一种分阶粘弹耗能防屈曲支撑

本技术涉及建筑结构抗震防灾，特别涉及一种分阶粘弹耗能防屈曲支撑。

背景技术：

1、随着防灾减灾事业的不断发展，耗能减振技术日益得到土木工程结构设计人员及科研工作者的关注。结构传统的设计理念与设计方法完全依靠结构构件自身的强度和塑性变形能力来抵御地震作用、风荷载、冲击荷载等外界作用荷载。国内外的土木工程结构设计人员以及科研工作者提出了一系列的耗能减振构件，例如黏滞阻尼器、粘弹性阻尼器、调谐质量阻尼器、调谐液体阻尼器、摩擦阻尼器、金属阻尼器等。

2、在这些耗能减振构件中，粘弹性阻尼器就是利用粘弹性材料随着约束钢板往返运动，透过粘弹性的阻尼材料的形状改变来消耗其中大部分能量，传统粘弹性阻尼器一般是在中间钢板与侧边钢板之间设置粘弹层，在钢板相对剪切力往复下，粘弹性材料产生剪切变形耗能。对于不同强度的地震作用或者风荷载作用，不能够做到对结构反应的耗能减振的自适应，且与结构连接形式受限。

3、为此，也有设计出了一些可以分阶耗能的粘弹性阻尼器，但现有的分阶耗能粘弹性阻尼器在应对不同的地震时，一阶耗能不能满足就逐渐开启二阶耗能或三阶耗能，但多阶耗能并不能同时耗能减震，启动后面的耗能时，前面的耗能就不起作用，需要逐级增加各阶段的耗能能力，并且在耗能时，其余阶段不能充分发挥耗能能力。

技术实现思路

1、本实用新型的目的是提供一种分阶粘弹耗能防屈曲支撑，能够在不同地震作用下耗能能力不同，做到不同的地震作用下阻尼器耗能能力对结构反应的自适应，并且在逐级增加的耗能过程中，能够更加充分的发挥各阶段的耗能能力。

2、本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

3、一种分阶粘弹耗能防屈曲支撑，包括耗能芯板，所述耗能芯板外逐层外套有至少一层两端均开口的耗能套，最外层的耗能套外套有滑动套壳，每一耗能套的内侧与所述耗能芯板或对应耗能套的外侧之间均设置有橡胶层，位于最外层的耗能套的外侧与所述滑动套壳的内壁之间设置有橡胶层，所述橡胶层能够提供的阻尼内层向外层逐渐增加；

4、贯穿每一耗能套相对两侧的两端均开设有安装口，每一安装口内均转动连接有与所述耗能芯板平行的传动齿轮，所述耗能芯板两边均设置有与最内层传动齿轮相啮合的芯板齿条，除最内层耗能套外，所述滑动套壳的两内壁及每一耗能套的两内侧均设置有与其内侧相邻传动齿轮相啮合的内侧齿条，除最外层耗能套外，每一耗能套的外侧均设置有与其外侧相邻传动齿轮相啮合的外侧齿条，每一芯板齿条的起始点均与所述耗能芯板的两端之间留有光滑分阶段，每一内侧齿条的起始点均与对应耗能套的两端齐平且时刻与对应传动齿轮啮合，每一外侧齿条的起始点均与所述耗能套或所述滑动套壳的两端之间均留有光滑分阶段；

5、所述耗能芯板的长度及所述滑动套壳的长度均大于每一耗能套的长度，所述耗能芯板的一端伸出所述耗能套设置有第一连接头，所述滑动套壳朝向所述第一连接头的一端开口，所述滑动套壳远离所述第一连接头的一端设置有第二连接头。

6、通过采用上述技术方案，小幅地震时，建筑结构使阻尼器受拉或受压，拉动耗能芯板前后位移，引起的耗能芯板位移小，此时，耗能芯板与最内层耗能板之间的橡胶层产生阻尼，消耗地震作用产生的能量，并且此时耗能芯板的位移小于光滑分阶段的长度，不足以使芯板齿条与传动齿轮相啮合，仅进行一阶耗能；

7、当地震作用增大，建筑结构变形增加后，此时耗能芯板的位移大于光滑分阶段的长度，芯板齿条与传动齿轮相啮合，并且由于传动齿轮与外层耗能套的内侧齿条啮合，耗能芯板带动传动齿轮转动时，由于外层的耗能套固定，就能够使内层的耗能套产生相对外层的耗能套的位移，此时耗能芯板及内层的耗能套均向同一方向位移，两层的橡胶层同时产生阻尼消耗地震时产生的能量，进行二阶耗能；

8、若地震作用继续增大，建筑结构变形继续增加，发生位移的内层耗能套数量逐渐增加，直至最外层的耗能套发生位移，此时耗能芯板、各层耗能套均向同一方向位移，多层的橡胶层同时产生阻尼消耗地震时产生的能量；

9、并且由于阻尼器内部的前后两端设置相同，外侧齿条的起始点均留有一段光滑分阶段，传动齿轮的连接方式相同，使得阻尼器在受拉或受压时，都能够实现分阶耗能。

10、本实用新型的进一步设置为：所述滑动套壳外套有保护套壳，所述保护套壳的一端与所述第二连接头连接，所述保护套壳与所述滑动套壳之间设置有填充层，所述填充层远离靠近所述第二连接头的内部设置有供每一耗能套伸缩的活动空间，所述保护套壳远离所述第二连接头的一端开设有供所述耗能芯板穿出且与之滑动连接的穿孔。

11、本实用新型的进一步设置为：所述填充层为混凝土。

12、本实用新型的进一步设置为：每一橡胶层均与两侧的耗能芯板、耗能套或滑动套壳通过硫化工艺连接。

13、本实用新型的进一步设置为：所述耗能套共有两层。

14、与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

15、其一、本实用新型在地震时，阻尼器受拉及受压时，都能够根据地震幅度，逐级增加橡胶层耗能的数量，逐渐增加阻尼器耗能的能力，使得能够在小震及大震中自适应做到不同的耗能减震效果，减震效果好；

16、其二、本实用新型通过齿轮结构的巧妙连接，只有位移量大于光滑分阶段的长度时，才能带动下一阶段耗能，逐渐增加移动耗能套的数量时，之前发生位移的耗能芯板及耗能套均能继续同向位移，使多块橡胶层同时耗能，在逐渐增加耗能能力的同时，使更多的结构参与到地震耗能中，而不是仅仅某一阶段的耗能结构进行耗能，能够更加充分的发挥各阶段的耗能能力；

17、其三、本实用新型增加保护套壳及填充层，在构件比较长时，保护套壳及填充层可以防止构件受压时发生失稳，同时保护套壳及填充层可以对橡胶层及内部构件形成保护，增加其耐久性。

技术特征：

1.一种分阶粘弹耗能防屈曲支撑，包括耗能芯板(1)，其特征在于：所述耗能芯板(1)外逐层外套有至少一层两端均开口的耗能套(2)，最外层的耗能套(2)外套有滑动套壳(3)，每一耗能套(2)的内侧与所述耗能芯板(1)或对应耗能套(2)的外侧之间均设置有橡胶层(4)，位于最外层的耗能套(2)的外侧与所述滑动套壳(3)的内壁之间设置有橡胶层(4)，所述橡胶层(4)能够提供的阻尼内层向外层逐渐增加；

2.根据权利要求1所述的一种分阶粘弹耗能防屈曲支撑，其特征在于：所述滑动套壳(3)外套有保护套壳(7)，所述保护套壳(7)的一端与所述第二连接头(31)连接，所述保护套壳(7)与所述滑动套壳(3)之间设置有填充层(8)，所述填充层(8)远离靠近所述第二连接头(31)的内部设置有供每一耗能套(2)伸缩的活动空间(81)，所述保护套壳(7)远离所述第二连接头(31)的一端开设有供所述耗能芯板(1)穿出且与之滑动连接的穿孔。

3.根据权利要求2所述的一种分阶粘弹耗能防屈曲支撑，其特征在于：所述填充层(8)为混凝土。

4.根据权利要求1所述的一种分阶粘弹耗能防屈曲支撑，其特征在于：每一橡胶层(4)均与两侧的耗能芯板(1)、耗能套(2)或滑动套壳(3)通过硫化工艺连接。

5.根据权利要求1所述的一种分阶粘弹耗能防屈曲支撑，其特征在于：所述耗能套(2)共有两层。

技术总结
本技术公开了一种分阶粘弹耗能防屈曲支撑，包括耗能芯板，耗能芯板外逐层外套有至少一层两端均开口的耗能套，最外层的耗能套外套有滑动套壳，每一耗能套的内侧与耗能芯板或对应耗能套的外侧之间均设置有橡胶层，橡胶层的阻尼内层向外层逐渐增加，位于最外层的耗能套的外侧与滑动套壳的内壁之间设置有橡胶层；耗能芯板的长度及滑动套壳的长度均大于每一耗能套的长度，耗能芯板的一端伸出耗能套设置有第一连接头，滑动套壳朝向第一连接头的一端开口，滑动套壳远离第一连接头的一端设置有第二连接头。本技术能够在不同地震作用下耗能能力不同，在不同地震下自适应调整耗能，并且在逐级增加的耗能过程中，能够充分的发挥各阶段的耗能能力。

技术研发人员：张庆,戴实,秦锐,姚激,杨洋,高永林,苏何先
受保护的技术使用者：昆明理工大学
技术研发日：20230313
技术公布日：2024/3/12