[發明專利]滾軸金屬阻尼器

有效

• 申請號: 201210370939.8
• 申請日: 2012-09-28
• 公開（公告）號: CN102864852A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發明（設計）人: 潘鵬;林勁松;陳浩文
• 申請（專利權）人: 清華大學;北京羿射旭科技有限公司
• 主分類號: E04B1/98
• 分類號: E04B1/98;E01D19/00
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 張文寶

技術領域

本發明屬于土木工程結構減震技術領域，具體涉及一種安裝于建筑結構或橋梁工程上，用于消耗地震能量的滾軸金屬阻尼器。

背景技術

當今建筑的發展越來越趨向于高大化，由鋼構件、組合構件或鋼筋混凝土構件組成的框架結構是建筑物中經常被采用的結構形式。為使建筑結構具有較強的抵抗地震或風荷載等外力破壞的能力，經常需要在框架結構中增設耗能構件。與此同時，橋梁工程的發展也越來越趨向于大型化，為保證地震時橋梁結構的安全性，防止發生落橋，現普遍在橋墩與梁板的連接處設置橡膠隔振墊，并在橋墩與梁板間配合設置耗能構件，常見的耗能構件有粘滯型阻尼器、磁流變阻尼器、金屬阻尼器等。其中金屬阻尼器因其耐久性和經濟性較好，在工程中應用較廣。

對于阻尼器來說，良好的耗能能力是阻尼器設計的首要考慮。在良好的耗能前提下，實現更大的變形能力和更小的屈服后剛度對阻尼器的減震效果至關重要。目前金屬阻尼器的一般多為鋼或組合構件的防屈曲耗能支撐形式，主要用于承受拉力或壓力。例如，專利號為ZL200720175235.X的中國專利公開了一種無粘結鋼骨混凝土防屈曲耗能支撐，這種耗能支撐結構依靠在核心鋼骨構件外部設置約束體，利用位于軸心處的核心鋼骨構件承受軸向外力，當受壓時，由于有約束體的限制，核心鋼骨構件不會發生屈曲，而是在壓力達到一定極限時與受拉一樣發生屈服，從而耗散外界輸入的能量。此類金屬阻尼器是依靠核心鋼骨構件在外力作用時鋼材自身的拉壓屈服變形來實現耗能及防止建筑物被破壞的功能，但是由于鋼材的彈性模量較大，屈服時能實現的變形量很小，而金屬阻尼器的屈服時變形對其耗能能力，減震有效閾值以及建筑的變形限值十分重要。

不僅僅是防屈曲支撐式阻尼器，對于現有的絕大多數金屬阻尼器來說，由于鋼材的拉壓屈服變形小，阻尼器的構造可設計性往往有限。因此當建筑結構需要實現較大變形量，通常阻尼器的尺寸會很大，以致于難以加工、運輸和安裝，甚至用普通鋼材根本無法實現，這極大地限制了金屬阻尼器的推廣應用。另一方面，大多數金屬阻尼器在耗能金屬原件發生屈曲之后仍存在較大的屈曲后剛度，這對建筑結構的抗震設計不利。市場迫切要求一種可以實現較大變形量且屈服后剛度較小的新型金屬阻尼器。

發明內容

本發明的目的在于克服現有金屬耗能阻尼器的缺陷，提供一種耗能性能良好，變形量大且屈服后剛度小的滾軸金屬阻尼器。

本發明采用的技術方案為：

該滾軸金屬阻尼器包括固定在建筑結構或橋梁結構上的金屬板支座和滾軸支座。一塊或多塊金屬板穿過滾軸支座，其兩端與金屬板支座固定連接，金屬板的長度方向與建筑結構承受剪切力的主方向一致；滾軸支座內與金屬板鄰近的上表面和下表面上分別設置多個凹槽，每個凹槽內分別設置一個滾軸，與金屬板的上下兩面滾動或滑動連接。

所述滾軸支座分為上下兩部分，由螺栓固定。

所述滾軸在每塊金屬板的上下兩側沿金屬板的長度方向等間距布置，每塊金屬板上下兩側的滾軸豎向位置錯開。

所述滾軸支座的上下兩部分之間設置多個中間層，層與層之間通過螺栓緊固連接，每兩個中間層之間設置一塊金屬板。

所述金屬板為多塊時，各金屬板的長度方向平行或垂直。

所述多個金屬板的長度方向相互垂直時，分別對應結構承受剪力的兩個方向，實現多向耗能；與此對應，與金屬板所接觸的滾軸的布置方向也彼此垂直布置。

所述滾軸與其所在的圓柱面凹槽，兩者接觸面之間做光滑處理，以保證滾軸在阻尼器工作時進行自由轉動，實現滾軸與鋼板之間的滾動摩擦。相鄰兩排的滾軸之間的豎向距離通過滾軸支座上的螺栓進行調節，實現對金屬板厚度方向不同程度的擠壓，即實現阻尼器不同程度的阻尼值。

所述滾軸支座與滾軸之間的接觸面通過焊接連接，將滾軸固定于滾軸支座的圓柱面凹槽中，實現滾軸與鋼板之間的滑動摩擦。

所述金屬板支座直接安裝或通過一個輔助支架與建筑結構上部（下部）相連接，所述滾軸支座直接安裝或通過一個輔助支架與建筑結構下部（上部）相連接，具體安裝方法視工程情況和施工便利而定。金屬板支座和滾軸支座上分別設置與建筑結構相連的連接機構，所述連接機構是通孔、螺紋孔或帶有安裝孔的耳板。

與現有技術相比，本發明剪切型金屬彎曲耗能阻尼器具有如下優點：

（1）可實現較大變形量。金屬板在滾軸之間運動，此阻尼器的可實現變形量即為金屬板長度減去滾軸支座的長度。這一設計在有限的構件尺寸內將阻尼器的允許形變最大化，有利于提高阻尼器的耗能能力，增大阻尼器的工作閾值，實現建筑結構在大變形下出色的抗震能力。