层。阻尼器上 设有两个外部连接机构210 —个外部连接机构210设置在核心受力杆件200的一端，另一 个外部连接机构210设置在核心受力杆件200的另一端。
110钢管
130钢筋混凝土结构 150连接板
210核心受力杆件的外部连接机构 230核心受力杆件的耗能段 250隔离层 212外部连接机构(方式二)
6
所述的核心受力杆件200沿所述核心受力杆件的轴向由连接段M0、过渡段220、 耗能段230、过渡段220、连接段240次序组成。所述的外部连接机构210设置在所述的连 接段。核心受力杆件200中部为横截面积较小的耗能段230，一端为扩口的连接段240与约 束机构100连接，与之相对的另一端为尺寸较大的连接段对0，耗能段230和连接段240之 间是过渡段220。如图1C、图ID所示，金属阻尼器的长度为l_2m，其包括约束机构100和设于约束 机构100内的核心受力杆件200，在所述的核心受力杆件200表面设置一隔离层，隔离层为 硅胶、橡胶、聚乙烯、聚四氟乙烯薄膜、聚氯乙烯薄膜、聚乙烯薄膜或油脂脱模剂等材料。核心受力杆件200中部为横截面积较小的耗能段230，一端为扩口的连接段MO 与约束机构100用焊接方式连接，与之相对的另一端为尺寸较大的连接段M0，耗能段230 和连接段240之间是过渡段220。阻尼器上设有两个外部连接机构210，一个外部连接机构 210设置在核心受力杆件200的一端的连接段，另一个外部连接机构210设置在约束机构 100 的一侧 300。在约束机构100和核心受力杆件200之间可以设置有填充材料，填充材料为无收 缩灌浆料、混凝土或砂浆。如图2所示，金属阻尼器的核心受力杆件200的连接段240设有外部连接机构 210，其可以是轴向连接机构或垂直于轴向的连接机构，为螺栓连接机构211(图2A)、法兰 连接机构212(图2B)、销栓机构213(图2C)。核心受力杆件200的连接段240的外部连接 机构210与建筑物上的其它连接装置之间的连接方式为铆接、销栓连接、螺栓连接、焊接或 围箍。图3为本发明阻尼器实施例的横截面图。如图3a所示，金属阻尼器包括钢管110 和设于钢管Iio内的核心受力杆件200，约束钢管110的横截面为圆形；核心受力杆件200 的耗能段230的横截面为“一”字形，在核心受力杆件200表面设置一隔离层250 ；约束钢管 110和核心受力杆件200之间为填充材料400。如图北所示本发明的一实施例约束钢管110的横截面为矩形；核心受力杆件 200的耗能段230的横截面为“十”字形，在核心受力杆件200表面设置一隔离层250 ；约束 钢管110和核心受力杆件200之间为填充材料400。如图3c所示本发明的又一实施例约束钢管110的横截面为圆形，核心受力杆件 200的耗能段230的横截面为“十”字形，在核心受力杆件200表面设置一隔离层250 ；约束 钢管110和核心受力杆件200之间为填充材料400。如图3d所示本发明的又一实施例约束钢管110的横截面为矩形，核心受力杆件 200的耗能段230的横截面为“一”字形，在核心受力杆件200表面设置一隔离层250 ；约束 钢管110和核心受力杆件200之间为填充材料400。如图!Be所示本发明的又一实施例约束机构100为型钢结构组合，即包括四根直 角型钢120及四块连接钢板150，四根直角型钢120围成约束核心受力杆件200的“十”字 空腔，且每相邻的两根直角型钢之间由一块连接钢板150相连；所述的直角型钢内没有填 充材料。如图3f所示本发明的又一实施例约束机构100为型钢结构组合，即包括四根直 角的方型钢120及四块连接钢板110，四根直角方型钢120围成约束核心受力杆件200的“十”字空腔，且每相邻的两根直角方型钢之间由一块连接钢板150相连；所述的直角型钢 内有填充材料400。如图3g所示本发明的又一实施例约束机构100为钢筋混凝土结构130。约束机 构100的横截面为矩形，核心受力杆件200的由两块横截面为“一”字形的钢板通过弹性材 料260连接。在核心受力杆件200表面设置一隔离层。如图池所示本发明的又一实施例约束机构100为钢筋混凝土结构130。约束机 构100的横截面为圆形，核心受力杆件200的由两块横截面为“一”字形的钢板通过弹性材 料260连接。在核心受力杆件200表面设置一隔离层。如图3i所示本发明的又一实施例约束机构100横截面为钢混凝土组合结构，由 钢管110和填充材料400构成；核心受力杆件200的由两块横截面为“一”字形的钢板通过 弹性材料260平行连接而成。在核心受力杆件200表面设置一隔离层。如图3j所示本发明的又一实施例约束机构100横截面为钢混凝土组合结构，由 钢管110和填充材料400构成；核心受力杆件200的由两块横截面为“T”字形的钢板通过 弹性材料260平行连接而成。在核心受力杆件200表面设置一隔离层。如图3k所示本发明的又一实施例约束机构100横截面为矩形，包括四根角钢 120及两块槽钢140围成约束核心受力杆件200的“十”字空腔，且每相邻的两根角钢之间 由一块槽钢140相连；相邻的槽钢之间可通过焊接连接；且所述的角钢内不设置填充材料。如图31所示本发明的又一实施例约束机构100包括四根角钢120及四块连接板 150围成约束核心受力杆件200的“十”字空腔，且每相邻的两根角钢之间由一块连接板相 连；连接板和角钢之间可通过焊接连接；且所述的角钢内不设置填充材料。如图4所示为耗能减震机构的实施例，金属阻尼器600通过核心受力杆件上的两 个外部连接机构一端与锚接在梁800上的连接板连接，另一端通过刚性墙811与下一层结 构相连，从而避开一旁的洞口 812。如图5所示为耗能减震机构的又一实施例，金属阻尼器通过核心受力杆件上外部 连接机构210与固定在建筑物的梁800上的连接板900连接，通过设在约束机构上的外部 连接机构300与一刚性墙811连接，从而避开一旁的洞口 812。图6所示为耗能减震机构的又一实施例，金属阻尼器通过核心受力杆件一端的外 部连接机构210与固定在建筑物的梁800上的连接板900连接，通过设在约束机构上的外 部连接机构300与K字形支撑相连形成耗能减震机构。图7所示为耗能减震机构的又一实施例，金属阻尼器通过核心受力杆件一端的外 部连接机构210与固定在建筑物的梁800上的连接板900连接，通过设在约束机构上的外 部连接机构300与斜撑700相连形成耗能减震机构。以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术 人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本 发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变 化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其 等同物界定。
权利要求
1.一种消能减震机构，包含一金属阻尼器、用于安装阻尼器的支撑或刚性墙、金属阻尼 器与支撑或刚性墙之间的连接机构以及金属阻尼器与建筑结构相连的连接机构，其特征在 于，金属阻尼器设有两个外部连接机构。
2.根据权利要求1所述的消能减震机构，其特征在于，所述的金属阻尼器通过核心受 力杆件一端的外部连接机构与建筑物的结构构件连接，通过其另一端的外部连接机构与刚 性墙或支撑连接。
3.根据权利要求1所述的消能减震机构，其特征在于，所述的金属阻尼器通过一端的 外部连接机构与建筑物上的其它连接结构连接，通过设于其约束机构一侧的另一外部连接 机构与刚性墙连接。
4.根据权利要求1所述的消能减震机构，其特征在于，所述的支撑为K字形支撑或斜撑。
5.根据权利要求1所述的消能减震机构，其特征在于，所述的刚性墙为钢筋混凝土墙 或钢骨混凝土墙。
6.根据权利要求1所述的消能减震机构，其特征在于，所述的连接机构为螺栓连接或 直接焊接或销栓连接。
7.根据权利要求1所述的消能减震机构，其特征在于，所述的金属阻尼器，包括约束 机构、设于约束机构中的核心受力杆件及设置于约束机构与核心受力杆件两者之间的隔离 层，所述的阻尼器上设有两个外部连接机构，一个位于核心受力杆件一端，另一个位于核心 受力杆件的另一端或位于约束机构的一侧。
8.根据权利要求1述的消能减震机构，其特征在于，所述的金属阻尼器总长度为:3m以 下，0. 5m以上。
9.根据权利要求7所述的消能减震机构，其特征在于，所述的核心受力杆件沿所述核 心受力杆件的轴向由连接段、过渡段、耗能段组成，所述的核心受力杆件至少一端设有一外 部连接机构。
10.根据权利要求7述的消能减震机构，其特征在于，所述的金属阻尼器的两个外部连 接机构，一个位于核心受力杆件一端且另一个位于约束机构的一侧时，所述核心受力杆件 的另一端与约束机构焊接连接。
11.根据权利要求9所述的消能减震机构，其特征在于，所述的耗能段的横截面积小于 过渡段的横截面积，过渡段的横截面积小于连接段的横截面积。
12.根据权利要求7所述的消能减震机构，其特征在于，所述的外部连接机构为螺栓连 接、焊接、法兰连接或销栓连接机构；所述的外部连接机构与建筑物之间、与支撑或刚性墙 之间采用螺栓连接或焊接或法兰连接或销栓连接的方式进行连接。
13.根据权利要求7所述的消能减震机构，其特征在于，所述的约束机构的横截面为矩 形、圆形或近似圆形。
14.根据权利要求13所述的消能减震机构，其特征在于，所述的约束套筒的横截面为 矩形，所述的外部连接机构设置在矩形的一侧面上或核心受力杆件另一端部。
15.根据权利要求13所述的消能减震机构，其特征在于，所述的约束机构的横截面为 圆形，所述的外部连接机构与约束机构相切设置或核心受力杆件另一端部。
16.根据权利要求7所述的消能减震机构，其特征在于，所述的约束机构为钢筋混凝土结构即由混凝土和钢筋骨架构成。
17.根据权利要求7所述的消能减震机构，其特征在于，所述的约束机构为型钢结构组 合即包括若干根直角型钢管及用于连接型钢的连接板，直角型钢管通过连接板围成约束 核心受力杆件的“十”字空腔或“一”字形空腔，且每相邻的两根直角型钢之间由连接板相 连；所述的连接板可以是槽钢。
18.据权利要求17所述的消能减震机构，其特征在于，所述的直角型钢内可以设置填 充材料。
19.据权利要求7所述的消能减震机构，其特征在于，所述的约束机构为钢管，如方形 或圆形，与混凝土组合的结构钢管位于外部，内部通过填充混凝土或砂浆形成“十”字空腔或“一”字形空腔。
20.根据权利要求7所述的消能减震机构，其特征在于，所述的核心受力杆件的横截面 为“一”字形、双“一”字形、“十”字形或双“T”字形；所述的双“一”字形为两块板通过弹性 材料平行粘结而成；所述的双“T”字形为“T”形板背靠背通过弹性材料连接而成。
21.根据权利要求7所述的消能减震机构，其特征在于，在核心受力杆件表面和约束 机构之间设置一隔离层；所述的隔离层为硅胶、橡胶、聚乙烯、聚四氟乙烯薄膜、聚氯乙烯薄 膜、聚乙烯薄膜或油脂脱模剂材料。
22.根据权利要求7所述的消能减震机构，其特征在于，在所述的约束套筒和核心受力 杆件之间设置填充材料，填充材料为无收缩灌浆料、混凝土或砂浆。
全文摘要
本发明提供了一种消能减震机构，包含一金属阻尼器、用于安装阻尼器的支撑或刚性墙以及与结构相连的连接装置。所述金属阻尼器上设有两个外部连接机构，一个与建筑物上的其它连接结构连接，另一个通过支撑或刚性墙与建筑物连接，所述连接为铆接或销栓连接或螺栓连接或焊接。本发明的消能减震机构包括一种金属阻尼器，是利用金属的拉压性能来消耗能量，其滞回曲线饱满，即在很小的变形下(例如小震作用下)，也可全截面屈服进入塑性消耗能量；而且需要的材料少，便于安装和更换，与现有的粘滞性阻尼器相比具有耐久性长，免维护的特点。
文档编号E04B1/98GK102116055SQ20091024785
公开日2011年7月6日 申请日期2009年12月31日 优先权日2009年12月31日
发明者徐继东, 李静, 陈明中, 黄坤耀 申请人:上海维固工程实业有限公司