一种带有转角位移型阻尼器的套索式放大耗能装置

    专利2026-07-16  18


    本技术属于建筑结构振动控制,具体涉及一种带有转角位移型阻尼器的套索式放大耗能装置。


    背景技术:

    1、目前,多高层建筑结构在强烈地震作用下的破坏和倒塌是由于层间位移过大或结构的节点发生屈服、屈曲等,并造成结构的恢复力退化、产生不可修复的塑性损伤。为了解决上述存在的问题,需要控制多高层建筑结构的层间位移和节点损伤,在结构中设置耗能装置是较为方便有效的方法。与通过加强结构自身的抗震性能来抵抗地震作用的传统结构抗震方法相比,利用耗能装置产生变形来耗散地震输入到结构中的能量以此来减小结构的地震相应的耗能减震技术具有安全、经济等优点。

    2、消能减震技术是减隔震技术的一个重要部分,其主要的原理是建筑结构在地震作用下产生变形,此变形带动阻尼器发挥作用,消耗地震输入的能量,保护主体结构。阻尼器的变形越大,其耗散的能量越多,耗能效果也越好。

    3、但是对于刚度较大的结构,由于结构在水平荷载作用下的变形较小,致使耗能装置没有发挥作用或者没有完全发挥作用,进而减小了耗能装置的减震效果,因此需要使用具有放大结构变形的耗能装置。然而,现有的位移放大装置存在一些问题,比如:位移增大效果不明显,容易平面外失稳等,导致耗能装置不能充分发挥耗能作用。

    4、常见的安装于梁柱节点处的转角位移型阻尼器,由于水平荷载作用下梁柱节点的转角变形和位移变形相对较小,导致转角位移型阻尼器的变形位移有限,不能充分发挥其耗能能力,因此减震效果不理想。为了有效地提高阻尼器的耗能能力,许多国内外研究学者提出了不同的放大连接形式,有对角支撑式、人字支撑式、向上肘节支撑式、向下肘节支撑式、反向肘节支撑式以及剪刀支撑式,其中放大效果较好的是肘节支撑形式(周丰富. 新型肘节式耗能支撑体系抗震性能研究[d]. 南京工业大学, 2005.)。现有的肘节式支撑由于耗能部件较为单一,减震效果有限,例如实用新型专利cn212670903u公开的黏弹性阻尼器放大装置。因此需要设计一种新型的套索式放大耗能装置。


    技术实现思路

    1、为了解决上述存在的技术问题,本实用新型提供一种带有转角位移型阻尼器的套索式放大耗能装置,该放大耗能装置将粘滞阻尼器与节点型转角位移型阻尼器相连后整体与框架进行连接,可以放大结构的位移,增加阻尼器所受到的外部位移或者转角荷载,进而增强减震效果,减轻主体结构的地震响应。

    2、为了达到上述目的,本实用新型采用以下技术方案:一种带转角位移型阻尼器的套索式放大耗能装置,包括框架、放大结构、粘滞阻尼器、转角位移型阻尼器;所述放大结构布置在框架的对角线上;所述转角位移型阻尼器设置在放大结构的转角处;粘滞阻尼器一端与转角位移型阻尼器或放大结构铰接连接,另一端与框架铰接连接。

    3、优选地,所述的转角位移型阻尼器包括中间转动钢板、两个侧边约束钢板、若干耗能棒材、两个连接钢板;所述中间转动钢板一端与其中一个连接钢板固定连接,另一端悬空;两个侧边约束钢板平行布置,两个侧边约束钢板的一端与另一个连接钢板固定连接,另一端悬空;中间转动钢板位于两个侧边约束钢板之间;所述耗能棒材均匀布置于两个侧边约束钢板之间,其中部穿过所述的中间转动钢板。

    4、优选地,所述的粘滞阻尼器和转角位移型阻尼器分别位于放大结构的两侧,粘滞阻尼器一端与放大结构通过销轴铰接连接。

    5、优选地,所述的转角位移型阻尼器包括中间转动钢板、两个侧边约束钢板、若干耗能棒材、两个连接钢板;两个侧边约束钢板平行布置,其中一个侧边约束钢板的一端与其中一个连接钢板固定连接,另一端悬空;另一个侧边约束钢板的一端与另一个连接钢板固定连接,另一端悬空;中间转动钢板位于两个侧边约束钢板之间;所述耗能棒材均匀布置于两个侧边约束钢板之间,其中部穿过所述的中间转动钢板;在所述中间转动钢板上留有孔洞。

    6、优选地,所述的粘滞阻尼器和转角位移型阻尼器位于放大结构的同一侧,粘滞阻尼器一端通过销轴与中间转动钢板上的孔洞相连。

    7、优选地,所述耗能棒材的外表面采用双曲线形式,截面直径从中间向两端逐渐增加,且耗能段与端部连接段之间过渡平滑。

    8、优选地,中间转动钢板与两个侧边约束钢板为半径相等的同心扇形。

    9、优选地,两个连接钢板外表面的延长线的交点与同心扇形的圆心重合。

    10、优选地,所述的框架由上梁、左柱、下梁、右柱依次连接,组成四边形。

    11、优选地,所述转角位移型阻尼器通过连接件与放大结构连接。

    12、本实用新型的技术效果在于:本实用新型将转角位移型阻尼器和粘滞阻尼器混合使用,可以实现复合耗能的效果,此外,本实用新型将转角位移型阻尼器采用连杆机构进行放大,可以解决转角位移型阻尼器在层间位移较小的情况下不能充分发挥耗能能力的问题。相较于传统的单个阻尼器的安装方式,此种放大耗能装置的结构形式可以较大地增加阻尼器所承受的外部位移或者转角荷载,改善其整体的耗能效果,从而可以减少阻尼器的使用数量,节约主体结构的减震成本。

    13、本实用新型的装置可以根据实际的工程的减震需要进行灵活的参数设计,制定实际工程结构需要的放大倍数,安装较为简单方便,具有良好的结构稳定性和安全性,在震后可以较为快速的进行更换且不影响主体结构的正常使用。



    技术特征:

    1.一种带有转角位移型阻尼器的套索式放大耗能装置,其特征在于:包括框架、放大结构、粘滞阻尼器、转角位移型阻尼器;所述放大结构布置在框架的对角线上;所述转角位移型阻尼器设置在放大结构的转角处;粘滞阻尼器一端与转角位移型阻尼器或放大结构活动连接,另一端与框架活动连接。

    2.根据权利要求1所述的带有转角位移型阻尼器的套索式放大耗能装置,其特征在于:所述的转角位移型阻尼器包括中间转动钢板、两个侧边约束钢板、若干耗能棒材、两个连接钢板;所述中间转动钢板一端与其中一个连接钢板固定连接,另一端悬空;两个侧边约束钢板的一端与另一个连接钢板固定连接,另一端悬空;中间转动钢板位于两个侧边约束钢板之间;所述耗能棒材均匀布置于两个侧边约束钢板之间,其中部穿过所述的中间转动钢板。

    3.根据权利要求2所述的带有转角位移型阻尼器的套索式放大耗能装置,其特征在于:所述的粘滞阻尼器和转角位移型阻尼器分别位于放大结构的两侧,粘滞阻尼器一端与放大结构通过销轴转动连接。

    4.根据权利要求1所述的带有转角位移型阻尼器的套索式放大耗能装置,其特征在于:所述的转角位移型阻尼器包括中间转动钢板、两个侧边约束钢板、若干耗能棒材、两个连接钢板;其中一个侧边约束钢板的一端与其中一个连接钢板固定连接,另一端悬空;另一个侧边约束钢板的一端与另一个连接钢板固定连接,另一端悬空;中间转动钢板位于两个侧边约束钢板之间;所述耗能棒材均匀布置于两个侧边约束钢板之间,其中部穿过所述的中间转动钢板;在所述中间转动钢板上留有孔洞。

    5.根据权利要求4所述的带有转角位移型阻尼器的套索式放大耗能装置,其特征在于:所述的粘滞阻尼器和转角位移型阻尼器位于放大结构的同一侧,粘滞阻尼器一端通过销轴与中间转动钢板上的孔洞相连。

    6.根据权利要求2或4所述的带有转角位移型阻尼器的套索式放大耗能装置,其特征在于:所述耗能棒材的外表面采用双曲线形式,截面直径从中间向两端逐渐增加,且耗能段与端部连接段之间过渡平滑。

    7.根据权利要求2或4所述的带有转角位移型阻尼器的套索式放大耗能装置,其特征在于:中间转动钢板与两个侧边约束钢板为半径相等的同心扇形。

    8.根据权利要求7所述的有转角位移型阻尼器的套索式放大耗能装置,其特征在于:两个连接钢板外表面的延长线的交点与同心扇形的圆心重合。

    9.根据权利要求1-5任一项所述的带有转角位移型阻尼器的套索式放大耗能装置,其特征在于:所述的框架由上梁、左柱、下梁、右柱依次连接,组成四边形。

    10.根据权利要求1-5任一项所述的带有转角位移型阻尼器的套索式放大耗能装置,其特征在于:所述转角位移型阻尼器通过连接件与放大结构连接。


    技术总结
    本技术属于建筑结构振动控制技术领域,具体涉及一种带有转角位移型阻尼器的套索式放大耗能装置,包括框架、放大结构、粘滞阻尼器、转角位移型阻尼器;所述放大结构布置在框架的对角线上;所述转角位移型阻尼器设置在放大结构的转角处;粘滞阻尼器一端与转角位移型阻尼器或放大结构铰接连接,另一端与框架铰接连接。本技术的装置可以根据实际的工程的减震需要进行灵活的参数设计,制定实际工程结构需要的放大倍数,安装较为简单方便,具有良好的结构稳定性和安全性,在震后可以较为快速的进行更换且不影响主体结构的正常使用。

    技术研发人员:王健泽,李倩倩,戴靠山,蒲瑞,徐军
    受保护的技术使用者:四川大学
    技术研发日:20230823
    技术公布日:2024/4/29
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