[發明專利]一種基于形狀記憶合金的相鄰建筑連接阻尼器

有效

• 申請號: 202110650059.5
• 申請日: 2021-06-10
• 公開（公告）號: CN113482189B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 王進廷;丁昊;周天宇;潘堅文;金峰
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: E04B1/98
• 分類號: E04B1/98;E04B1/38;E04H9/02
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 廖元秋

本發明涉及一種基于形狀記憶合金的相鄰建筑連接阻尼器，包括沿兩建筑的間距方向平行設置的第一元件、第二元件和兩組均施加有預應力的形狀記憶合金；兩元件的一端通分別過滑塊及配套的導軌與其中一個建筑滑動連接，兩元件的另一端與另一個建筑固定連接，且與兩元件的一端連接的滑塊及配套的導軌位于不同的建筑上；兩組形狀記憶合金沿兩建筑的間距方向依次設置且通過三塊均具有自由端的安裝板設置于兩元件之間；兩組形狀記憶合金的相鄰端與固定于其中一個元件一側的安裝板固定連接，另一端分別與固定于另一個元件一側的安裝板固定連接。本發明結構簡單，便于安裝，并且具有可靠的振動控制性能，能夠提高連接建筑系統的安全性、舒適型、穩定性。

技術領域

本發明屬于土木結構振動控制裝置技術領域，特別涉及一種基于形狀記憶合金的相鄰建筑連接阻尼器。

背景技術

由于土地資源有限、人口眾多，在城市建設中往往會出現毗鄰的高層建筑。通常，高層建筑具有較低的固有阻尼，并且它們中的大多數都是單獨建設的，沒有組件將相鄰的兩個建筑物進行連接。在歷史地震中，相鄰建筑物的相互沖擊問題會造成嚴重的結構破壞。另一方面，少數相鄰的建筑通過結構構件相互連接，例如馬來西亞雙子塔。這種新型系統被稱為“連接建筑系統”(linked building system，LBS)，已成為土木工程研究的重要課題。除了實用的功能(如作為緊急情況下的逃生路線)和美學功能，結構連接裝置還可以用于結構振動控制目的。連接控制方法(connected control method，CCM)允許兩種動態特性不同的結構在地震作用下相互產生控制力，以抑制連接建筑系統的整體響應，大量研究證明了連接控制方法是一種有效的振動抑制措施。配置連接阻尼器的連接建筑系統能夠避免沖擊問題并減輕風或地震引起的結構動力響應。

傳統的抗振裝置(如金屬屈服型阻尼器)，在耐久性和維護方面具有明顯的局限性。在強震發生后，傳統阻尼器會產生不可恢復的塑性變形。因此大多數通過非彈性變形耗散結構振動能量的傳統阻尼器在強震發生后都需要更換。形狀記憶合金(shape memoryalloys，SMA)具有超彈性的力學特性，同時由于其高效的溫度釋放能力而具有高阻尼性能，因此在振動控制領域中是首選的阻尼材料。另一方面，形狀記憶合金具有良好的耐久性，其抗腐蝕性好，使用年限長。現有的阻尼器設計中，基于形狀記憶合金的阻尼器設計方案通常是基于單一的結構，鮮有基于相鄰建筑的連接阻尼器設計方案。

發明內容

為了利用形狀記憶合金的高阻尼性能對地震作用下相鄰建筑的動力響應進行抑制，同時避免沖擊問題的產生，本發明的目的在于提供一種基于形狀記憶合金的相鄰建筑連接阻尼器，無論相鄰建筑物的相對運動方向是遠離或靠近，均能使一部分形狀記憶合金處于拉伸的狀態，以充分發揮形狀記憶合金的阻尼作用，提高連接建筑系統的安全性、舒適型和穩定性，且該阻尼器不需要復雜的機械元件和加工工藝，易于安裝維護。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

本發明提出的一種基于形狀記憶合金的相鄰建筑連接阻尼器，設置于相鄰的兩建筑之間，其特征在于，包括沿兩建筑的間距方向平行設置的第一元件、第二元件和兩組均施加有預應力的形狀記憶合金；所述第一元件和第二元件的一端通分別過滑塊及配套的導軌與其中一個建筑滑動連接，所述第一元件和第二元件的另一端與另一個建筑固定連接，且與所述第一元件和第二元件的一端連接的滑塊及配套的導軌位于不同的建筑上；兩組形狀記憶合金沿兩建筑的間距方向依次設置且通過三塊均具有自由端的安裝板設置于所述第一元件和第二元件之間；兩組形狀記憶合金的相鄰端與固定于其中一個元件一側的安裝板固定連接，兩組形狀記憶合金的另一端分別與固定于另一個元件一側的安裝板固定連接。

進一步地，設兩個相鄰建筑具有的樓層數分別為n₁和n₂層，且n₁≥n₂；設相鄰兩建筑之間共有m個所述連接阻尼器，兩個相鄰建筑的每個樓層設有1個或0個所述連接阻尼器；當相鄰建筑系統受到水平方向的地震加速度時，則設有m個所述連接阻尼器的相鄰建筑系統的動力學方程描述如下：