[實用新型]滾軸金屬阻尼器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220504876.6
• 申請日: 2012-09-28
• 公開（公告）號: CN202850254U
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 潘鵬;林勁松;陳浩文
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué);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(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 張文寶

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于土木工程結(jié)構(gòu)減震技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種安裝于建筑結(jié)構(gòu)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(shù)

當(dāng)今建筑的發(fā)展越來越趨向于高大化，由鋼構(gòu)件、組合構(gòu)件或鋼筋混凝土構(gòu)件組成的框架結(jié)構(gòu)是建筑物中經(jīng)常被采用的結(jié)構(gòu)形式。為使建筑結(jié)構(gòu)具有較強的抵抗地震或風(fēng)荷載等外力破壞的能力，經(jīng)常需要在框架結(jié)構(gòu)中增設(shè)耗能構(gòu)件。與此同時，橋梁工程的發(fā)展也越來越趨向于大型化，為保證地震時橋梁結(jié)構(gòu)的安全性，防止發(fā)生落橋，現(xiàn)普遍在橋墩與梁板的連接處設(shè)置橡膠隔振墊，并在橋墩與梁板間配合設(shè)置耗能構(gòu)件，常見的耗能構(gòu)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(jīng)濟性較好，在工程中應(yīng)用較廣。

對于阻尼器來說，良好的耗能能力是阻尼器設(shè)計的首要考慮。在良好的耗能前提下，實現(xiàn)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(guān)重要。目前金屬阻尼器的一般多為鋼或組合構(gòu)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(jié)鋼骨混凝土防屈曲耗能支撐，這種耗能支撐結(jié)構(gòu)依靠在核心鋼骨構(gòu)件外部設(shè)置約束體，利用位于軸心處的核心鋼骨構(gòu)件承受軸向外力，當(dāng)受壓時，由于有約束體的限制，核心鋼骨構(gòu)件不會發(fā)生屈曲，而是在壓力達到一定極限時與受拉一樣發(fā)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(gòu)件在外力作用時鋼材自身的拉壓屈服變形來實現(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)有的絕大多數(shù)金屬阻尼器來說，由于鋼材的拉壓屈服變形小，阻尼器的構(gòu)造可設(shè)計性往往有限。因此當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)需要實現(xiàn)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(xiàn)，這極大地限制了金屬阻尼器的推廣應(yīng)用。另一方面，大多數(shù)金屬阻尼器在耗能金屬原件發(fā)生屈曲之后仍存在較大的屈曲后剛度，這對建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計不利。市場迫切要求一種可以實現(xiàn)較大變形量且屈服后剛度較小的新型金屬阻尼器。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型的目的在于克服現(xiàn)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。

本實用新型采用的技術(shù)方案為：

該滾軸金屬阻尼器包括固定在建筑結(jié)構(gòu)或橋梁結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)承受剪切力的主方向一致；滾軸支座內(nèi)與金屬板鄰近的上表面和下表面上分別設(shè)置多個凹槽，每個凹槽內(nèi)分別設(shè)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(cè)沿金屬板的長度方向等間距布置，每塊金屬板上下兩側(cè)的滾軸豎向位置錯開。

所述滾軸支座的上下兩部分之間設(shè)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(shè)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(yīng)結(jié)構(gòu)承受剪力的兩個方向，實現(xiàn)多向耗能；與此對應(yīng)，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(zhuǎn)動，實現(xiàn)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(diào)節(jié)，實現(xiàn)對金屬板厚度方向不同程度的擠壓，即實現(xiàn)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(xiàn)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(shè)置與建筑結(jié)構(gòu)相連的連接機構(gòu)，所述連接機構(gòu)是通孔、螺紋孔或帶有安裝孔的耳板。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型剪切型金屬彎曲耗能阻尼器具有如下優(yōu)點：

（1）可實現(xiàn)較大變形量。金屬板在滾軸之間運動，此阻尼器的可實現(xiàn)變形量即為金屬板長度減去滾軸支座的長度。這一設(shè)計在有限的構(gòu)件尺寸內(nèi)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(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)在大變形下出色的抗震能力。