CN105821984A - 一种挤压耗能阻尼器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种挤压耗能阻尼器，由耗能装置和端部连接件组成，其中耗能装置包括金属套筒、固定限位板、活动限位板、填充颗粒及法兰盘；所述金属套筒包括至少一个带弧段主套筒单元、以及一个引伸直套筒，所述引伸直套筒与所述带弧段主套筒单元之间通过法兰盘可拆卸的同轴连接；所述带弧段主套筒单元内部的一端固定连接所述固定限位板；引伸直套筒内设置活动限位板；固定限位板与活动限位板之间形成一个密闭空间；所述密闭空间内密实填充所述填充颗粒。该挤压耗能阻尼器具有制作安装简便，成本低，耗能能力强，承载能力高，套筒局部开裂后仍能正常耗能，修复改造简单，适应范围广的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种建筑结构控制装置，具体涉及一种性能可靠，构造简单的挤压耗能阻尼器。
背景技术
消能减震技术是把结构的某些非承重构件设计成消能构件，或在结构的某些部位设置消能部件；在风或者小震时，消能构件或者消能部件能够增大建筑结构的刚度；当遭遇大震，建筑结构受迫振动激烈时，消能构件或者消能部件产生较大的阻尼，消耗地震能量，从而减少结构的动力反应，避免结构产生过大的塑性变形而影响使用甚至破坏。目前国内外已经开发的主要消能部件有：各种类型的安装在支撑上的摩擦阻尼器，软刚和合金阻尼器，铅阻尼器，粘弹性阻尼器，油性阻尼器等。
耗能阻尼器多采用金属制作，利用金属材料受力产生塑性滞回变形或材料之间摩擦生热的原理耗散地震动的能量，相比于粘弹性、摩擦型、粘滞液体型等其他类型阻尼器，挤压耗能阻尼器构造简单，易加工、滞回性能稳定、易于更换，造价及维护费用低廉。
现有的钢板耗能阻尼器按耗能机理一般分为四种：面外弯曲耗能、剪切耗能、面内弯曲耗能及轴向挤压耗能。面外弯曲耗能阻尼器变形能力强，滞回性能稳定但初始刚度较小。剪切耗能阻尼器利用钢板的剪切变形进行耗能，有效的提高了初始刚度，但是局部屈服易导致应力集中。面内弯曲耗能阻尼器则通过钢板平面内弯曲变形达到耗能目的，这种方式很大程度上提高了阻尼器的初始刚度及屈服力，但是在截面缺陷（孔端）处易引起应力集中。轴向挤压耗能阻尼器主要采用无黏结钢支撑的形式，但是通常支撑长细比较大，容易受压屈曲而失效，且滞回性能不是很理想。
发明内容
本发明的发明目的在于提供一种制作安装简单、成本低、耗能能力强、承载力高的挤压耗能阻尼器。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种挤压耗能阻尼器，由耗能装置和端部连接件组成，其中耗能装置包括金属套筒、固定限位板、活动限位板以及填充颗粒；
所述金属套筒包括至少一个带弧段主套筒单元、以及一个引伸直套筒，所述引伸直套筒与所述带弧段主套筒单元之间通过第一法兰盘连接；
所述带弧段主套筒单元内部的一端固定连接所述固定限位板；
所述引伸直套筒内设置所述活动限位板；
固定限位板与活动限位板之间形成一个密闭空间；所述密闭空间内密实填充所述填充颗粒；
所述端部连接件包括连接在带弧段主套筒单元一端的第二法兰盘和连接在引伸直套筒端部的第三法兰盘。
所述填充颗粒材料采用不规则形状的金属颗粒或橡胶颗粒或高硬度石子或上述材料的混合颗粒。
所述金属颗粒为软钢颗粒、铅颗粒、锡颗粒三种颗粒中的一种或多种混合。
所述金属套筒的长细比不大于50，每个带弧段主套筒单元的弧段矢跨比范围在0.02-0.12之间，失高不大于50mm。
所述金属套筒由多个带弧段主套筒单元相互串联后连接一个引伸直套筒组成。
所述活动限位板的外壁与引伸直套筒内壁之间螺纹连接，活动限位板上设置有凸起的螺帽。
所述固定限位板上相邻填充颗粒的一侧设有压力传感器。
所述带弧段主套筒单元的材质为钢，钢材质的带弧段主套筒单元的壁厚不小于10mm。
本发明挤压耗能阻尼器具有以下特点：制作安装简便，成本低，耗能能力强，承载能力高，套筒局部开裂后仍能正常耗能，修复改造简单，适应范围广。小震发生时，阻尼器的刚度较小，可以避免因减小结构周期产生的地震作用增加；大震时，当阻尼器产生较大位移，刚度迅速增加，耗能能力充分发挥作用，防止大震时结构侧移迅速增加。
附图说明
图1为本发明的挤压耗能阻尼器的结构示意图；
图2为图1中沿A—A线的剖面结构示意图；
图3为本发明的活动限位板的结构示意图；
其中，1为带弧段主套筒单元；2为引伸直套筒；3为固定限位板；4为活动限位板；5为填充颗粒；41为活动限位板主体；42为螺帽；61为第一法兰盘；62为第二法兰盘；63为第三法兰盘。
具体实施方式
下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
一种挤压耗能阻尼器，如图2所示，由耗能装置和端部连接件组成，其中耗能装置包括带弧段主套筒单元1、引伸直套筒2、固定安装于带弧段主套筒单元1内部左端的固定限位板3、设置在引伸直套筒2内部的活动限位板4、密实填充于两限位板之间的填充颗粒5、设置在带弧段主套筒单元1和引伸直套筒2之间的第一法兰盘61、设置在带弧段主套筒单元1一端的第二法兰盘62、设置在引伸直套筒2一端的第三法兰盘63，阻尼器通过第二法兰盘62和第三法兰盘63与外部结构支撑相连接。
作为本发明的一个优选实施例，所述的引伸直套筒2的内壁以及活动限位板4外边缘有螺纹（未标示），活动限位板4通过螺纹与引伸直套筒2咬合连接，活动限位板4一侧侧面上设置有凸起的螺帽42。
作为本发明的另一个优选实施例，所述填充颗粒材料采用不规则形状的金属颗粒或橡胶颗粒或高硬度石子或上述材料的混合颗粒。
作为本发明的进一步优选实施例，所述金属颗粒为软钢颗粒、铅颗粒或锡颗粒。
作为本发明的进一步优选实施例，所述金属套筒的长细比不大于50，弧段的矢跨比范围在0.02-0.12之间，失高不大于50mm。
作为本发明的进一步优选实施例，多个所述带弧段主套筒单元相互串联后连接一个引伸直套筒组成所述金属套筒。
作为本发明的进一步优选实施例，所述活动限位板的外壁与引伸直套筒内壁之间螺纹连接所述固定限位板上相邻填充颗粒的一侧设有压力传感器。
作为本发明的进一步优选实施例，所述带弧段主套筒单元的材质为钢，所述钢材质的带弧段主套筒单元的壁厚不小于10mm。
具体实施时，先将带弧段主套筒单元1与引伸直套筒2相连接，再将填充颗粒5灌入到套筒的内腔中，再用Y形或者T形扳手套住活动限位板4上的螺帽42，将其旋入引伸直套筒2内部，将填充颗粒5压实的同时注意控制压力传感器的示数不能超过规定限值，所述规定限制为施加压力后，套筒的横向拉应力应小于套筒屈服强度70%，优选的为20%~70%之间。
本发明挤压耗能阻尼器的工作原理如下：带弧段主套筒单元1以及引伸直套筒2分别通过第二法兰盘62和第三法兰盘63与外部结构支撑相连。小震发生时，阻尼器的刚度较小，可以避免因减小结构周期产生的地震作用增加；大震时，当阻尼器产生较大位移，刚度迅速增加，耗能能力充分发挥作用，防止大震时结构侧移迅速增加。另外套筒的变形会使填充颗粒5互相之间产生摩擦和挤压作用而产生阻尼力，为结构提供较大的耗能功能。应用本发明，制作安装简单，结构的抗震性能更好。
以上所述实施例仅表达了本发明的部分实施方式，其描述较为具体和详细，仅为帮助理解本发明实施例的原理，并不能因此理解为对本发明专利的范围的限制。同时，对本领域的一般技术人员，在不脱离本发明专利构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (8)
1.一种挤压耗能阻尼器，由耗能装置和端部连接件组成，其中耗能装置包括金属套筒、固定限位板、活动限位板以及填充颗粒；
其特征在于：所述金属套筒包括至少一个带弧段主套筒单元、以及一个引伸直套筒，所述引伸直套筒与所述带弧段主套筒单元之间通过第一法兰盘连接；
所述带弧段主套筒单元内部的一端固定连接所述固定限位板；
所述引伸直套筒内设置所述活动限位板；
固定限位板与活动限位板之间形成一个密闭空间；所述密闭空间内密实填充所述填充颗粒；
所述端部连接件包括连接在带弧段主套筒单元一端的第二法兰盘和连接在引伸直套筒端部的第三法兰盘。
2.根据权利要求1所述的一种挤压耗能阻尼器，其特征在于：所述填充颗粒材料采用不规则形状的金属颗粒或橡胶颗粒或高硬度石子或上述材料的混合颗粒。
3.根据权利要求2所述的一种挤压耗能阻尼器，其特征在于：所述金属颗粒为软钢颗粒、铅颗粒、锡颗粒三种颗粒中的一种或多种混合。
4.根据权利要求1所述的一种挤压耗能阻尼器，其特征在于：所述金属套筒的长细比不大于50，每个带弧段主套筒单元的弧段矢跨比范围在0.02-0.12之间，失高不大于50mm。
5.根据权利要求1所述的一种挤压耗能阻尼器，其特征在于：所述金属套筒由多个带弧段主套筒单元相互串联后连接一个引伸直套筒组成。
6.根据权利要求1所述的一种挤压耗能阻尼器，其特征在于：所述活动限位板的外壁与引伸直套筒内壁之间螺纹连接，活动限位板上设置有凸起的螺帽。
7.根据权利要求1所述的一种挤压耗能阻尼器，其特征在于：所述固定限位板上相邻填充颗粒的一侧设有压力传感器。
8.根据权利要求1所述的一种挤压耗能阻尼器，其特征在于：所述带弧段主套筒单元的材质为钢，钢材质的带弧段主套筒单元的壁厚不小于10mm。
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