采用真空吸盘的可移动式复合耗能阻尼器的制作方法

1.本发明专利属于土木工程结构抗震减震技术领域，具体涉及一种采用真空吸盘的可移动式复合耗能阻尼器，该装置既可用于新建建筑提高结构的抗震性能，又可用于震损结构进行快速加固。


背景技术：

2.地震作用发生后，为尽快恢复灾区正常的生产和生活秩序，以及防止震损建筑在随后频发余震中可能出现的破坏和倒塌伤人的危险，必须对灾后建筑开展快速检测评估工作，并针对其中具有加固意义的震损建筑采取安全合理的抗震加固措施。因此，针对破坏严重的部位进行快速加固成为研究的热点，这就要求所采用的加固构件在满足结构耗能需求外，还需具备快速安装、灵活移动的特点。
3.现阶段，常用的加固方法是在待加固结构的某些部位(如节点)安装耗能减震装置来吸收或消耗一部分输入能量，并使可能的结构损坏降到最低程度。防屈曲支撑装置因其良好的耗能能力和延性，同时具有施工安装方便、经济、设计灵活且不影响建筑物美观等诸多特点，成为了新建建筑抗震设计的较佳选择，也成为既有结构抗震加固的重要手段。
4.目前，防屈曲支撑(brb)的安装主要是在钢筋混凝土构件内埋置节点板实现刚接或铰接。一旦节点板位置固定，防屈曲支撑的安装位置便不能更改。这种连接方式的实现需对结构进行预处理，不仅浪费时间，增加加固成本，更容易使得结构连接位置更加薄弱变得，受力更加复杂，且传统brb的可调性差，很难进行快速安装，费时费力，不能在第一时间对结构进行加固，会造成严重影人员伤亡和财产损失，影响抗震救灾工作的进行。同时，防屈曲支撑仅在轴向方向进行拉压耗能，无法在方向具有不确定性的地震作用下发挥充分耗能的功能。
5.因此，移动阻尼器技术及其实现方式可拓展结构加固和减震的应用领域和场景，为实现韧性结构和韧性城市提供了技术支持。


技术实现要素：

6.为解决上述问题，本发明提出了一种采用真空吸盘的可移动式复合耗能阻尼器，可用于提高新建建筑的抗震性能及对震损结构进行快速加固，利用真空吸盘的吸附力将复合耗能阻尼器与主体结构相连，安装位置不受限制，不需对结构进行预处理，具有移动灵活、操作简单的特性。同时，复合耗能阻尼器不仅可以依靠芯板进行轴向方向的拉压耗能，增设的粘滞耗能阻尼器可在遭受不同方向的地震作用时，进行万向耗能。
7.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
8.一种采用真空吸盘的可移动式复合耗能阻尼器，其特征在于：本发明由芯材(1)、连接板(2)、外套筒(3)、吸盘(4)、吸气管(5)、固定板(6)、螺母(7)、阻气阀(8)、隔板(9)、缸筒(10)、活塞(11)、导杆(12)、框架梁(13)、框架柱(14)组成。芯材(1)、连接板(2)、外套筒(3)通过焊接连接组成brb，在芯材(1)上进行开洞优化，既能提高brb的耗能能力，又为粘滞
耗能阻尼器提供安装空间。吸盘(4)、吸气管(5)、固定板(6)、螺母(7)、阻气阀(8)、隔板(9)组成具有连接功能的真空吸盘，真空吸盘通过固定板(6)、螺母(7)与连接板(2)相连。真空吸盘安装时，首先将阻气阀(8)上调，使得各个隔板(9)之间形成连通空间，隔板(9)将吸盘(4)划分为若干区域。再将吸盘(4)贴附在框架梁(13)、框架柱(14)的连接部位，通过吸气管(5)将其抽至真空状态，使得真空吸盘与结构紧密相连。最后将阻气阀(8)下调，使得各个隔板之间形成独立的工作区域。缸筒(10)、活塞(11)、导杆(12)组成粘滞耗能阻尼器，安装在芯材(1)开孔位置处，缸筒底部与外套筒(3)的焊接，每个孔洞处对称设置一组两个粘滞耗能阻尼器，两个粘滞耗能阻尼器的导杆(12)进行焊接。每组粘滞耗能阻尼器具有一定的间隔，呈垂直布设。缸筒(10)内具有粘滞流体，活塞(11)、导杆(12)的底端带有球铰，球铰嵌入活塞(11)中，活塞(11)可在缸筒(10)做万向活塞运动进行耗能。
9.当结构遭受地震作用时，地震力通过吸附在结构上的真空吸盘传递给进行耗能作用的brb，芯材(1)受到轴向上的作用力，开始进行拉压耗能。此时，在芯材(1)孔洞处安装的粘滞耗能阻尼器不仅在芯材(1)的带动下进行轴向方向上的运动，由导杆(12)带动活塞(11)在缸筒(10)内进行粘滞耗能。导杆(12)还能根据不同方向的作用力带动活塞(11)在任意方向运动，进而实现万向耗能。
10.真空吸盘在工作时，通过阻气阀(8)与隔板(9)的协同作用形成独立的工作区域，当结构变形过大，真空吸盘发生翘起时，可确保发生翘起的区域失去吸附能力，未翘起的区域依旧提供吸附力，避免因翘起造成整个吸盘工作失效。
11.芯材(1)上的孔洞具有一定的长度，使得导杆(12)在孔洞内有足够的空间进行运动。缸筒(10)的开口端口径增大，导杆(12)底端的球铰与活塞(11)相连，可确保活塞(11)运动时，能沿非主轴方向运动，实现万向耗能。
12.与现有技术相比，本发明的优点如下：
13.1)本发明中一种采用真空吸盘的可移动式复合耗能阻尼器，通过采用真空吸附的方式将复合耗能阻尼器与主体结构进行连接，避免了对主体结构预埋节点板等进行固接连接的缺点，复合耗能阻尼器安装的位置不受预埋节点板的影响，具有移动灵活、安装快速、操作简单的特点。
14.2)本发明中一种采用真空吸盘的可移动式复合耗能阻尼器，通过设置一定数量的真空吸盘可提供足够的吸附力，确保与主体结构连接的可靠性。
15.3)本发明中一种采用真空吸盘的可移动式复合耗能阻尼器，通过对芯材进行开洞优化，既能提高brb的耗能能力，又为粘滞耗能阻尼器提高供安装空间。
16.4)本发明中一种采用真空吸盘的可移动式复合耗能阻尼器，所采用的粘滞耗能阻尼器，通过球铰的连接方式将运动导杆与具有粘滞流体的缸筒进行相连，可在任意方向的地震作用下进行耗能，协同brb进行复合耗能。
附图说明
17.图1是本发明一种采用真空吸盘的可移动式复合耗能阻尼器在结构中安装的三维效果图。
18.图2是复合耗能阻尼器剖面的三维效果图。
19.图3是芯板及连接板的构造图。
20.图4是真空吸盘安装的三维效果图。
21.图5是真空吸盘正视图。
22.图6是真空吸盘底部及阻气阀的构造图。
23.图7是粘滞耗能阻尼器安装的三维效果图。
24.图8是粘滞耗能阻尼器的构造图。
25.图9是导杆及活塞的构造图。
26.图中：1—芯材、2—连接板、3—外套筒、4—吸盘、5—吸气管、6—固定板、7—螺母、8—阻气阀、9—隔板、10—缸筒、11—活塞、12—导杆、13—框架梁、14—框架柱
具体实施方式
27.实施例1：
28.下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式。
29.如图1所示，是本发明一种采用真空吸盘的可移动式复合耗能阻尼器实施例，其主要包括：芯材(1)、连接板(2)、外套筒(3)、吸盘(4)、吸气管(5)、固定板(6)、螺母(7)、阻气阀(8)、隔板(9)、缸筒(10)、活塞(11)、导杆(12)、框架梁(13)、框架柱(14)。
30.实施步骤如下：
31.1)对于新建建筑主体结构抗震加固或对既有结构震损部分进行快速加固时，在结构薄弱部位或受损部位安装该装置。首先，根据实际工程需要确定各部件的尺寸及数量。其次，进行对各部件进行组装形成采用真空吸盘的可移动式复合耗能阻尼器。然后，将真空吸盘与结构进行相连。安装时，将阻气阀上调，利用吸气管将吸盘抽成真空状态至于结构紧密贴附。最后，将阻气阀下调至底部与隔板平齐。工作原理如下：吸附在主体结构上的真空吸盘将结构上的地震作用传递给连接板，当结构变形过大或连接部位产生破坏时导致真空吸盘产生翘起时，真空吸盘在隔板及阻气阀作用下形成的独立工作区域可避免因部分工作区域翘起而导致的整个真空吸盘失去工作能力，可为真空吸盘提供持续的吸附连接能力。连接板的地震作用再传递给brb中的作为耗能单元的芯材，由芯材进行轴向上的拉压耗能，同时在芯材孔洞处安装的粘滞耗能阻尼器不仅在芯材的带动下进行轴向方向上的运动，由导杆带动活塞在缸筒内进行粘滞耗能。导杆还能根据不同方向的作用力带动活塞在任意方向运动，进而实现万向耗能。
32.2)对于一个框架结构，层高为4000mm，斜向布置采用真空吸盘的可移动式复合耗能阻尼器，真空吸盘与框架梁、柱相连，各连接处共布设两排共8个真空吸盘，见图1。
33.3)芯板与连接板焊接，芯板采用十字形，长度为4000mm，翼缘厚度为20mm，宽度为130mm，芯板开十字交叉的椭圆形孔洞，每侧5个，共计20个孔洞，孔洞半径为20mm，沿轴向方向孔洞长为140mm，垂直轴向方向孔洞长为80mm，同侧孔洞中心间距为350mm。连接板为l形，水平与竖向方向尺寸相同为900mm
×
160mm
×
20mm，见图2、图3。
34.4)真空吸盘采用固定板、螺母与连接板相连，沿主轴方向，各吸盘间距为220mm；垂直主轴方向，各吸盘间距为210mm，见图4。
35.5)吸盘内径为75mm，外径为85mm，壁厚为10mm，高度为25mm；吸气管内径为10mm，外径为15mm，壁厚为5mm，高度为120mm；固定板尺寸为130mm
×
50mm
×
20mm，并开有半径为10mm的螺孔；螺母内径为10mm，见图5。
36.6)吸盘底部设置四个隔板，夹角为90
°
，每个隔板与吸盘紧密相连，高度为20mm，厚度为10mm。吸盘正中心设置阻气阀，内径为9mm，外径为10mm，壁厚为1mm，高度为36mm，阻气阀上端附有两耳，尺寸为12mm
×
5mm
×
2.5mm，见图6。
37.7)在芯板开洞位置交错布置粘滞耗能阻尼器，粘滞耗能阻尼器缸筒总高度为85mm，上端外径为40mm，下端外径为50mm，壁厚为10mm；活塞高度为60mm，半径为50mm，并开有半径为20mm的球形槽，与缸筒留有20mm的间隔，见图7、图8。
38.8)导杆总高度为90mm，上端为半径20mm圆柱形杆，下端为半径20mm的球铰，见图9。
39.9)在结构中安装该装置，余震减震率可达60％
‑
90％的。
40.以上为本发明的一个典型实施例，但本发明的实施不限于此。