一种摩擦-金属屈服复合型分级阻尼器

1.本发明属于工程结构消能减震技术领域，具体涉及摩擦-金属屈服复合型分级阻尼器技术。


背景技术：

2.地震和风是极其普遍的自然现象，而强烈的地震和大风则会成为自然灾害，往往不可预测且极具毁灭性，常常致使大量地面建筑物、构筑物毁损甚至倒塌，时刻威胁着人类的生命财产安全。为了避免或减轻振动造成主体结构损伤，广大学者在不断地探求各种新技术和新方法来减轻振动给建筑结构带来的危害。随着科技的进步，研究方向的扩广，控制理论逐渐成为土木工程结构振动领域的重要组成部分。有学者提出了消能减振技术来减轻振动对建筑结构造成的危害。消能减震技术即通过在结构中增设阻尼器、剪力墙、耗能支撑等方式，率先进入非弹性状态，消耗输入结构的能量，以减小主体结构的动力反应，从而达到保护主体结构的目的。
3.减振阻尼器中位移相关型阻尼器包括金属阻尼器和摩擦阻尼器。传统的摩擦阻尼器无法调节起滑力大小，若按照小震设计起滑力，不仅耗能量小，而且大震下阻尼器无法达到减振效果，若按照大震确定起滑力，则中小震下不参与耗能，只能增加结构附加刚度，甚至可能增加地震作用；传统金属阻尼器一般使用单一的耗能材料，只要构造确定，设计屈服的位移随之确定，因此，小震下阻尼器一般只提供刚度，由结构耗散能量，当大震下达到屈服位移时，阻尼器才参与耗能。由此可见，目前的位移相关型阻尼器大多是单一类型的阻尼器，耗能形式单一，不能在小、大震下分级耗能。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种摩擦-金属屈服复合型分级阻尼器。
5.本发明是本发明是一种摩擦-金属屈服复合型分级阻尼器，包括t型芯板1、第一耗能元件2、l型夹板3、u型支撑件4、第二耗能元件5、第一连接螺栓6、第二连接螺栓7，第一耗能元件2、l型夹板3、u型支撑件4依次对称布置在t型芯板1两侧；t型芯板1、第一耗能元件2、l型夹板3之间通过第一连接螺栓6固定连接，u型支撑件4与l型夹板3之间通过第二连接螺栓7固定连接，第二耗能元件5与u型支撑件4通过螺栓机构固定连接。
6.本发明的有益效果是：目前的位移相关型阻尼器大多是单一类型的阻尼器，不仅耗能形式单一，而且在小、大震下不能分级耗能。与现有技术相比，本发明具有以下优点：1、本发明将摩擦耗能和金属屈服耗能结合可实现分级耗能。小位移下，摩擦阻尼器耗能；大位移下，金属阻尼器参与耗能。通过根据地震需求限制不同类型阻尼器的工作范围，可将维修和更换成本降至最低，从而最终节省寿命周期成本。2、本发明通过改变长条孔长度可实现位移调节。3、本发明通过调节第一螺栓预紧力大小，可调节面压，改变摩擦耗能的能力，且耗能受环境温度影响小。4、本发明构造简单，成本低，可通过加工工厂对其进行标准化生产且便于组装、拆卸、更换。
附图说明
7.图1是本发明的三维结构示意图，图2是本发明的主视结构示意图，图3是本发明的t型芯板三维结构示意图，图4是本发明的第一耗能元件三维结构示意图，图5是本发明的l型夹板三维结构示意图，图6是本发明的u型支撑件三维结构示意图，图7是本发明的第二耗能元件三维结构示意图，图8是本发明的第一连接螺栓结构示意图，图9是本发明的装配结构示意流程图；附图标记及对应名称为：1—t型芯板；1-1—金属芯板；1-2—上连接板；2—第一耗能元件；3—l型夹板；3-1—金属夹板；3-2—下连接板；4—u型支撑件；5—第二耗能元件；6—第一连接螺栓；6-1—螺杆；6-2—螺母；6-3—碟形弹簧垫圈；7—第二连接螺栓。
具体实施方式
8.本发明是一种摩擦-金属屈服复合型分级阻尼器，包括t型芯板1、第一耗能元件2、l型夹板3、u型支撑件4、第二耗能元件5、第一连接螺栓6、第二连接螺栓7，第一耗能元件2、l型夹板3、u型支撑件4依次对称布置在t型芯板1两侧；t型芯板1、第一耗能元件2、l型夹板3之间通过第一连接螺栓6固定连接，u型支撑件4与l型夹板3之间通过第二连接螺栓7固定连接，第二耗能元件5与u型支撑件4通过螺栓机构固定连接。
9.以上所述的分级阻尼器，所述t型芯板1由金属芯板1-1和上连接板1-2组成，金属芯板1-1上设有ⅰ型长条孔和ⅱ型长条孔，上连接板1-2上设有螺栓安装孔。
10.以上所述的分级阻尼器，所述l型夹板3由金属夹板3-1和下连接板3-2组成，金属夹板3-1上设有螺栓连接孔和螺纹孔，中部设有ⅰ型长条孔，下连接板3-2上设有螺栓安装孔。
11.以上所述的分级阻尼器，u型支撑件4由普通钢板弯折构成，两端设螺栓连接孔，中部设圆孔，圆孔设内螺纹构造。
12.以上所述的分级阻尼器，第一耗能元件2选用刹车片或紫铜板；第一耗能元件2的平面形状为矩形，中部设有ⅰ型长条孔，两侧设有螺栓连接孔。
13.以上所述的分级阻尼器，第二耗能元件5选用低屈服点钢棒材；第二耗能元件5两端设外螺纹，外螺纹规格与u型支撑件4中部圆孔内螺纹的规格相契合。
14.以上所述的分级阻尼器，金属芯板1-1上ⅱ型长条孔、第一耗能元件2和金属夹板3-1上螺栓连接孔的位置、尺寸和数量相契合；u型支撑件4上螺栓连接孔的位置、尺寸和数量与金属夹板3-1上螺纹孔的相契合。
15.以上所述的分级阻尼器，第一连接螺栓6的螺栓6-1、螺母6-2与金属夹板3-1之间设置多个碟形弹簧垫圈6-3，能防止第一连接螺栓6预紧力散失；碟形弹簧垫圈6-3与第一连接螺栓6的规格相契合。
16.以上所述的分级阻尼器，通过改变所述u型支撑件4的高度h和第二耗能元件5的长度l，能够实现阻尼器规格的调整。
17.下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：如图1~图9所示，本发明是一种摩擦-金属屈服复合型分级阻尼器，其结构体系由t型芯板1、第一耗能元件2、l型夹板3、u型支撑件4、第二耗能元件5、第一连接螺栓6、第二连接螺栓7组成。第一耗能元件2、l型夹板3、u型支撑件4依次对称布置在t型芯板两侧；t型芯板1、第一耗能元件2、l型夹板3之间通过第一连接螺栓6固定连接，u型支撑件4与l型夹板3之间通过第二连接螺栓7固定连
接，第二耗能元件5与u型支撑件4通过螺栓机构固定连接。
18.t型芯板1由金属芯板1-1和上连接板1-2组成，所述金属芯板1-1上设有ⅰ型长条孔和ⅱ型长条孔，所述上连接板1-2上设有螺栓安装孔；l型夹板3由金属夹板3-1和下连接板3-2组成，金属夹板3-1上设有螺栓连接孔和螺纹孔，中部设有ⅰ型长条孔，下连接板3-2上设有螺栓安装孔；u型支撑件4两端设螺栓连接孔，中部设圆孔，圆孔设内螺纹构造；第一耗能元件2的平面形状为矩形，中部设有ⅰ型长条孔，两侧设有螺栓连接孔；第二耗能元件5两端设外螺纹，外螺纹规格与u型支撑件4中部圆孔内螺纹的规格相契合；金属芯板1-1上ⅱ型长条孔、第一耗能元件2和金属夹板3-1上螺栓连接孔的位置、尺寸和数量相契合；u型支撑件4上螺栓连接孔的位置、尺寸和数量与金属夹板3-1上螺纹孔的相契合。
19.以上所述的一种摩擦-金属屈服复合型分级阻尼器，u型支撑件4由普通钢板弯折构成。
20.以上所述的一种摩擦-金属屈服复合型分级阻尼器，第二耗能元件5选用低屈服点钢棒材，棒材两端设六角头，便于安装。
21.以上所述的一种摩擦-金属屈服复合型分级阻尼器，第一连接螺栓6包括螺杆6-1、螺母6-2、碟形弹簧垫圈6-3；所述螺杆6-1依次穿过碟形弹簧垫圈6-3、金属夹板3-1、第一耗能元件2、金属芯板1-1、第一耗能元件2、金属夹板3-1、碟形弹簧垫圈6-3后与螺母6-2相配合。
22.以上所述的一种摩擦-金属屈服复合型分级阻尼器，碟形弹簧垫圈6-3为多个设置，防止第一连接螺栓6预紧力散失。
23.本发明的工作原理是：本发明用于结构消能减震时，上连接板1-2和下连接板3-2通过连接单元与结构连接。当地震发生时，建筑结构发生层间位移，从而带动阻尼器上下连接板发生相对位移。
24.受拉时：上连接板向上运动，带动金属芯板与左右两个第一耗能元件发生相对位移来摩擦耗能；随着相对位移的增大，金属芯板上ⅰ型长条孔边缘接触第二耗能元件表面，第二耗能元件被金属芯板推移产生变形来耗能。
25.受压时：金属芯板ⅰ型长条孔边缘与第二耗能元件表面分离，由金属芯板与左右两个第一耗能元件发生相对位移来摩擦耗能；随着相对位移的增大，金属芯板ⅰ型长条孔边缘再次接触第二耗能元件，第二耗能元件被金属芯板反向推移产生变形来耗能。
26.以上所述仅是对本发明的优选实施方案进行描述，并非是对本发明的限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应包含在本发明的保护范围之内。