專利名稱：大變形大噸位復(fù)合粘彈性阻尼器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種用于土木工程結(jié)構(gòu)抗振(震)的裝置，尤其是針對大變形大噸 位的情況。
背景技術(shù)：
地震力和風(fēng)振力是建筑結(jié)構(gòu)所承受的主要控制荷載，也是導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生 破壞和倒塌的主要因素，準(zhǔn)確地認(rèn)識結(jié)構(gòu)在動(dòng)荷載作用下的受力機(jī)理和動(dòng)力響 應(yīng)，并對其實(shí)施可靠的抗振(震)保護(hù)措施是一個(gè)前沿性的研究課題。結(jié)構(gòu)耗能 減振控制是一種新型的抗振(震)方式，即利用耗能減振裝置消耗外部激勵(lì)能量， 以達(dá)到減輕外部激勵(lì)對主結(jié)構(gòu)的破壞。目前針對風(fēng)振和地震開發(fā)研究的耗能減振 裝置主要有流體阻尼器、金屬阻尼器、摩擦阻尼器、粘彈性阻尼器等。流體阻尼 器利用流體的運(yùn)動(dòng)耗散振動(dòng)能量，但在灌注過程中容易產(chǎn)生氣泡，從而導(dǎo)致耗能 曲線的頸縮現(xiàn)象，且具有易滲漏造價(jià)高昂的缺點(diǎn)；金屬阻尼器和摩擦阻尼器制作 方便、造價(jià)低廉，但其耗能性能具有滯變性，可能會對結(jié)構(gòu)的加速度響應(yīng)產(chǎn)生不 利的影響，且金屬阻尼器的耗能性能易受到金屬特性、阻尼器形狀等多種參數(shù)的 影響；粘彈性阻尼器造價(jià)低廉，耗能能力強(qiáng)，是工程應(yīng)用中最為廣泛的減震裝置 之一，然而其性能受外界環(huán)境溫度的影響較大，且變形能力受粘彈性層厚度的制 約具有變形小的缺點(diǎn)， 一般最大變形僅有60mm (300%應(yīng)變幅值)，這是由于粘 彈性層厚度最大為20mm，當(dāng)厚度過大時(shí)，粘彈性層容易發(fā)生翹曲失穩(wěn)，同時(shí) 由于粘彈性層厚度的增大，粘彈性層所受的剪切承載力降低，阻尼器承受的噸位 減小，為了擴(kuò)展粘彈性阻尼器的應(yīng)用范圍與適用條件，加大粘彈性阻尼器的變形 限值，增加粘彈性阻尼器的阻尼力，減小溫度對粘彈性阻尼器的影響，本發(fā)明專 利結(jié)合各種阻尼器的優(yōu)點(diǎn)，研制開發(fā)了一種新型性能優(yōu)良、價(jià)格低廉、具有大變 形大噸位特性的復(fù)合粘彈性阻尼器。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的是提供一種性能優(yōu)良、價(jià)格低廉、制作方便的大 變形大噸位復(fù)合粘彈性阻尼器。
技術(shù)方案本發(fā)明的大變形大噸位復(fù)合粘彈性阻尼器由大變形粘彈性阻尼 器和鉛擠壓阻尼器相結(jié)合而構(gòu)成，中間是大變形粘彈性阻尼器，四周對稱布置多 個(gè)鉛擠壓阻尼器，各阻尼器的上部分別與上鋼板相連接，各阻尼器的下部分別與 下鋼板相連接，使所有阻尼器連接成一個(gè)整體。
其中，所述的大變形粘彈性阻尼器由內(nèi)約束鋼板、外約束鋼板及粘彈性材料 層組成；內(nèi)約束鋼板位于中間，在內(nèi)約束鋼板的兩側(cè)設(shè)有粘彈性材料層，在粘彈 性材料層的兩外側(cè)設(shè)有外約束鋼板，外約束鋼板的下部與下鋼板連接在一起；內(nèi) 約束鋼板的上部與上鋼板連接在一起。大變形粘彈性阻尼器中，采用在厚的粘彈 性材料層中分層加設(shè)薄鋼板，保證了其在大變形時(shí)具有良好的整體穩(wěn)定性。
所述的鉛擠壓阻尼器由外鋼筒和位于其內(nèi)部的鋼棒組成，端部鋼板位于外鋼 筒中并與外鋼筒固定連接，將外鋼筒分成上腔體和下腔體兩部分，位于外鋼筒內(nèi) 的鋼棒上設(shè)有一鋼棒突起處，在上腔體部分的外鋼筒上設(shè)有灌注口，下腔體是空 腔，保證了鋼棒的運(yùn)動(dòng)空間。外鋼筒的下部與下鋼板連接在一起，鋼棒的上部與 上鋼板連接在一起。
將大變形大噸位復(fù)合粘彈性阻尼器加設(shè)于柱間支撐、梁柱節(jié)點(diǎn)、桁架下弦桿 等可能產(chǎn)生較大變形的部位。當(dāng)結(jié)構(gòu)因振動(dòng)而發(fā)生變形時(shí)，粘彈性阻尼器的內(nèi)約 束鋼板和外約束鋼板產(chǎn)生相對錯(cuò)動(dòng)，粘彈性材料層發(fā)生剪切變形耗散振動(dòng)能量， 如果變形較大，由于在粘彈性材料層中分層設(shè)有薄鋼板，它們保證了粘彈性層的 整體剛度，粘彈性阻尼器不會發(fā)生翹曲失穩(wěn)現(xiàn)象，這樣無論是對于阻尼器的使用 壽命還是對于其耗能能力都是有利的。當(dāng)結(jié)構(gòu)因振動(dòng)而發(fā)生變形時(shí)，鉛阻尼器與 粘彈性阻尼器協(xié)同工作，對于鉛擠壓阻尼器，結(jié)構(gòu)振動(dòng)導(dǎo)致鉛阻尼器的擠壓軸往 復(fù)運(yùn)動(dòng),套筒內(nèi)的鉛發(fā)生塑性流動(dòng)變形,提供較大的阻尼力，同時(shí)吸收、消耗外部 輸入的能量。同時(shí)由于使用了受溫度影響很小的鉛阻尼器，大大削弱了溫度對單 一粘彈性阻尼器的影響程度。
由此可以看出，該大變形大噸位復(fù)合粘彈性阻尼器具有高耗能、大變形、制 作簡單、溫度影響小的優(yōu)點(diǎn)。
有益效果本發(fā)明的大變形大噸位復(fù)合粘彈性阻尼器具有以下優(yōu)點(diǎn)
(一) 充分利用了鉛的剪切擠壓滯回變形及粘彈性材料的剪切滯回變形兩種 耗能機(jī)制，具有很好的滯回性能和阻尼特性；
(二) 在粘彈性阻尼器的粘彈性層中采用加入分層薄鋼板的方法，保證了在
其提供較大變形的同時(shí)具有良好的整體穩(wěn)定性；
(三) 由于粘彈性阻尼器的共同作用改善了鉛阻尼器耗能性能的滯變性；
(四) 鉛擠壓阻尼器的使用使阻尼結(jié)構(gòu)受環(huán)境溫度的影響減小，同時(shí)提供了 較大的阻尼力解決了粘彈性材料噸位小的問題；
(五) 試件制作簡單方便、造價(jià)低廉。該減震裝置可廣泛地用于毗鄰建筑、 橋梁結(jié)構(gòu)和塔桅結(jié)構(gòu)等可能產(chǎn)生大的變形和需要提供大的噸位的土木工程結(jié)構(gòu) 的抗風(fēng)和抗震工程中。


圖1為本發(fā)明的立剖面結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2為本發(fā)明的平剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中有大變形粘彈性阻尼器l、內(nèi)約束鋼板IO、粘彈性^"料層11、薄鋼 板111、外約束鋼板12;鉛擠壓阻尼器2、鋼棒21、鋼棒突起處211、外鋼筒22、 灌注口221、上腔體222、端部鋼板23、下腔體223;上鋼板3、下鋼板4。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的大變形大噸位復(fù)合粘彈性阻尼器由大變形粘彈性阻尼器1和鉛擠 壓阻尼器2相結(jié)合而構(gòu)成，中間是大變形粘彈性阻尼器l，四周對稱布置多個(gè)鉛 擠壓阻尼器2，各阻尼器的上部分別與上鋼板3相連接，各阻尼器的下部分別與 下鋼板4相連接，使所有阻尼器連接成一個(gè)整體。
其上所述的大變形粘彈性阻尼器1由內(nèi)約束鋼板10、外約束鋼板12及粘彈 性材料層ll組成；內(nèi)約束鋼板10位于中間，在內(nèi)約束鋼板10的兩側(cè)設(shè)有粘彈 性材料層ll,在粘彈性材料層11的兩外側(cè)設(shè)有外約束鋼板12，外約束鋼板12 的下部與下鋼板4連接在一起；內(nèi)約束鋼板10的上部與上鋼板3連接在一起。
鉛擠壓阻尼器2由外鋼筒22和位于其內(nèi)部的鋼棒21組成，端部鋼板23位 于外鋼筒22中并與外鋼筒22固定連接，將外鋼筒22分成上腔體222和下腔體 223兩部分，位于外鋼筒22內(nèi)的鋼棒21上設(shè)有一鋼棒突起處211，在上腔體222 部分的外鋼筒22上設(shè)有灌注口 221，鉛由位于外鋼筒上的兩個(gè)灌注口 221灌入 腔,體，下腔體223是空腔，保證了鋼棒的運(yùn)動(dòng)空間，外鋼筒22的下部與下鋼板 4連接在一起，鋼棒21的上部與上鋼板3連接在一起。大變形粘彈性阻尼器1 中，采用在厚的粘彈性材料層ll中分層加設(shè)薄鋼板lll，保證了其在大變形時(shí) 具有良好的整體穩(wěn)定性。
當(dāng)結(jié)構(gòu)振動(dòng)時(shí)粘彈性阻尼器的內(nèi)約束鋼板10與外約束鋼板12產(chǎn)生相對錯(cuò) 動(dòng)，粘彈性材料層ll發(fā)生剪切變形耗散大量的振動(dòng)能量，同時(shí)由于在粘彈性材 料層11中分層設(shè)有薄鋼板111，因此保證了粘彈性阻尼器1在產(chǎn)生大變形時(shí)不 發(fā)生翹曲；對于鉛擠壓阻尼器2，結(jié)構(gòu)振動(dòng)推動(dòng)鋼棒21往復(fù)運(yùn)動(dòng)，外鋼筒22內(nèi) 的鉛隨之發(fā)生塑性流動(dòng)變形，產(chǎn)生阻尼力,從而達(dá)到吸收、耗能的效果。在灌注鉛 的時(shí)候，鉛通過灌注口 221灌入上腔體222中，待鉛灌注密實(shí)后，將密封口密封， 再撤除灌注口 221的管道，將灌注口 221密封。該減震器結(jié)合了粘彈性阻尼器1 大變形和鉛擠壓阻尼器2大噸位且受環(huán)境溫度影響小的的優(yōu)點(diǎn),具有良好的應(yīng)用刖景。
權(quán)利要求
1、一種大變形大噸位復(fù)合粘彈性阻尼器，其特征在于該阻尼器由大變形粘彈性阻尼器(1)和鉛擠壓阻尼器(2)相結(jié)合而構(gòu)成，在總體結(jié)構(gòu)上，中間是大變形粘彈性阻尼器(1)，四周對稱布置多個(gè)鉛擠壓阻尼器(2)，各阻尼器的上部分別與上鋼板(3)相連接，各阻尼器的下部分別與下鋼板(4)相連接，使所有阻尼器連接成一個(gè)整體。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大變形大噸位復(fù)合粘彈性阻尼器，其特征在于所 述的大變形粘彈性阻尼器(1)由內(nèi)約束鋼板(IO)、外約束鋼板(12)及粘彈性 材料層(ll)組成；內(nèi)約束鋼板(10)位于中間，在內(nèi)約束鋼板(10)的兩側(cè)設(shè)有粘 彈性材料層(11)，在粘彈性材料層(11)的兩外側(cè)設(shè)有外約束鋼板(12)，外約 束鋼板(12)的下部與下鋼板(4)連接在一起；內(nèi)約束鋼板(10)的上部與上鋼 板(3)連接在一起。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大變形大噸位復(fù)合粘彈性阻尼器，其特征在于所 述的鉛擠壓阻尼器(2)由外鋼筒(22)和位于其內(nèi)部的鋼棒(21)組成，端部 鋼板(23)位于外鋼筒(22)中并與外鋼筒(22)固定連接，將外鋼筒(22)分 成上腔體(222)和下腔體(223)兩部分，位于外鋼筒(22)內(nèi)的鋼棒(21)上 設(shè)有一鋼棒突起處(211)，在上腔體(222)部分的外鋼筒(22)上設(shè)有灌注口(221)，下腔體(223)是空腔，保證了鋼棒的運(yùn)動(dòng)空間，外鋼筒(22)的下部 與下鋼板(4)連接在一起，鋼棒(21)的上部與上鋼板(3)連接在一起。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的大變形大噸位復(fù)合粘彈性阻尼器，其特征在 于大變形粘彈性阻尼器(1)中，采用在厚的粘彈性材料層(11)中分層加設(shè)薄 鋼板(111)，保證了其在大變形時(shí)具有良好的整體穩(wěn)定性。
全文摘要
大變形大噸位復(fù)合粘彈性阻尼器是一種用于土木工程結(jié)構(gòu)抗振(震)的裝置，該阻尼器由大變形粘彈性阻尼器(1)和鉛擠壓阻尼器(2)相結(jié)合而構(gòu)成，中間是大變形粘彈性阻尼器(1)，四周對稱布置多個(gè)鉛擠壓阻尼器(2)，各阻尼器的上部分別與上鋼板(3)相連接，各阻尼器的下部分別與下鋼板(4)相連接，使所有阻尼器連接成一個(gè)整體。本發(fā)明結(jié)合大變形粘彈性阻尼器與鉛擠壓阻尼器的優(yōu)點(diǎn)形成了大變形大噸位復(fù)合粘彈性阻尼器。該阻尼器性能優(yōu)良、價(jià)格低廉、制作方便。
文檔編號E01D19/04GK101100879SQ20071002358
公開日2008年1月9日 申請日期2007年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月8日
發(fā)明者盧立恒, 史春芳, 徐趙東, 青 涂, 程文瀼 申請人:東南大學(xué)