[go: up one dir, main page]

CN113882732B - 一种sma弹簧-x型钢板复合式阻尼器 - Google Patents

一种sma弹簧-x型钢板复合式阻尼器 Download PDF

Info

Publication number
CN113882732B
CN113882732B CN202111072387.8A CN202111072387A CN113882732B CN 113882732 B CN113882732 B CN 113882732B CN 202111072387 A CN202111072387 A CN 202111072387A CN 113882732 B CN113882732 B CN 113882732B
Authority
CN
China
Prior art keywords
sma spring
sma
shaped steel
plate
damper
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202111072387.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113882732A (zh
Inventor
邱灿星
张爱芳
刘家旺
杜修力
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing University of Technology
Original Assignee
Beijing University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing University of Technology filed Critical Beijing University of Technology
Priority to CN202111072387.8A priority Critical patent/CN113882732B/zh
Publication of CN113882732A publication Critical patent/CN113882732A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113882732B publication Critical patent/CN113882732B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04H—BUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
    • E04H9/00—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate
    • E04H9/02—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate withstanding earthquake or sinking of ground
    • E04H9/021—Bearing, supporting or connecting constructions specially adapted for such buildings
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/62—Insulation or other protection; Elements or use of specified material therefor
    • E04B1/92—Protection against other undesired influences or dangers
    • E04B1/98—Protection against other undesired influences or dangers against vibrations or shocks; against mechanical destruction, e.g. by air-raids

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Buildings Adapted To Withstand Abnormal External Influences (AREA)
  • Vibration Dampers (AREA)
  • Springs (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)

Abstract

本发明公开了一种SMA弹簧‑X型钢板复合式阻尼器，多个X型钢板与上下两块盖板焊接连接，盖板上沿对角方向焊有两块连接板，连接板上焊有加劲肋。SMA弹簧与连接板通过螺母连接，其中一端采用双侧螺母连接作为固定端，另一端采用单侧螺母连接作为滑移端。当阻尼器受到水平方向位移时，两块盖板发生相对位移，使得X型钢板弯曲变形，X型钢板的截面削弱部分进入塑性状态耗散能量，一根SMA弹簧受拉进入工作状态，另一根SMA弹簧不受力。两根SMA弹簧随阻尼器变形方向的改变交替进入工作状态。阻尼器的耗能能力由两部分组成：X型钢板的变形耗能和SMA弹簧的变形耗能。阻尼器的自复位能力由SMA弹簧的超弹性提供，可以有效减小阻尼器的残余变形。

Description

一种SMA弹簧-X型钢板复合式阻尼器
技术领域
本发明涉及一种SMA(形状记忆合金)弹簧-X型钢板复合式阻尼器，属于结构减震技术领域。
背景技术
近些年来地震灾害频繁发生，住建部对房屋抗震等级提出了新要求，在房屋设计时，必须考虑房屋抗震能力。传统的建筑物抗震方法是通过结构自身变形来抵抗地震，虽然使用范围广，但结构损伤很大，而在建筑结构的某些部位设置阻尼器，通过阻尼器来耗散或吸收地震能量，以减少主体结构的地震反应。
目前已有多种阻尼器，主要以金属、摩擦、粘弹性、粘滞阻尼器为主。X型钢板阻尼器具有塑性变形大、耐久性好、滞回曲线饱满、性能稳定等优点，但在卸载后具有较大残余变形，使结构在震后难以修复，不利于实现抗震韧性。本发明提出一种基于SMA弹簧和X型钢板复合式阻尼器，将SMA弹簧与X型钢板阻尼器结合，利用SMA弹簧自身的耗能能力和超弹性性能，增大阻尼器耗能能力的同时，有效减小残余变形，提高结构抗震韧性。
发明内容
为了加强普通金属阻尼器的耗能能力，并改善其残余变形大的缺点，本发明提出了一种新型SMA弹簧-X型钢板复合式阻尼器，与普通金属阻尼器相比，该阻尼器耗能能力更强，并且具有良好自复位能力，残余变形小，可有效提高建筑抗震韧性。
本发明多个X型钢板与上下两块盖板焊接连接，盖板上沿对角方向焊有两块连接板，连接板上焊有加劲肋。SMA弹簧与连接板通过螺母连接，其中一端采用双侧螺母连接作为固定端，另一端采用单侧螺母连接作为滑移端。当阻尼器受到水平方向位移时，两块盖板发生相对位移，使得X型钢板弯曲变形，X型钢板的截面削弱部分进入塑性状态耗散能量，一根SMA弹簧受拉进入工作状态，另一根SMA弹簧不受力。两根SMA弹簧随阻尼器变形方向的改变交替进入工作状态。阻尼器的耗能能力由两部分组成：X型钢板的变形耗能和SMA弹簧的变形耗能。阻尼器的自复位能力由SMA弹簧的超弹性提供，可以有效减小阻尼器的残余变形。
为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：
一种SMA弹簧-X型钢板复合式阻尼器，主要包括SMA弹簧(1)、X型钢板(2)、盖板(3)、连接板(4)、螺母(5)、加劲肋(6)。X型钢板(2)与盖板(3)采用焊接连接。盖板(3)沿对角线方向焊有两块连接板(4)，连接板(4)内侧焊有加劲肋(6)，防止当SMA弹簧(1)受拉时连接板(4)由于受力而发生弯曲。在X型钢板(2)两侧布置两根SMA弹簧(1)。
X型钢板(2)与普通钢板相比，其截面受到了削弱，具有滞回曲线饱满，耗能能力强，塑性分布均匀的特点，可以充分发挥材料性能，提高材料利用率。所述X型钢板(2)的两侧与顶部之间为圆弧截面；各个X型钢板(2)沿盖板(3)的长度方向并列平行布置。
SMA弹簧(1)由SMA棒材加工而成，为螺旋状，固定端(7)加工有螺纹段，滑移端(8)除螺纹段外还留有滑移段。SMA弹簧(1)的固定端(7)与连接板(4)采用双侧螺母(5)连接，SMA弹簧(1)的滑移端(8)与连接板(4)采用单侧螺母(5)连接。该设计可以实现两侧连接板(4)之间距离增大时SMA弹簧(1)受拉伸长，两侧连接板(4)之间距离减小时SMA弹簧(1)滑移端(8)发生滑移，SMA弹簧(1)不受力。预留的滑移段可以避免SMA弹簧(1)的螺旋部分阻碍SMA弹簧(1)发生滑移。
当阻尼器下盖板(3)固定，上盖板(3)受到方向向右的水平荷载时，两块盖板(3)之间发生水平方向相对位移，使得X型钢板(2)发生弯曲变形，截面削弱部分进入塑性耗散能量。前侧SMA弹簧(1)由于两端连接板(4)之间的距离增大而受拉伸长，后侧的SMA弹簧(1)由于两端连接板(4)之间的距离减小，滑移端(8)会发生滑移，SMA弹簧(1)不受力。当受到方向相反的水平荷载时，前侧SMA弹簧(1)不受力，后侧SMA弹簧(1)受拉伸长。阻尼器的耗能由X型板(2)弯曲变形耗能和SMA弹簧(1)受拉变形耗能两部分组成，使得阻尼器的耗能能力优于普通金属阻尼器。SMA弹簧(1)具有的超弹性将有效减小阻尼器残余变形。
与现有技术相比，本发明的优点如下：
(1)本发明采用多个X型钢板，其滞回曲线饱满，耗能能力强，塑性分布均匀，在耗能过程中，X型钢板的各点同时进入塑性变形，充分发挥材料性能，提高材料利用率。
(2)本发明阻尼器的耗能能力由X型钢板的弯曲变形耗能和SMA弹簧受拉变形耗能两部分组成，相较于普通X型钢板阻尼器具有更好的耗能能力。
(3)本发明在盖板沿对角方向焊有两块连接板，且SMA弹簧一端用双侧螺母连接固定，另一端采用单侧螺母连接固定，使得阻尼器变形时总有一根SMA弹簧受拉伸长。
(4)本发明在SMA弹簧的一端留有滑移段，避免SMA弹簧的螺旋部分阻碍SMA弹簧发生滑移。
(5)本发明阻尼器采用的SMA弹簧具有超弹性的特性，可有效减小阻尼器的残余变形。
(6)本发明可以通过改变SMA弹簧和X型钢板的设计参数调整阻尼器刚度的和强度，使其满足实际需求。
附图说明
图1是阻尼器装配示意图
图2是阻尼器正面示意图
图3是SMA弹簧示意图
图4是X型钢板示意图
图5是连接板示意图
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
如图1所述，一种SMA弹簧-X型钢板复合式阻尼器，该阻尼器的施作方法如下：首先将连接板(4)与盖板(3)焊接连接，并焊接加劲肋(6)。之后将X型钢板(2)与下侧盖板(3)焊接连接。将两根SMA弹簧(1)的滑移端(8)穿至连接板螺栓孔(9)，之后将上盖板(3)焊接至X型钢板(2)上。利用SMA弹簧(1)的滑移段移动SMA弹簧(1)，将SMA弹簧(1)的固定端(7)穿至另一侧连接板螺栓孔(9)，并用双侧螺母(5)连接。SMA弹簧(1)的滑移端(8)采用单侧螺母(5)连接。

Claims (2)

1.一种SMA弹簧-X型钢板复合式阻尼器，其特征在于：包括SMA弹簧（1）、X型钢板（2）、盖板、连接板（4）、加劲肋（6）；X型钢板（2）与盖板（3）采用焊接连接；盖板（3）沿对角线方向焊有两块连接板（4），连接板（4）内侧焊有加劲肋（6），防止当SMA弹簧（1）受拉时连接板（4）由于受力而发生弯曲；在X型钢板（2）两侧各布置一根SMA弹簧（1）；
X型钢板（2）焊接在上下两块盖板之间，上盖板和下盖板沿对角方向焊接两块连接板，一根SMA弹簧（1）一端与上盖板左侧的连接板连接，其另一端与下盖板右侧的连接板连接；另一根SMA弹簧（1）一端与下盖板左侧的连接板连接，其另一端与上盖板右侧的连接板连接；将两个SMA弹簧（1）的滑移端（8）穿至连接板螺栓孔（9），利用SMA弹簧（1）的滑移段移动SMA弹簧（1），将SMA弹簧（1）的固定端（7）穿至另一侧连接板螺栓孔（9），并用双侧螺母（5）连接；SMA弹簧（1）的滑移端（8）采用单侧螺母（5）连接；
X型钢板（2）的截面受到了削弱，滞回曲线饱满，耗能能力强，塑性分布均匀；
SMA弹簧（1）由SMA棒材加工而成，为螺旋状，固定端（7）加工有螺纹段，滑移端（8）除螺纹段外还留有滑移段；SMA弹簧（1）的固定端（7）与连接板（4）采用双侧螺母（5）连接，SMA弹簧（1）的滑移端（8）与连接板（4）采用单侧螺母（5）连接；两侧连接板（4）之间距离增大时SMA弹簧（1）受拉伸长，两侧连接板（4）之间距离减小时SMA弹簧（1）的滑移端（8）发生滑移，SMA弹簧（1）不受力；预留的滑移段避免SMA弹簧（1）的螺旋部分阻碍SMA弹簧（1）发生滑移；
当下盖板固定，上盖板受到方向向右的水平荷载时，两块盖板之间发生水平方向相对位移，使得X型钢板（2）发生弯曲变形，截面削弱部分进入塑性耗散能量；前侧SMA弹簧（1）由于两端连接板（4）之间的距离增大而受拉伸长，后侧的SMA弹簧（1）由于两端连接板（4）之间的距离减小，滑移端（8）会发生滑移，SMA弹簧（1）不受力；当受到方向相反的水平荷载时，前侧SMA弹簧（1）不受力，后侧SMA弹簧（1）受拉伸长；阻尼器的耗能由X型板（2）弯曲变形耗能和SMA弹簧（1）受拉变形耗能两部分组成。
2.根据权利要求1所述的一种SMA弹簧-X型钢板复合式阻尼器，其特征在于：SMA弹簧（1）具有超弹性减小阻尼器残余变形。
CN202111072387.8A 2021-09-14 2021-09-14 一种sma弹簧-x型钢板复合式阻尼器 Active CN113882732B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111072387.8A CN113882732B (zh) 2021-09-14 2021-09-14 一种sma弹簧-x型钢板复合式阻尼器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111072387.8A CN113882732B (zh) 2021-09-14 2021-09-14 一种sma弹簧-x型钢板复合式阻尼器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113882732A CN113882732A (zh) 2022-01-04
CN113882732B true CN113882732B (zh) 2023-01-31

Family

ID=79009317

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111072387.8A Active CN113882732B (zh) 2021-09-14 2021-09-14 一种sma弹簧-x型钢板复合式阻尼器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113882732B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115126112A (zh) * 2022-08-11 2022-09-30 郑州大学 一种基于sma变截面板的粘弹性复合结构及剪切型阻尼器

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2690669B2 (ja) * 1993-02-03 1997-12-10 動力炉・核燃料開発事業団 免震装置
JP2006226313A (ja) * 2005-02-15 2006-08-31 Taisei Corp 免震装置
JP4195462B2 (ja) * 2005-09-14 2008-12-10 昌幸 伊藤 鋼製板バネ制震工法
CN101070715B (zh) * 2007-04-06 2010-09-08 大连理工大学 耗能-复位形状记忆合金阻尼器
CN201521587U (zh) * 2009-11-16 2010-07-07 中国电力科学研究院 一种限位式复合减震器
CN201962817U (zh) * 2010-11-18 2011-09-07 上海路博橡胶减振器技术有限公司 消能减震装置
CN102635176B (zh) * 2012-05-10 2014-04-02 南京工业大学 剪切弯曲组合型分阶段屈服软钢阻尼器
CN106480991A (zh) * 2016-11-02 2017-03-08 西安建筑科技大学 一种形状记忆合金弹簧阻尼器
CN206971451U (zh) * 2017-06-30 2018-02-06 西京学院 一种sma‑软钢复合阻尼器
CN206957318U (zh) * 2017-07-11 2018-02-02 山东大学 Sma合金丝材自复位阻尼器
KR101920830B1 (ko) * 2018-02-01 2018-11-21 메트로티엔씨 주식회사 내진 보강용 브레이싱재 및 이를 이용한 내진 보강프레임
CN110107136A (zh) * 2019-04-16 2019-08-09 南昌大学 一种基于形状记忆合金和扩孔型螺栓连接的自复位耗能段
CN213390655U (zh) * 2020-08-20 2021-06-08 中交鹭建有限公司 一种自复位sma-铅粘弹性阻尼器

Also Published As

Publication number Publication date
CN113882732A (zh) 2022-01-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109024960B (zh) 一种sma自复位摩擦阻尼器
CN107419815A (zh) 一种分阶耗能金属阻尼器
CN113802909A (zh) 一种自复位耗能支撑结构及组装方法
CN101070715B (zh) 耗能-复位形状记忆合金阻尼器
CN108952281A (zh) 一种u型两阶段屈服金属阻尼器
CN113882732B (zh) 一种sma弹簧-x型钢板复合式阻尼器
CN102051925A (zh) 记忆合金减震控制装置
CN108678506A (zh) 拉压式耗能钢板阻尼器
CN201865214U (zh) 分阶段屈服型软钢阻尼器
CN118668833B (zh) 一种多阶段屈服的金属阻尼器及其减震方法
CN208870215U (zh) 一种具有限位复位功能的圆筒拉压阻尼器
CN111425040B (zh) 附加弹簧的摩擦阻尼器
CN207453163U (zh) 一种分阶耗能金属阻尼器
CN108798181A (zh) 一种组合式耗能阻尼器
CN111173155B (zh) 一种剪切-弯曲并联型分级消能阻尼器
CN114016791A (zh) 一种金属摩擦双屈服点复合消能支撑
CN110173146B (zh) 自复位黏滞复合阻尼器
CN108952282A (zh) 一种分阶段屈服减震软钢阻尼器
CN208251354U (zh) 一种新型的u型软钢阻尼器
CN114673758B (zh) 一种基于正负刚度减振技术的钻孔装置
CN108708474A (zh) 分阶耗能抗震阻尼器
CN214574814U (zh) 三阶金属屈服型阻尼器
CN108951926A (zh) 内置圆形软钢耗能内筒的拉压阻尼器
CN203129350U (zh) 编织式金属阻尼器
CN208441584U (zh) 组合式拉压阻尼器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
OL01 Intention to license declared
OL01 Intention to license declared