CN110374222B - 一种自复位阻尼器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种自复位阻尼器，涉及建筑减震领域。自复位阻尼器包括内部件和外部件，内部件的一端为第一连接端，第一连接端延伸出外部件的对应端，外部件的对应端为第一挡止端；外部件的另一端为第二连接端，第二连接端延伸出内部件的对应端，内部件的对应端为第二顶压端；内部件的靠近第一连接端处设有第一顶压结构，内部件的位于第一顶压结构的外侧位置移动装配有第一端板；外部件的靠近第二连接端的内部位置设有第二挡止结构，外部件的内部位于第二挡止结构的外侧位置移动装配有第二端板，第一端板与第二端板之间预紧连接有形状记忆合金线缆；无论阻尼器受挤压还是拉伸，通过端部顶压与挡止配合作用，使形状记忆合金线缆始终受拉伸。

Description

一种自复位阻尼器

技术领域

本发明涉及建筑减震技术领域，具体涉及一种自复位阻尼器。

背景技术

在建筑工程中，通常会在结构构件之间设置相应的减震装置，通过减震装置吸收和耗散输入建筑结构中的地震能量，保证建筑结构的整体安全性和稳定性。

如申请公布号为CN104018593A、申请公布日为2014.09.03的中国发明专利申请公开了双核心预力拉伸自复位挫屈束制斜撑减震装置，并具体公开了该减震装置包含一核心单元、一将该核心单元夹设其中的围束构件、一包覆该核心单元消能段及该围束构件且一端焊接于该核心单元一端的外核心构件、一包覆前述构件且一端焊接于该核心单元另一端的外层构件、两分别设置于该围束构件的两端的内层底板、两分别设置于该外核心构件及外层构件与至少一地儿预力拉伸构件。第一预力拉伸构件一端锚定与该第一内层底板，另一端锚定于对面该第二外层底板；第二预力拉伸构件一端锚定于该第一外层底板，另一端锚定于对面该第二内层底板。

现有技术中的减震装置即阻尼器，无论是在受压力时，或者是在受拉力时，其中的外核心构件、内核心构件与外层构件皆会有相对位移，使得第一预力拉伸构件和第二预力拉伸构件均受到拉伸作用，通过第一预力拉伸构件和第二预力拉伸构件的伸长变形起到消能作用。但是，现有技术中的阻尼器存在内部结构复杂、实际装配操作困难的问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供了一种自复位阻尼器，以解决现有技术中的阻尼器的内部结构复杂、实际装配操作困难的问题。

本发明的自复位阻尼器的技术方案为：

自复位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部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；

当所述自复位阻尼器受挤压力时，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，自复位阻尼器耗散和吸收输入建筑结构中的地震能量，当自复位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。不论是自复位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，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阻尼器恢复至原始的非受力状态，保证了整个自复位阻尼器的工作稳定性和长期使用的可靠性。最重要的是，整个自复位阻尼器的内部结构简单，并且无论是在零部件数量还是装配方式上，相比于现有技术中的阻尼器均得到了极大程度地简化，有效解决了内部结构复杂、实际装配操作困难的问题。

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线缆以所述自复位阻尼器的长度方向的中心线呈对称布置，或者SMA线缆以所述自复位阻尼器的长度方向的中心线呈中心对称布置。

进一步的，为了进一步简化内部件的结构，所述内部件为工字形件，工字形件的长度方向的一端为中间竖直段延伸超出上、下两水平段的对应端的内部件第一端，工字形件的长度方向的另一端为端部平齐的内部件第二端；

所述内部件第一端的中间竖直段的延伸超出部分上设有第一连接结构，所述内部件第一端构成所述延伸出所述外部件的对应端的第一连接端，所述内部件第一端的上、下两水平段的端部构成所述第一顶压结构；所述内部件第二端构成所述第二顶压端。

进一步的，为了简化外部件的结构，所述外部件为筒体，筒体的长度方向的一端为设有平齐端口的外部件第一端，筒体的长度方向的另一端为设有第二连接结构的外部件第二端；

所述外部件第一端构成所述第一挡止端；所述外部件第二端构成所述延伸出所述内部件的对应端的第一连接端，所述第二挡止结构设于所述筒体的内壁上靠近外部件第二端的位置处。

进一步的，为了方便将第一端板在内部件上的安装，以及提高第一端板在移动时的位置准确性，所述第一端板的中部开设有竖直长孔，所述内部件第一端的中间竖直段的延伸超出部分与所述竖直长孔插接配合，所述SMA线缆连接于所述第一端板的位于竖直长孔的两侧对称位置；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，为了更好地利用外部件的内部空间，所述第二挡止结构为两个板面贴合固定于所述筒体的内壁上的限位挡板，所述两个限位挡板分别对称布置于所述内部件的中间竖直段的两侧位置。

进一步的，为了避免内部件和外部件之间的发生摩擦磨损，所述内部件和外部件之间夹设有耐磨垫板。

进一步的，为了简化内部件的结构，所述内部件为圆柱杆，圆柱杆的沿长度方向的一端悬伸出有连接板，所述连接板上设有第一连接结构，所述连接板构成所述延伸出所述外部件的对应端的第一连接端。

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，所述第一端板的中部开设有长孔，所述连接板与所述长孔插接配合，所述SMA线缆连接于所述第一端板的位于所述内部件的外周位置；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，且所述SMA线缆以所述自复位阻尼器的长度方向的中心线呈中心对称布置于所述内部件的外周侧位置。

附图说明

图1为本发明的自复位阻尼器的具体实施例1中自复位阻尼器的爆炸示意图；

图2为本发明的自复位阻尼器的具体实施例1中自复位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中内部件与第一端板的局部装配示意图；

图5为图2中内部件与第二端板的局部装配示意图；

图6为发明的自复位阻尼器的具体实施例1中自复位阻尼器的耐磨垫板的立体示意图；

图7为发明的自复位阻尼器的具体实施例1中自复位阻尼器处于非受力状态的纵剖示意图；

图8为发明的自复位阻尼器的具体实施例1中自复位阻尼器处于受挤压力状态的纵剖示意图；

图9为发明的自复位阻尼器的具体实施例1中自复位阻尼器处于受拉伸力状态的纵剖示意图；

图10为图7中A-A处的横剖示意图；

图11为图7中B-B处的横剖示意图；

图12为图7中C-C处的横剖示意图。

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、2-外部件、21-第二连接板、22-第一挡止端、23-限位挡板、3-第一端板、4-第二端板、5-SMA线缆、51-套筒、52-螺母、6-耐磨垫板。

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。

本发明的自复位阻尼器的具体实施例1，如图1、图2所示，自复位阻尼器包括沿长度方向插套配合的内部件1和外部件2，在本实施例中，内部件1为工字形件，工字形件的长度方向的一端为中间竖直段延伸超出上水平段、下水平段的对应端的内部件第一端，内部件第一端的中间竖直段的延伸超出部分上设有第一连接结构，工字形件的另一端为端部平齐的内部件第二端；外部件2为具有四棱柱状外轮廓的筒体，筒体的长度方向的一端为设有平齐端口的外部件第一端，筒体的长度方向的另一端为设有第二连接结构的外部件第二端。内部件1的横截面外轮廓小于外部件2的横截面内轮廓，外部件2与内部件1之间间隙配合，二者能够产生沿长度方向的相对移动。

如图3所示，第一连接结构为开设于内部件第一端的中间竖直段的延伸超出部分上的多个并列间隔布置的螺栓孔，布置有多个螺栓孔的内部件第一端构成了内部件1的第一连接端11，通过螺栓将第一连接端11与建筑结构的相应连接位置固定连接；如图4所示，内部件第一端的中间竖直段的延伸超出部分上移动装配有第一端板3，且第一端板3的移动方向沿长度方向延伸，内部件第一端的上水平段、下水平段的端部构成了第一顶压结构12，内部件第二端为第二顶压端13。内部件1的第一顶压结构12由位于内部件第一端的上水平段、下水平段的端部形成，通过第一顶压结构12沿长度方向向外顶压第一端板3，内部件1的第二顶压端13由位于内部件第二端的整个平齐端部形成，第一顶压结构12和第二顶压端13分别相对位于内部件1的长度方向的两端位置。

外部件第一端的平齐端口构成了第一挡止端22，通过第一挡止端22对第一端板3起到挡止限位作用，如图2所示，外部件第二端设有板面垂直于外部件2的长度延伸方向的第二连接板21，且第二连接板21为板面外轮廓大于外部件2的外轮廓的矩形平板，在第二连接板21的靠近板面边缘位置开设有多个周向间隔布置的螺栓孔，开设有多个螺栓孔的第二连接板21构成了第二连接端，通过螺栓将第二连接板21与建筑结构的相应连接位置固定连接，从而形成了安装在结构构件之间的自复位阻尼器。在外部件2的内壁上靠近外部件第二端的位置处设有限位挡板23，如图10所示，限位挡板23有两个且板面贴合固定于外部件2的内壁上，两个限位挡板23分别对称分布于外部件2的宽度方向的两个相对侧壁位置。如图5所示，外部件2的内部位于两个限位挡板23的外侧位置处沿长度方向移动装配有第二端板4，通过两个限位挡板23的靠近外部件第二端的边缘对第二端板4起到挡止限位作用，且两个限位挡板23共同构成了第二挡止结构。

如图11所示，第一端板3的中部开设有竖直长孔，内部件第一端的中间竖直段的延伸超出部分与第一端板3的竖直长孔插接配合，通过竖直长孔与中间竖直段的延伸超出部分之间的插接导向作用，确保了第一端板3能够相对于内部件1沿长度方向进行准确位移。第一端板3的位于竖直长孔的两侧位置对称开设有多个间隔布置的螺纹孔，相对应的，如图12所示，第二端板4的沿长度方向正对的两侧对称位置也开设有螺纹孔。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的中间竖直段的两侧位置，更好地利用了内部件1的缺口部分，保证了SMA线缆5充足的装配操作空间。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。

在本实施例中，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。

如图7所示，自复位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的限位挡板23上。此时，内部件第一端的中间竖直段的延伸超出部分基本完全从第一端板3的竖直长孔中向外伸出，第二端板4贴合于限位挡板23的外边缘而处于距离第二连接板21的最远端位置。

如图8所示，当自复位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朝靠近第二连接板21的方向移动，内部件1的第二顶压端13朝靠近第二连接板21的方向顶压第二端板4，第二端板4脱离限位挡板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朝靠近第二连接板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，将自复位阻尼器承受的挤压力转化为对SMA线缆5的拉伸力，由于SMA线缆5具有良好的抗拉伸性能，通过SMA线缆5的拉伸变形实现有效地耗散和吸收输入建筑结构中的地震能量。

如图9所示，当自复位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朝远离第二连接板21的方向移动，内部件1的第一顶压结构12朝远离第二连接板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的限位挡板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朝远离第二连接板21的方向移动，在外部件2的限位挡板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，将自复位阻尼器承受的拉伸力转化为对SMA线缆5的拉伸力，由于SMA线缆5具有良好的抗拉伸性能，通过SMA线缆5的拉伸变形实现有效地耗散和吸收输入建筑结构中的地震能量。

将自复位阻尼器分别通过第一连接端11和第二连接板21安装于结构构件之间，在地震作用下，自复位阻尼器耗散和吸收输入建筑结构中的地震能量，当自复位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拉伸变形而消耗地震能量。相对应的，当自复位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拉伸变形而消耗地震能量。不论自复位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，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阻尼器恢复至原始的非受力状态，保证了整个自复位阻尼器的工作稳定性和长期使用的可靠性。

为了能够在内部件1与外部件2发生相对位移时避免两者出现摩擦磨损，在内部件1的上水平段的上侧面和下水平段下侧面上分别安装有耐磨垫板6，如图6所示，耐磨垫板6上设有用于上水平段或者下水平段的边缘部分卡接配合的卡口。在本实施例中，耐磨垫板6为采用超高分子聚乙烯材料制成的塑料板，借助于塑料板自身的耐磨性和自润滑性，通过耐磨垫板6既能够起到稳定有力的支撑作用，又能够有效地避免内部件1与外部件2发生相对位移时两者出现摩擦磨损，进而提高了整个自复位阻尼器的消能减震能力和自复位能力以及稳定性。

本发明的自复位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，内部件可为圆柱杆，圆柱杆的沿长度方向的一端悬伸出有连接板，连接板上开设有多个并列间隔布置的螺栓孔，带有多个螺栓孔的连接板构成延伸出外部件的对应端的第一连接端。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，第一端板的中部开设有长孔，连接板与长孔插接配合，SMA线缆连接于第一端板的位于内部件的外周位置；SMA线缆连接于第二端板的沿长度方向正对的外周位置，且SMA线缆以自复位阻尼器的长度方向的中心线呈中心对称布置于内部件的外周侧位置。相比将多根SMA线缆对称布置，中心对称的布置形式更加平衡，一方面确保了第一端板和第二端板的位置稳定，另一方面也保证了在SMA线缆承受巨大拉伸力时，各根SMA线缆能够均匀受力，进而提高了整个自复位阻尼器的工作稳定性和可靠性。

Claims (4)

1.一种自复位阻尼器，其特征是，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部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；

当所述自复位阻尼器受挤压力时，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；

所述形状记忆合金结构包括至少两根SMA线缆，且SMA线缆以所述自复位阻尼器的长度方向的中心线呈对称布置，或者SMA线缆以所述自复位阻尼器的长度方向的中心线呈中心对称布置；

所述内部件为工字形件，工字形件的长度方向的一端为中间竖直段延伸超出上、下两水平段的对应端的内部件第一端，工字形件的长度方向的另一端为端部平齐的内部件第二端；

所述内部件第一端的中间竖直段的延伸超出部分上设有第一连接结构，所述内部件第一端构成所述延伸出所述外部件的对应端的第一连接端，所述内部件第一端的上、下两水平段的端部构成所述第一顶压结构；所述内部件第二端构成所述第二顶压端；

所述外部件为筒体，筒体的长度方向的一端为设有平齐端口的外部件第一端，筒体的长度方向的另一端为设有第二连接结构的外部件第二端；

所述外部件第一端构成所述第一挡止端；所述外部件第二端构成所述延伸出所述内部件的对应端的第一连接端，所述第二挡止结构设于所述筒体的内壁上靠近外部件第二端的位置处；

所述第一端板的中部开设有竖直长孔，所述内部件第一端的中间竖直段的延伸超出部分与所述竖直长孔插接配合，所述SMA线缆连接于所述第一端板的位于竖直长孔的两侧对称位置；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。

2.根据权利要求1所述的自复位阻尼器，其特征是，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。

3.根据权利要求1所述的自复位阻尼器，其特征是，所述第二挡止结构为两个板面贴合固定于所述筒体的内壁上的限位挡板，所述两个限位挡板分别对称布置于所述内部件的中间竖直段的两侧位置。

4.根据权利要求1所述的自复位阻尼器，其特征是，所述内部件和外部件之间夹设有耐磨垫板。