CN102409774A - 一种防屈曲支撑式建筑用黏弹性阻尼器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种防屈曲支撑式建筑用黏弹性阻尼器，包括第一内钢板和第二内钢板，第一内钢板的上表面和第二内钢板的下表面分别通过黏弹性材料层与第一外钢板和第二外钢板连接，第一外钢板和第二外钢板之间固定连接，第一内钢板和第二内钢板之间间隔一定空隙，空隙的内部设有中心钢板，中心钢板的左端处设有制动块，第一外钢板和第二外钢板的左端连接C形连接板。本发明的防屈曲支撑式建筑用黏弹性阻尼器能承受拉力作用而不能承受压力作用，用于减小高层或超高层建筑在风荷载和地震作用下的反应，具有彻底的防屈曲功能，有效解决了实际阻尼器在受到压缩变形时由于连接构件可能屈曲破坏而不能发挥阻尼器该有功效的问题。

Description

一种防屈曲支撑式建筑用黏弹性阻尼器

技术领域

本发明涉及一种建筑机械，尤其涉及一种防屈曲支撑式建筑用黏弹性阻尼器。

背景技术

近年来世界各地发生的大地震所引发的震害现象使社会对建筑物抗震性能的期待日益高涨。传统的抗震设计致力于保证结构本身具有一定的刚度、强度和足够的延性，使所设计的结构“小震不坏，中震可修，大震不倒”。在相当于设计烈度地震作用下，部分结构构件进入弹塑性状态，震后易于修复；在罕遇地震作用下，虽然破坏严重，但结构不至倒塌，从而避免人员伤亡。然而业主对建筑抗震性能的要求各种各样，如果仅考虑安全性的话显然不切实际，从1995年发生在日本的兵库县南部地震中可以得出这个结论。当时的建筑基准法保证了结构在遭遇大于本地区可能的最大地震后可以出现不至于倒塌的破坏，从震后调查来看，虽然一部分结构本身只是出现了轻微的破坏，非结构构件的破坏和建筑物内机械设备的损坏同样带来了巨大的财产损失且影响了结构的持续使用，显然这并不符合社会的期望。

抗震设计如果既能保证人的生命安全同时也能保证建筑物的持续使用价值和财产价值是最理想不过的了。通常“安全”与“损失最小”不可兼得，新一代的抗震设计规范引入了基于性能的抗震设计(Performance Based Seismic Design)法，自此业主可以权衡“得”与“失”后根据建筑的重要性自主确立结构性能等级。

为实现基于性能的抗震设计，可在新建或需要加固改造的建筑中额外设置消能减震装置。作为控制的一种，附加阻尼器的被动减震控制技术是通过减震构件的黏滞阻尼能量或塑性滞回能量消耗，减少传递给建筑物的振动能量而达到控制反应的效果。通常，将阻尼器以支撑的形式固定于梁柱之间，框架的侧向变形引致阻尼器的拉伸或压缩变形，而由黏弹性材料构成的黏弹性阻尼器将外部激励转化为分子运动产生的热能，小到风振或机械振动引发的微振动大到地震的振动范围内均可发挥稳定的能量吸收能力，这种造价低廉且能发挥稳定作用的阻尼器可以提升建筑的抗震性能和居住性能，具有很好的工程应用前景。

根据经验，要使黏弹性阻尼器能降低结构在地震作用下得反应，则黏弹性材料的剪切面积至少需要1平方米，通常在2-3平方米比较常见。为达到这样的标准，一般将阻尼器做得比较宽、长、厚。在发生侧向变形的框架将变形传递给支撑式黏弹性阻尼器的过程中，连接黏弹性阻尼器与框架的钢支撑构件不仅仅只发生轴向变形，如果阻尼器做得比较长则会因为初始偏心而发生弯曲变形，为此不得不考虑钢支撑受压弯曲失稳的问题。美国里海大学在1997年之前制作了一种以方钢管作为中心构件，在四面粘结块状黏弹性，而后在四块黏弹性材料外侧粘结槽钢，以形成一种由槽钢防屈曲的黏弹性阻尼器。然而，此种阻尼器的黏弹性材料受力时会出现垂直于剪切方向受拉而不能有限发挥材料滞回性能的缺点，由于支撑断面特别粗，缩小了居住空间，大量耗费钢材，且由于槽钢钢槽朝外带来安全隐患，也影响美观，最主要的是其构造形式决定了黏弹性材料最多只能是四层；中国发明专利公开号为CN 1300338A的发明申请了一种支撑式具有一体化的弹塑性/黏弹性阻尼器的减振结构，中国发明专利公开号为CN 1126847C的发明申请了一种工程结构铅销黏弹性阻尼器，两者都没有考虑钢支撑受压屈曲的关键问题。

发明内容

为解决上述技术缺陷，本发明提供一种用于减小高层或超高层建筑在风荷载和地震作用下的破坏力、具有彻底的防屈曲功能的防屈曲支撑式建筑用黏弹性阻尼器，着眼于高层或超高层建筑物抗风抗震性能的提升，有效解决了实际阻尼器在作用压缩变形时由于连接构件可能发生屈曲破坏而不能发挥阻尼器该有功效的问题。

本发明的防屈曲支撑式建筑用黏弹性阻尼器，包括第一内钢板和第二内钢板，第一内钢板的上表面和第二内钢板的下表面分别通过黏弹性材料层与第一外钢板和第二外钢板连接，第一外钢板和第二外钢板之间固定连接，第一内钢板和第二内钢板之间间隔一定空隙，所述空隙的前端和后端处设置钢条，空隙的内部设有中心钢板，中心钢板的右端设有连接板，中心钢板的左端处设有制动块，第一外钢板和第二外钢板的左端连接C形连接板。

本发明的防屈曲支撑式建筑用黏弹性阻尼器，所述黏弹性材料层的宽度小于第一内钢板和第二内钢板的宽度，第一内钢板和第二内钢板的宽度小于第一外钢板和第二外钢板的宽度。

本发明的防屈曲支撑式建筑用黏弹性阻尼器，所述第一外钢板和第二外钢板上靠近前端和后端的长边边缘处分别设有若干螺栓孔，并通过螺栓孔对齐后***螺栓固定。

本发明的防屈曲支撑式建筑用黏弹性阻尼器，所述制动块顶端面和底端面之间的距离大于所述间隙的高度。

本发明的防屈曲支撑式建筑用黏弹性阻尼器，第一外钢板和第二外钢板左端之间的内部设有垫块。

与现有技术相比本发明的有益效果为：本发明的防屈曲支撑式建筑用黏弹性阻尼器能承受拉力作用而不能承受压力作用；不论将阻尼器的长短、粗细设计成多少，阻尼器始终不会屈曲破坏；用于减小高层或超高层建筑在风荷载和地震作用下的反应，具有彻底的防屈曲功能，有效解决了实际阻尼器在受到压缩变形时由于连接构件可能屈曲破坏而不能发挥阻尼器该有功效的问题；与现有技术相比，本发明所述之阻尼器必须成对配合使用。

附图说明

图1是本发明实施例所述的防屈曲支撑式建筑用黏弹性阻尼器的结构示意图；

图2是图1的A-A剖视图；

图3是图1的B-B剖视图；

图4是本发明实施例所述的防屈曲支撑式建筑用黏弹性阻尼器不受力作用的结构示意图；

图5是本发明实施例所述的防屈曲支撑式建筑用黏弹性阻尼器受压力作用的结构示意图；

图6是本发明实施例所述的防屈曲支撑式建筑用黏弹性阻尼器受拉力作用的结构示意图；

图7是本发明实施例所述的防屈曲支撑式建筑用黏弹性阻尼器的实施形态参考图。

图中：

1、第一内钢板；2、第二内钢板；3、黏弹性材料层；4、第一外钢板；5、第二外钢板；6、钢条；7、中心钢板；8、连接板；9、制动块；10、C形连接板；11、螺栓；12、垫块。

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。

如图1-3所示，一种防屈曲支撑式建筑用黏弹性阻尼器，包括第一内钢板1和第二内钢板2，第一内钢板1的顶部和第二内钢板2的底部分别通过黏弹性材料层3连接第一外钢板4和第二外钢板5，第一外钢板4和第二外钢板5之间固定连接，第一内钢板1和第二内钢板2之间间隔一定空隙，所述空隙的前端和后端处设置钢条6，空隙的内部设有中心钢板7，中心钢板7的右端设有连接板8，中心钢板7的左端处设有制动块9，第一外钢板4和第二外钢板5的左端连接C形连接板10。

本发明的防屈曲支撑式建筑用黏弹性阻尼器，所述黏弹性材料层3的宽度小于第一内钢板1和第二内钢板2的宽度，第一内钢板1和第二内钢板2的宽度小于第一外钢板4和第二外钢板5的宽度。

本发明的防屈曲支撑式建筑用黏弹性阻尼器，所述第一外钢板4和第二外钢板5上靠近前端和后端的长边边缘处分别设有若干螺栓孔，并通过螺栓孔对齐后***螺栓11固定。第一内钢板1、第二内钢板2、第一外钢板4和第二外钢板5也可以是玻璃、塑料或其他材料的板材，黏弹性材料的层数不只限于两层，实际上按照一般2m²的剪切面积来看，6层的话则每层都尺寸在0.15×2m＝0.3m²，每层厚度大概在1cm，当然，具体的尺寸得根据建筑的需求计算。

本发明的防屈曲支撑式建筑用黏弹性阻尼器，所述制动块9顶端面和底端面之间的距离大于所述间隙的高度。

本发明的防屈曲支撑式建筑用黏弹性阻尼器，第一外钢板4和第二外钢板5左端之间的内部设有垫块12。

如图4所示，本发明的阻尼器不受力时，中心钢板7处于中间位置，其端部的末端制动块9与第一内钢板1和第二内钢板2接触，中心钢板7不对第一内钢板1和第二内钢板2产生力的作用，黏弹性材料不产生剪切变形。

如图5所示，本发明的阻尼器水平方向的压力时，中心钢板7向受力方向滑动，端部的末端制动块9同时在阻尼器端部设计的可动空间内向受力方向滑动，中心钢板7不对第一内钢板1和第二内钢板2产生力的作用，黏弹性材料不产生剪切变形。即阻尼器不能承受压力作用，如此的话不论将阻尼器的长短、粗细设计成多少，阻尼器始终不会屈曲破坏。

如图6所示，本发明的阻尼器受水平方向的拉力时，中心钢板7端部的末端制动块9与第一内钢板1和第二内钢板2接触，并对第一内钢板1和第二内钢板2产生箭头方向所示力的作用，黏弹性材料产生剪切变形而将风荷载或地震作用输入能量转化成热能达到消耗能量的目的。

本发明的防屈曲支撑式建筑用黏弹性阻尼器设置在框架上时需要两个阻尼器配合成对使用(如图7所示)，可以交叉连接在柱底与柱顶，也可“人”字形连接在柱底与梁跨中，还可以小“八”字形连接在柱中与梁边端。如此，可以保证一旦框架发生相对层间位移，所安装的成对阻尼器有一个能发挥能量吸收作用。框架在外部激励下发生侧向位移时，与框架相连的阻尼器的两端连接构件将框架的相对位移传递给阻尼器的耗能部分(黏弹性材料层3)。当传递拉伸变形时，钢支撑构件通过中心钢板7末端的制动块9带动第一内钢板1和第二内钢板2发生相对第一外钢板4和第二外钢板5的平行移动，内外钢板之间的黏弹性材料发生剪切变形而消耗能量；相反，当传递压缩变形时，中心钢板7与第一内钢板1和第二内钢板2之间不产生力的作用而相对滑移，粘结在内钢板与外钢管之间的黏弹性材料不发生剪切变形不消耗能量。由此，阻尼器不能承受压力作用，如此不论将阻尼器的长短、粗细设计成多少，阻尼器始终不会屈曲破坏，也绝不会出现压缩屈曲破坏的可能。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。譬如中心板材并不一定需要贯穿阻尼器，换一种制动方式也是可以的；黏弹性材料的层数并不一定仅限于两层，事实上根据设计需要求一般需要四层或六层或更多。

Claims (5)

1.一种防屈曲支撑式建筑用黏弹性阻尼器，包括第一内钢板(1)和第二内钢板(2)，其特征在于：所述第一内钢板(1)的上表面和第二内钢板(2)的下表面分别通过黏弹性材料层(3)与第一外钢板(4)和第二外钢板(5)连接，第一外钢板(4)和第二外钢板(5)之间固定连接，第一内钢板(1)和第二内钢板(2)之间间隔一定空隙，所述空隙的前端和后端处设置钢条(6)，空隙的内部设有中心钢板(7)，中心钢板(7)的右端设有连接板(8)，中心钢板(7)的左端处设有制动块(9)，第一外钢板(4)和第二外钢板(5)的左端连接C形连接板(10)。

2.根据权利要求1所述的防屈曲支撑式建筑用黏弹性阻尼器，其特征在于：所述黏弹性材料层(3)的宽度小于第一内钢板(1)和第二内钢板(2)的宽度，第一内钢板(1)和第二内钢板(2)的宽度小于第一外钢板(4)和第二外钢板(5)的宽度。

3.根据权利要求1或2所述的防屈曲支撑式建筑用黏弹性阻尼器，其特征在于：所述第一外钢板(4)和第二外钢板(5)上靠近前端和后端的长边边缘处分别设有若干螺栓孔，并通过螺栓孔对齐后***螺栓(11)固定。

4.根据权利要求1或2所述的防屈曲支撑式建筑用黏弹性阻尼器，其特征在于：所述制动块(9)顶端面和底端面之间的距离大于所述间隙的高度。

5.根据权利要求1或2所述的防屈曲支撑式建筑用黏弹性阻尼器，其特征在于：第一外钢板(4)和第二外钢板(5)左端之间的内部设有垫块(12)。

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