一种自复位黏弹性阻尼器的制作方法

文档序号:18975744发布日期:2019-10-29 03:15阅读:143来源:国知局
一种自复位黏弹性阻尼器的制作方法

本发明涉及阻尼器技术领域,具体涉及一种自复位黏弹性阻尼器。



背景技术:

在建筑工程中,通常会在结构构件之间设置减震装置,阻尼器是常见的减震装置,通过阻尼器耗散和吸收输入建筑结构中的地震能量,保证整个建筑的稳定牢固。

如授权公告号为cn201635210u、授权公告日为2010.11.17的中国实用新型专利公开了一种粘弹性复合型形状记忆合金阻尼器,并具体公开了该阻尼器包括矩形外筒、两块约束板件、中间板件和粘弹性阻尼板构成的传统板式两层粘弹性阻尼器,在传统的板式两层粘弹性阻尼器中部预设孔位,该预设孔位分别位于矩形外筒、约束板件、中间板件和粘弹性阻尼板上,其中,约束板件上的预设孔位的直径大于中间板件和矩形外筒上预设孔位的直径;预设孔位内设一竖向导杆,在上下两块约束板与矩形外筒之间分别设有平行的两组sma合金丝,每组sma合金丝连接于矩形外筒侧壁与竖向导杆之间。该阻尼器具有多级耗能的特点,耗能能力强,工作性能稳定。

在使用现有技术中的阻尼器时,在小震和中震作用下仅粘弹性阻尼板产生阻尼耗能,只有在大震作用下,中间板件运动位移加大触及竖向导杆,sma合金丝则随导杆一起运动,每组合金丝中有一根承受拉力,而另一根合金丝承受压力,从而形成拉压型sma合金丝复合阻尼器。但是,在实际使用中,如果发生大震,通过竖向导杆来拉压sma合金丝,一方面sma合金丝本身的耐压能力不如抗拉能力,拉压sma合金丝不能有效地发挥出sma合金丝的耗能减震能力;另一方面,通过竖向导杆对sma合金丝施加作用力,无法保证竖向导杆自身不发生弯曲变形,进而又使sma合金丝不能稳定地发挥出作用。综上所述,现有技术中的阻尼器存在其中的sma合金丝不能有效、稳定地发挥耗能减震作用的问题。



技术实现要素:

为了解决上述问题,本发明的目的在于提供了一种自复位黏弹性阻尼器,以解决的现有技术中的阻尼器其中的sma合金丝不能有效、稳定地发挥耗能减震作用的问题。

本发明的自复位黏弹性阻尼器的技术方案为:

自复位黏弹性阻尼器包括沿长度方向插套配合的内部件和外部件,所述内部件的位于长度方向的一端为第一连接端,所述第一连接端延伸出所述外部件的对应端,所述外部件的对应端为第一挡止端;所述外部件的位于长度方向的另一端为第二连接端,所述第二连接端延伸出所述内部件的对应端,所述内部件的对应端为第二顶压端;

所述内部件的靠近第一连接端的位置处设有第一顶压结构,所述内部件的位于第一顶压结构的外侧位置处沿长度方向移动装配有第一端板;所述外部件的靠近第二连接端的内侧位置设有第二挡止结构,所述外部件的内部位于第二挡止结构的外侧位置处沿长度方向移动装配有第二端板,所述第一端板与第二端板之间预紧连接有形状记忆合金结构;所述内部件与外部件之间的间隔位置设有黏弹性结构,所述黏弹性结构用于在内部件与外部件发生相对位移时产生滞回剪切作用;

当所述自复位黏弹性阻尼器受挤压力时,所述第一端板与所述第一挡止端挡止配合、所述第二顶压端与第二端板顶压配合拉伸形状记忆合金结构;当所述自复位黏弹性阻尼器受拉伸力时,所述第一顶压结构与第一端板顶压配合、所述第二端板与所述第二挡止结构挡止配合拉伸形状记忆合金结构。

有益效果:将自复位黏弹性阻尼器分别通过第一连接端和第二连接端安装在结构构件之间,在地震作用下,自复位黏弹性阻尼器耗散和吸收输入建筑结构中的地震能量,当自复位黏弹性阻尼器承受挤压力时,从外部来看,内部件伸入外部件的长度变大而整体得到压缩,从内部来看,第二端板被内部件的第二顶压端顶压移动至距离第一端板更远的位置,最终通过形状记忆合金结构的拉伸变形而消耗地震能量。相对应的,当自复位黏弹性阻尼器承受拉伸力时,从外部来看,内部件伸出外部件的长度变大而整体得到伸长,从内部来看,第一端板被内部件的第一顶压结构顶压移动至距离第二端板更远的位置,最终通过形状记忆合金结构的拉伸变形而消耗地震能量。不论自复位黏弹性阻尼器承受挤压力还是拉伸力,内部的形状记忆合金结构始终承受拉伸作用力,且黏弹性结构同步产生滞回剪切作用,而形状记忆合金结构具有形状记忆能力,使得在地震载荷消失之后再使自复位黏弹性阻尼器恢复至原始的非受力状态,保证了整个自复位黏弹性阻尼器的工作稳定性和长期使用的可靠性。最重要的是,整个自复位黏弹性阻尼器的内部结构简单,形状记忆合金结构与黏弹性结构二者既不会发生任何干涉作用,又能够同步起到耗能效果。

进一步的,为了便于进行设置黏弹性结构的操作,所述外部件包括上外板和下外板,所述上外板与下外板呈上下间隔布置,且上外板与下外板之间位于宽度方向的两侧位置分别固定有外支撑件;所述内部件位于所述上外板与下外板之间的间隔处,所述黏弹性结构设于所述上外板与内部件相对的间隔部分、以及所述下外板与内部件相对的间隔部分。

进一步的,为了简化外部件的结构,所述上外板和下外板的沿长度方向的一端平齐且共同构成所述第一挡止端;所述上外板和下外板的沿长度方向的另一端设有第二连接结构,设有第二连接结构的上外板的端部部分和下外板的端部部分共同构成所述第二连接端,靠近所述第二连接结构的外支撑件位于第二连接端的内侧位置并构成所述第二挡止结构。

进一步的,为了便于进行设置黏弹性结构的操作,所述内部件包括上内板和下内板,所述上内板与下内板之间固定有内支撑件,所述黏弹性结构设于所述上内板与上外板、以及下内板与下外板之间的间隔部分;

所述上内板和下内板的沿长度方向的一端设有第一连接结构,设有第一连接结构的上内板的端部部分和下内板的端部部分共同构成所述第一连接端,所述上内板的靠近所述第一连接结构处设有沿宽度方向凸出的凸缘部分,所述下内板的靠近所述第一连接结构处设有沿宽度方向凸出的凸缘部分,所述上内板的凸缘部分和下内板的凸缘部分共同构成所述第一顶压结构;所述上内板和下内板的沿长度方向的另一端的端部部分共同构成所述第二顶压端。

进一步的,为了保证第一端板与第二端板之间受力时的平衡性和稳定性,所述形状记忆合金结构包括至少两根sma线缆,且sma线缆以所述自复位黏弹性阻尼器的长度方向的中心线呈对称布置。

进一步的,所述第一端板上开设有两个上下间隔布置的水平长孔,两个水平长孔分别与所述设有第一连接结构的上内板的端部部分和下内板的端部部分沿长度方向插接配合;所述sma线缆连接于所述第一端板的位于两个水平长孔的宽度方向的两侧对称位置;所述sma线缆连接于所述第二端板的沿长度方向正对的两侧对称位置。

进一步的,为了防止sma线缆从第一端板或者第二端板中脱出,所述sma线缆的端部压紧连接于套筒中,所述套筒上螺纹连接有用于第一端板或者第二端板挡止配合的螺母。

进一步的,所述外支撑件为槽型结构,所述外支撑件沿宽度方向槽口相对布置,且外支撑件的上水平段与下水平段上分别开设有螺纹孔,对应的,所述上外板开设有供螺栓穿过以压紧固定在所述外支撑件的上水平段的螺栓孔,所述下外板开设有供螺栓穿过以压紧固定在所述外支撑件的下水平段的螺栓孔。

进一步的,所述内支撑件为槽型结构,所述内支撑件沿宽度方向槽口相对布置,且所述上内板和下内板位于所述内支撑件的槽口中,所述内支撑件的中间竖直段上开设有供螺栓穿过以压紧固定上内板和下内板螺栓孔。

进一步的,所述黏弹性结构为采用硫化方式连接于所述内部件与外部件之间的天然橡胶或者高阻尼橡胶。

附图说明

图1为本发明的自复位黏弹性阻尼器的具体实施例1中自复位黏弹性阻尼器的爆炸示意图;

图2为本发明的自复位黏弹性阻尼器的具体实施例1中自复位黏弹性阻尼器的立体示意图;

图3为图2中内部件的立体示意图;

图4为图2中外部件的立体示意图;

图5为图2中内部件与第一端板的装配示意图;

图6为图2中内部件与第二端板的装配示意图;

图7为本发明的自复位黏弹性阻尼器的具体实施例1中自复位黏弹性阻尼器处于非受力状态的纵向剖视图;

图8为本发明的自复位黏弹性阻尼器的具体实施例1中自复位黏弹性阻尼器处于受挤压力状态的纵向剖视图;

图9为本发明的自复位黏弹性阻尼器的具体实施例1中自复位黏弹性阻尼器处于受拉伸力状态的纵向剖视图;

图10为图7中a-a处的截面示意图;

图11为图7中b-b处的截面示意图;

图12为图7中c-c处的截面示意图;

图13为本发明的自复位黏弹性阻尼器的具体实施例2中自复位黏弹性阻尼器的立体示意图。

图中:1-内部件、11-第一连接端、12-第一顶压结构、13-第二顶压端、14-上内板、15-下内板、16-内支撑件、2-外部件、21-第二连接端、22-第一挡止端、23-第二挡止结构、24-上外板、25-下外板、26-外支撑件、3-第一端板、4-第二端板、5-sma线缆、6-高阻尼橡胶。

具体实施方式

下面结合附图和实施例,对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。

本发明的自复位黏弹性阻尼器的具体实施例1,如图1、图2所示,自复位黏弹性阻尼器包括沿长度方向插套配合的内部件1和外部件2,内部件1的位于长度方向的一端延伸出外部件2的对应端,内部件1的延伸超出端为内部件第一端,相应的,外部件2的对应端为外部件第一端;外部件2的位于长度方向的另一端延伸出内部件1的对应端,外部件2的延伸超出端为外部件第二端,相应的,内部件1的对应端为内部件第二端。在内部件1上位于外部件第一端的外侧位置移动装配有第一端板3,在外部件2的内部位于内部件第二端的外侧位置移动装配有第二端板4,并且第一端板3与第二端板4之间预紧连接有多根sma线缆5。内部件1与外部件2之间的间隔位置还设有高阻尼橡胶6,通过高阻尼橡胶6在内部件1与外部件2发生相对位移时产生滞回剪切作用。

sma线缆5所采用的形状记忆合金为niti合金,sma线缆5由若干根形状记忆合金束构成,每根形状记忆合金束又包含若干根形状记忆合金丝。sma线缆5的抗拉伸性能较棒材更加稳定,且具有一定的冗余度,当一根或者几根形状记忆合金丝断裂失效时,不影响整个sma线缆5的工作有效性。sma线缆5除了具有抗拉性能外,还具有优异的形状记忆能力,即在宏观上变现为伪弹性性能,在应力去除之后,sma线缆5能够完全恢复形变至原始形状。

在本实施例中,外部件2包括上外板24和下外板25,上外板24和下外板25均为矩形平板结构,上外板24与下外板25呈上下间隔布置,且上外板24与下外板25之间位于宽度方向的两侧位置分别固定有外支撑件26。上外板24和下外板25的结构相同,以上外板24为例,上外板24的沿长度方向延伸出内部件1的对应端部的位置开设有多个螺栓孔,多个螺栓孔沿宽度方向并列间隔布置,相对应的,下外板25的对应端部也开设有多个螺栓孔,此处的多个螺栓孔构成第二连接结构,开设有多个螺栓孔的上外板24的端部部分和开设有多个螺栓孔的下外板25的端部部分共同构成外部件2的第二连接端21。

外支撑件26为槽型结构,且位于外部件2宽度方向相对的两个外支撑件26的槽口相对,外支撑件26包括中间竖直段、上水平段和下水平段,上水平段上开设有沿长度方向间隔布置的螺栓孔,下水平段上也开设有沿长度方向间隔布置的螺栓孔;相对应的,上外板24的对应侧位置开设有沿长度方向间隔布置的螺栓孔,下外板25的对应侧位置也开设有沿长度方向间隔布置的螺栓孔,上外板24布置于外支撑件26的上水平段的上侧、下外板25布置于外支撑件26的下水平段的下侧,通过螺栓贯穿上外板24、上水平段、下水平段、下外板25并旋紧螺母,从而将上外板24、下外板25以及外支撑件26之间固定连接,内部件1位于上外板24与下外板25之间的间隔处。

在本实施例中,外支撑件26呈槽口相对共设有两组,其中一组外支撑件26位于外部件第一端处,另一组位于靠近外部件第二端的内侧位置,并且靠近外部件第二端的内侧位置的外支撑件26构成了第二挡止结构23。第二端板4的高度与上外板24的下板面与下外板25的上板面之间的距离相等,且第二端板4的宽度等于上外板24和下外板25宽度,即第二端板4通过其宽度方向的两侧部分与第二挡止结构23挡止配合。当第二端板4朝远离第二连接端21的方向移动时,受到第二挡止结构23的挡止限位作用而无法继续移动。位于外部件第一端处外支撑件26分别与上外板24、下外板25的对应端面平齐,位于外部件第一端的上外板24的端部部分以及位于外部件第一端的下外板25的端部部分共同构成第一挡止端22,且第一端板3的外轮廓与外部件2的外轮廓相对应,即第一端板3通过其上下边缘部分与第一挡止结构22挡止配合。当第一端板3朝靠近第二连接端21的方向移动时,受到第一挡止结构22的挡止限位作用而无法继续移动。

内部件1包括上内板14和下内板15,上内板14和下内板15均为平板结构,上内板14与下内板15呈上下间隔布置,且上内板14与下内板15之间位于宽度方向的两侧位置分别固定有内支撑件16。上内板14和下内板15的结构相同,以上内板14为例,上内板14的沿长度方向延伸出外部件2的对应端部的位置开设有多个螺栓孔,多个螺栓孔沿宽度方向并列间隔布置,相对应的,下内板15的对应端部也开设有多个螺栓孔,此处的多个螺栓孔构成第一连接结构,开设有多个螺栓孔的上内板14的端部部分和开设有多个螺栓孔的下内板15的端部部分共同构成内部件1的第一连接端11。上内板14的靠近第一连接端11的部分为收窄部分,上内板14的远离第一连接端11的部分为凸出部分,凸出部分的沿宽度方向延伸的侧边为凸缘部分,上内板14的宽度方向两侧分别对称设有凸缘部分,且下内板15的宽度方向两侧也分别对称设有凸缘部分,上内板14的凸缘部分与下内板15的凸缘部分构成第一顶压结构12。内部件1朝靠近第一连接端11的方向移动时通过第一顶压结构12与第一端板3顶压配合,并通过顶压第一端板3移动进而拉伸sma线缆5。

内支撑件16为槽型结构,且位于内部件1宽度方向相对的两个内支撑件16的槽口相对,内支撑件16包括中间竖直段、上水平段和下水平段,中间竖直段上开设有沿长度方向间隔布置的螺栓孔;上内板14和下内板15分别卡接在内支撑件16的槽口内部,即上内板14布置于内支撑件16的上水平段的下侧、下内板15布置于内支撑件16的下水平段的上侧,通过螺栓贯穿位于宽度方向相对的两个内支撑件16并旋紧螺母,从而将上内板14、下内板15以及内支撑件16之间固定连接。此处,内支撑件16呈槽口相对共设有两组,其中一组内支撑件16位于靠近内部件第一端的内侧位置,另一组位于内部件第二端处,靠近内部件第一端的内支撑件16设于平齐于上内板14的凸缘部分以及下内板15的凸缘部分的位置,位于内部件第二端处的内支撑件16设于平齐于上内板14和下内板15的对应端部的位置,位于内部件第二端的上内板14的端部部分和位于内部件第二端的下内板15的端部部分构成第二顶压端13。内部件1朝远离第一连接端11的方向移动时通过第二顶压端13与第二端板4顶压配合,并通过顶压第二端板4移动进而拉伸sma线缆5。

第一端板3上开设有两个上下间隔布置的水平长孔,两个水平长孔分别与内部件第一端的上内板14的端部部分和内部件第一端的下内板15的端部部分沿长度方向插接配合;sma线缆5连接于第一端板14的位于两个水平长孔的宽度方向的两侧对称位置,sma线缆5连接于第二端板4的沿长度方向正对的两侧对称位置。sma线缆5预紧连接在第一端板3和第二端板4之间,sma线缆5对称分布在内部件1的宽度方向的两侧对称位置,更好地利用了外部件2的内部空间部分,即有效地为高阻尼橡胶6的布置营造出了充分的装配操作空间,又能够避免sma线缆5与高阻尼橡胶6之间的相互干扰。sma线缆5的两个端部分别压紧连接在套筒51中,套筒51的外周壁上设有外螺纹,将套筒51螺纹连接于第一端板3或者第二端板4的螺纹孔中,且为了保证sma线缆5在承受巨大拉伸作用力时不从第一端板3或者第二端板4的螺纹孔中脱出,在套筒51上位于第一端板3和第二端板4的外侧部分上还螺纹连接有螺母52,通过螺母52与第一端板3或者第二端板4的外侧面进行挡止配合作用,起到增强sma线缆5与端板连接强度的作用。

高阻尼橡胶6采用硫化方式连接于连接于内部件1与外部件2之间的间隔部分,具体为,高阻尼橡胶6连接于上内板14和上外板24之间的间隔部分,且连接于下内板15与下外板25之间的间隔部分,当内部件1与外部件2之间方向相对位移时,上内板14相对于上外板24发生沿长度方向的错动,从而引起高阻尼橡胶6产生滞回剪切变形;上内板14和下内板15作为一个整体,下内板15相对于下外板25发生沿长度方向的错动,从而引起高阻尼橡胶6产生滞回剪切变形。

如图7所示,自复位黏弹性阻尼器处于非受力状态时,sma线缆5收紧将第一端板3沿长度方向拉紧贴合在内部件1的第一顶压结构12以及外部件2的第一挡止端22上,sma线缆5收紧将第二端板4沿长度方向拉紧贴合在内部件1的第二顶压端13以及外部件2的第二挡止结构23上。此时,上内板14的位于内部件第一端的收窄部分和下内板15的位于内部件第一端的收窄部分基本完全从第一端板3的两个水平长孔中向外伸出,第二端板4贴合于第二挡止结构23的外边缘而处于距离第二连接端21的最远端位置。

如图8所示,当自复位黏弹性阻尼器处于受挤压力状态时,以外部件2为参考系,内部件1相对于外部件2朝靠近第二连接端21的方向移动,内部件1的第二顶压端13朝靠近第二连接端21的方向顶压第二端板4,第二端板4脱离第二挡止结构23;与此同时,sma线缆5进一步拉紧第一端板3,且第一端板3被挡止在外部件2的第一挡止端22处,使内部件1的第一顶压结构12与第一端板3脱离。在内部件1的第二顶压端13对第二端板4的顶压作用下,第二端板4相对于外部件2朝靠近第二连接端21的方向移动,在外部件2的第一挡止端22与第一端板3挡止作用下,第一端板3相对外部件2保证位置不变,在顶压作用与挡止作用的共同配合下,使得第一端板3与第二端板4之间的距离增大。最终,将自复位黏弹性阻尼器承受的挤压力转化为对sma线缆5的拉伸力,且高阻尼橡胶6随着内部件1相对于外部件2的位移而同步产生滞回剪切作用,由于sma线缆5具有良好的抗拉伸性能,在sma线缆5的拉伸变形以及高阻尼橡胶6的滞回剪切作用的共同作用下,实现有效地削减和消耗输入建筑结构中的地震能量。

如图9所示,当自复位黏弹性阻尼器处于受拉伸力状态时,仍以外部件2为参考系,内部件1相对于外部件2朝远离第二连接端21的方向移动,内部件1的第一顶压结构12朝远离第二连接端21的方向顶压第一端板3,第一端板3脱离外部件2的第一挡止端22;与此同时,sma线缆5进一步拉紧第二端板4,且第二端板4被挡止在外部件2的第二挡止结构23处,使内部件1的第二顶压端13与第二端板4脱离。在内部件1的第一顶压结构12对第一端板3的顶压作用下,第一端板3相对于外部件2朝远离第二连接端21的方向移动,在外部件2的第二挡止结构23与第二端板4挡止作用下,第二端板4相对于外部件2保持位置不变,在顶压作用与挡止作用的共同配合下,使得第一端板3与第二端板4之间的距离增大。最终,将自复位黏弹性阻尼器承受的拉伸力转化为对sma线缆5的拉伸力,且高阻尼橡胶6随着内部件1相对于外部件2的位移而同步产生滞回剪切作用,由于sma线缆5具有良好的抗拉伸性能,在sma线缆5的拉伸变形以及高阻尼橡胶6的滞回剪切作用的共同作用下,实现有效地削减和消耗输入建筑结构中的地震能量。

将自复位黏弹性阻尼器分别通过第一连接端11和第二连接端21安装在结构构件之间,在地震作用下,自复位黏弹性阻尼器耗散和吸收输入建筑结构中的地震能量,当自复位黏弹性阻尼器承受挤压力时,从外部来看,内部件1伸入外部件2的长度变大而整体得到压缩,从内部来看,第二端板4被内部件1的第二顶压端13顶压移动至距离第一端板3更远的位置,最终通过sma线缆5的拉伸变形以及高阻尼橡胶6的滞回剪切作用而消耗地震能量。相对应的,当自复位黏弹性阻尼器承受拉伸力时,从外部来看,内部件1伸出外部件2的长度变大而整体得到伸长,从内部来看,第一端板3被内部件1的第一顶压结构12顶压移动至距离第二端板4更远的位置,最终通过sma线缆5拉伸变形以及高阻尼橡胶6的滞回剪切作用而消耗地震能量。不论自复位黏弹性阻尼器承受挤压力还是拉伸力,内部的sma线缆5始终承受拉伸作用力,且高阻尼橡胶6同步产生滞回剪切作用,而sma线缆5具有形状记忆能力,使得在地震载荷消失之后再使自复位黏弹性阻尼器恢复至原始的非受力状态,保证了整个自复位黏弹性阻尼器的工作稳定性和长期使用的可靠性。sma线缆5和高阻尼橡胶6分别布置于不同的空间位置,二者既不会发生任何干涉作用,又能够同步起到耗能效果。

本发明的自复位黏弹性阻尼器的具体实施例2,与具体实施例1的不同在于,为了简化内部件的结构,便于后期的组装操作,如图13所示,可仅使用一个内板作为内部件,内板的两个侧面分别与外部件的上外板和下外板之间通过高阻尼橡胶硫化连接,同样可以在内部件与外部件发生相对位移时起到滞回剪切作用。

本发明的自复位黏弹性阻尼器的具体实施例3,与具体实施例1的不同在于,可根据具体的使用情况以及性能需求,将高阻尼橡胶替换成天然橡胶,同样可以在内部件与外部件发生相对位移时起到滞回剪切作用。

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