CN111593651A - 两阶段剪切耗能钢板-聚丙烯小球复合阻尼器及耗能方法 - Google Patents

两阶段剪切耗能钢板-聚丙烯小球复合阻尼器及耗能方法 Download PDF

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张裕东
杨永泰
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Abstract

本发明涉及一种两阶段剪切耗能钢板‑聚丙烯小球复合阻尼器及耗能方法：包括主缸体、副缸体，主缸体与副缸体端部插接，副缸体内中部经两个隔板围成填充区间，填充区间内设两个挡板，挡板外侧面经钢柱与主缸体内端相连接填充区间内填充有聚丙烯小球，主缸体***副缸体的那端的上下侧沿副缸体轴向间隔设有若干凹槽A，副缸体内的设有凹槽B，凹槽B与对应的凹槽A之间形成放置区间，放置区间内插装有剪切耗能钢板，本发明阻尼器易于制造、使用可靠、安装维护方便，两阶段耗能，双向耗能，具有良好的耗能效果，显著地降低了结构在地震作用下的响应，剪切耗能碟片的可更换、聚丙烯小球的可重复利用，大大地降低了阻尼器维修的成本。

Description

两阶段剪切耗能钢板-聚丙烯小球复合阻尼器及耗能方法
技术领域
本发明涉及一种两阶段剪切耗能钢板-聚丙烯小球复合阻尼器及耗能方法。
背景技术
现有的常规节点阻尼器在主震后已发生破坏，阻尼器失效，在后续余震作用下无法起到消散地震能量的作用。现有的阻尼耗能件有的采用形状记忆合金，形状记忆合金丝圈耗能能力有限，且形状记忆合金价格高昂，不利于在实际应用中进行推广；现有的耗能件有的采用熔断型液体粘滞阻尼器，对于漂浮或者半漂浮体系的悬索桥和斜拉桥来说熔断型液体粘滞阻尼器就无法解决日常工作状态下要放松约束的这一关键性问题，且液体粘滞阻尼器存在“漏油”和老化问题，维护复杂。
发明内容
本发明提出一种两阶段剪切耗能钢板-聚丙烯小球复合阻尼器及耗能方法。
本发明解决技术问题所采用的方案是，一种两阶段剪切耗能钢板-聚丙烯小球复合阻尼器，包括主缸体、副缸体，所述副缸体左右两端对称设置两个主缸体，主缸体与副缸体端部插接；
所述副缸体内中部经左右对称设置的隔板围成填充区间，填充区间内左右对称设两个挡板，挡板外侧面经钢柱与同侧的主缸体内端相连接，隔板上设置有对钢柱进行让位的孔部，填充区间内填充有聚丙烯小球；
所述主缸体***副缸体的那端的上下侧沿副缸体轴向间隔设有若干组凹槽A，每组凹槽A由上下对称设置的两个凹槽A组成，副缸体内的上下侧均设置有凹槽B，凹槽B与凹槽A一一对应设置，凹槽B与对应的凹槽A之间形成放置区间，放置区间内插装有剪切耗能钢板。
进一步的，所述挡板外壁、主缸体***副缸体的那端的外壁均与副缸体内壁贴合。
进一步的，所述副缸体端部设置容纳主缸体的槽口，凹槽B开设在凹口上下侧壁上。
进一步的，所述主缸体的***端为长方体，凹口的形状与主缸体的***端的形状相适配。
进一步的，所述挡板与主缸体之间的钢柱包括中心柱、若干根边缘柱，中心柱与副缸体同轴心，边缘柱圆周均布在中心柱外侧。
进一步的，所述钢柱与挡板、主缸体焊接，隔板与副缸体焊接。
进一步的，所述主缸体外端安装有矩形连接钢板。
一种两阶段耗能方法：地震波产生的能量使得阻尼器两端产生往复的相对位移，依靠搓断剪切耗能碟片进行第一阶段的耗能；当地震强度较大时，耗能碟片被全部剪切完毕，挡板开始产生较大的位移挤压聚丙烯小球消耗地震产生的能量，进行第二阶段的耗能。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：结构简单，设计合理，易于制造、使用可靠、安装维护方便，两阶段耗能，双向耗能，具有良好的耗能效果，显著地降低了结构在地震作用下的响应，剪切耗能碟片的可更换、聚丙烯小球的可重复利用，大大地降低了阻尼器维修的成本。
附图说明
下面结合附图对本发明专利进一步说明。
图1为本阻尼器的结构示意图；
图2为主缸体的结构示意图；
图3为副缸体的结构示意图；
图4为主缸体的侧视图；
图5为副缸体的侧视图。
图中：1-主缸体；2-副缸体；3-隔板；4-聚丙烯小球；5-挡板；6-钢柱；7-剪切耗能钢板；8-矩形连接钢板；9-孔部；10-槽口；11-凹槽B；12-凹槽A。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
如图1-5所示，一种两阶段剪切耗能钢板-聚丙烯小球复合阻尼器，包括主缸体1、副缸体2，所述副缸体左右两端对称设置两个主缸体，主缸体与副缸体端部插接；
所述副缸体内中部经左右对称设置的隔板3围成填充区间，填充区间内左右对称设两个挡板5，挡板外侧面经钢柱6与同侧的主缸体内端相连接，隔板上设置有对钢柱进行让位的孔部9，填充区间内填充有聚丙烯小球4，挡板挤压聚丙烯小球，能最大效率利用聚丙烯分子内部剪切耗能从而达到更佳的减震作用；
所述主缸体***副缸体的那端的上下侧沿副缸体轴向间隔设有若干组凹槽A12，每组凹槽A由上下对称设置的两个凹槽A组成，副缸体内的上下侧均设置有凹槽B11，凹槽B与凹槽A一一对应设置，凹槽B与对应的凹槽A之间形成放置区间，放置区间内插装有剪切耗能钢板7，凹槽B、凹槽A均为纵向通槽。
在本实施例中，所述挡板外壁、主缸体***副缸体的那端的外壁均与副缸体内壁贴合。
在本实施例中，所述副缸体端部设置容纳主缸体的槽口10，凹槽B开设在凹口上下侧壁上。
在本实施例中，所述主缸体的***端为长方体，凹口的形状与主缸体的***端的形状相适配。
在本实施例中，所述挡板与主缸体之间的钢柱包括中心柱、若干根边缘柱，中心柱与副缸体同轴心，边缘柱圆周均布在中心柱外侧。
在本实施例中，所述钢柱与挡板、主缸体焊接，隔板与副缸体焊接。
在本实施例中，所述主缸体外端安装有矩形连接钢板8。
在本实施例中，副缸体可以为矩形筒体。
在本实施例中，矩形连接钢板通常和支撑相连布置于结构中，实际工程的应用中多采用斜向型和人字型安装方式：
斜向型安装:阻尼器串联在对角支撑上，阻尼器两端的相对位移大于结构的层间侧移。斜向型形式安装构造简单、易于装配，但所占空间较大，不利于人员通行和门窗布置，节点负担较重。
人字型安装:阻尼器串联在人字形支撑顶端的水平杆上，或直接将阻尼器连接在人字形支撑与框架梁之间。阻尼器两端的相对位移等于结构的层间侧移。人字型安装形式中阻尼器可以充分利用其消能能力，支撑设计时要充分考虑侧向稳定。
一种两阶段耗能方法：地震波产生的能量使得阻尼器两端产生往复的相对位移，依靠搓断剪切耗能碟片进行第一阶段的耗能；当地震强度较大时，耗能碟片被全部剪切完毕，挡板开始产生较大的位移挤压聚丙烯小球消耗地震产生的能量，进行第二阶段的耗能。
本阻尼器完成了对不同耗能机理和不同耗能材料的组合，实现了两阶段耗能的目标，且具有良好的耗能效果，显著地降低了结构在地震作用下的响应；本阻尼器剪切耗能碟片的可更换、聚丙烯小球的可重复利用，大大地降低了阻尼器维修的成本，而且该阻尼器易于制造、使用可靠、安装维护方便。
本阻尼器能解决实际结构在地震作用下受拉压作用发生较大的变形破坏问题，提高结构的抗震性能。本阻尼器主要安装于多发地震带的建筑结构的节点、支撑、楼层空间等部位上。
本专利如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接(例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构(例如使用铸造工艺一体成形制造出来)所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。
在本专利的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。
上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种两阶段剪切耗能钢板-聚丙烯小球复合阻尼器，其特征在于：包括主缸体、副缸体，所述副缸体左右两端对称设置两个主缸体，主缸体与副缸体端部插接；
所述副缸体内中部经左右对称设置的隔板围成填充区间，填充区间内左右对称设两个挡板，挡板外侧面经钢柱与同侧的主缸体内端相连接，隔板上设置有对钢柱进行让位的孔部，填充区间内填充有聚丙烯小球；
所述主缸体***副缸体的那端的上下侧沿副缸体轴向间隔设有若干组凹槽A，每组凹槽A由上下对称设置的两个凹槽A组成，副缸体内的上下侧均设置有凹槽B，凹槽B与凹槽A一一对应设置，凹槽B与对应的凹槽A之间形成放置区间，放置区间内插装有剪切耗能钢板。
2.根据权利要求1所述的两阶段剪切耗能钢板-聚丙烯小球复合阻尼器，其特征在于：所述剪切耗能钢板为剪切耗能碟片。
3.根据权利要求1所述的两阶段剪切耗能钢板-聚丙烯小球复合阻尼器，其特征在于：所述挡板外壁、主缸体***副缸体的那端的外壁均与副缸体内壁贴合。
4.根据权利要求3所述的两阶段剪切耗能钢板-聚丙烯小球复合阻尼器，其特征在于：所述副缸体端部设置容纳主缸体的槽口，凹槽B开设在凹口上下侧壁上。
5.根据权利要求4所述的两阶段剪切耗能钢板-聚丙烯小球复合阻尼器，其特征在于：所述主缸体的***端为长方体，凹口的形状与主缸体的***端的形状相适配。
6.根据权利要求1所述的两阶段剪切耗能钢板-聚丙烯小球复合阻尼器，其特征在于：所述挡板与主缸体之间的钢柱包括中心柱、若干根边缘柱，中心柱与副缸体同轴心，边缘柱圆周均布在中心柱外侧。
7.根据权利要求1或6所述的两阶段剪切耗能钢板-聚丙烯小球复合阻尼器，其特征在于：所述钢柱与挡板、主缸体焊接，隔板与副缸体焊接。
8.根据权利要求1所述的两阶段剪切耗能钢板-聚丙烯小球复合阻尼器，其特征在于：所述主缸体外端安装有矩形连接钢板。
9.一种两阶段耗能方法，采用如权利要求2所述的两阶段剪切耗能钢板-聚丙烯小球复合阻尼器，其特征在于：地震波产生的能量使得阻尼器两端产生往复的相对位移，依靠搓断剪切耗能碟片进行第一阶段的耗能；当地震强度较大时，耗能碟片被全部剪切完毕，挡板开始产生较大的位移挤压聚丙烯小球消耗地震产生的能量，进行第二阶段的耗能。
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