專利名稱：雙向扭轉(zhuǎn)型鉛剪切阻尼器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雙向扭轉(zhuǎn)型鉛剪切阻尼器，屬于土木工程抗震和抗風(fēng)技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景
消能減震技術(shù)是一種有效的結(jié)構(gòu)控制技術(shù)，它通過在結(jié)構(gòu)的適當(dāng)部位安裝消能減震裝置，消耗地震或風(fēng)振等輸入的能量，以此減小結(jié)構(gòu)在地震、大風(fēng)等動(dòng)載作用下的動(dòng)力響應(yīng)，達(dá)到保護(hù)建筑結(jié)構(gòu)的目的。鉛阻尼器是一種常見的消能減震裝置，因?yàn)殂U具有較好的塑性變形能力，其屈服位移小，屈服耗能能力強(qiáng)。但傳統(tǒng)鉛阻尼器一般是利用相對平動(dòng)位移使鉛發(fā)生塑性變形，以此消耗能量。傳統(tǒng)鉛阻尼器的結(jié)構(gòu)通常由厚壁鋼管、帶兩個(gè)活塞的中心軸和鉛組成，當(dāng)外壁鋼管和中心軸產(chǎn)生相對平動(dòng)時(shí)，鋼管內(nèi)的鉛被擠壓發(fā)生塑性變形，從而耗散能量。但由于擠壓作用引起筒內(nèi)壓力太大而導(dǎo)致鉛的密封問題，勢必會降低耗能性能。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種雙向扭轉(zhuǎn)型鉛剪切阻尼器，解決現(xiàn)有利用相對平動(dòng)位移的傳統(tǒng)鉛阻尼器存在的由于擠壓作用引起筒內(nèi)壓力太大而導(dǎo)致鉛的密封問題，降低耗能性能，通過本發(fā)明實(shí)現(xiàn)改相對平動(dòng)位移為相對轉(zhuǎn)動(dòng)位移的變換使得鉛發(fā)生塑性變形來進(jìn)行耗倉泛。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，一種雙向扭轉(zhuǎn)型鉛剪切阻尼器，其特征是，所述的阻尼器包括至少內(nèi)外層套置的鋼質(zhì)鏤空圓筒，在各層鋼質(zhì)鏤空圓筒之間的腔體內(nèi)灌注的阻尼層，各層鋼質(zhì)鏤空圓筒上下兩端分別經(jīng)螺栓固定相互旋轉(zhuǎn)的軸承板。
所述鋼質(zhì)鏤空圓筒上的鏤空部分為若干條斜向槽，相鄰兩層鋼質(zhì)鏤空圓筒上的斜向槽形成網(wǎng)狀形。
所述阻尼層的材料灌注在各層鋼質(zhì)鏤空圓筒之間的腔體內(nèi)同時(shí)嵌入到斜向槽中。
所述的阻尼器或由兩層以上鋼質(zhì)鏤空圓筒和阻尼層交替構(gòu)成。
阻尼層的材料采用鉛或鎂合金或Zn-Al合金高阻尼固體材料。
本發(fā)明通過多層套置的鋼質(zhì)鏤空圓筒，在相鄰兩層鋼質(zhì)鏤空圓筒之間灌注金屬材料鉛或高阻尼固體材料作為阻尼層，鉛在兩層圓筒的鏤空部分有大量嵌入，鋼質(zhì)鏤空圓筒上下兩端通過螺栓與軸承板固定。內(nèi)外兩層鋼質(zhì)鏤空圓筒的鏤空部分呈相反角度的螺旋狀，沿鋼質(zhì)鏤空圓筒軸向的荷載使內(nèi)外鋼質(zhì)鏤空圓筒產(chǎn)生反向相反的轉(zhuǎn)動(dòng)，即產(chǎn)生相對扭轉(zhuǎn)變形，從而使嵌入內(nèi)外鋼質(zhì)鏤空圓筒鏤空部分的鉛阻尼層受到剪切作用。當(dāng)鉛達(dá)到屈服狀態(tài)，鉛的變形即由彈性轉(zhuǎn)為塑性。由于在室溫條件下鉛變形后會發(fā)生回復(fù)與再結(jié)晶，通過回復(fù)和再結(jié)晶，應(yīng)變硬化將消失，鉛的組織和性能將恢復(fù)至變形前的狀態(tài)，因此不會產(chǎn)生殘余應(yīng)力，也不會出現(xiàn)疲勞。并且，鉛在自然環(huán)境下很穩(wěn)定，不會因長期使用而被侵蝕。鏤空約束鋼采用角度相反設(shè)計(jì)，能放大阻尼器在軸向荷載作用下的相對扭轉(zhuǎn)變形程度，更有效地耗散輸入的振動(dòng)能量。
本發(fā)明的有益效果是(1)在小變形下即可獲得良好的耗能能力；(2)循環(huán)次數(shù)對工作性能影響較小，具有良好的穩(wěn)定性和耐久性；(3)構(gòu)造簡單,制造方便。


圖I為本發(fā)明主視結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明俯視結(jié)構(gòu)意圖；圖3為本發(fā)明中外層鋼質(zhì)鏤空圓筒主視結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明中內(nèi)層鋼質(zhì)鏤空圓筒主視結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為圖I中A-A剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為圖I中B-B剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖中，I為外層鏤空鋼質(zhì)圓筒，2為內(nèi)層鏤空鋼質(zhì)圓筒，3為阻尼層，4為軸承板，5為螺栓，6為鋼珠。
具體實(shí)施方式
結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明，如圖1-6所示，本發(fā)明實(shí)施例為外內(nèi)層鏤空鋼質(zhì)圓筒，外層鏤空鋼質(zhì)圓筒I和內(nèi)層鏤空鋼質(zhì)圓筒2的上下兩端經(jīng)螺栓5與軸承板4固定，軸承板4的內(nèi)外圈相對轉(zhuǎn)動(dòng)，在外層鏤空鋼質(zhì)圓筒I和內(nèi)層鏤空鋼質(zhì)圓筒2的夾層為阻尼層3，阻尼層3采用鉛或鎂合金或Zn-Al合金高阻尼固體材料，本實(shí)施例采用的鉛在內(nèi)外圓筒鏤空部分有嵌入。在沿圓筒軸向荷載作用下，軸承板4的內(nèi)外圈產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動(dòng)，因內(nèi)外層圓筒的鏤空部分為斜向槽呈相反角度設(shè)計(jì)，從而軸承板4的內(nèi)外圈的相對轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)內(nèi)外側(cè)圓筒產(chǎn)生反向轉(zhuǎn)動(dòng)，該相對轉(zhuǎn)動(dòng)位移使嵌入圓筒鏤空部分的鉛產(chǎn)生剪切變形，消耗能量。 在小變形情況下，外部荷載撤銷之后，內(nèi)外圓筒恢復(fù)到變形之前的狀態(tài)，鉛同時(shí)發(fā)生回復(fù)與再結(jié)晶，使阻尼器可以多次循環(huán)耗能，工作性能幾乎不受影響。
權(quán)利要求
1.一種雙向扭轉(zhuǎn)型鉛剪切阻尼器，其特征是，所述的阻尼器包括至少內(nèi)外層套置的鋼質(zhì)鏤空圓筒，在各層鋼質(zhì)鏤空圓筒之間的腔體內(nèi)灌注的阻尼層，各層鋼質(zhì)鏤空圓筒上下兩端分別經(jīng)螺栓固定相互旋轉(zhuǎn)的軸承板。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙向扭轉(zhuǎn)型鉛剪切阻尼器，其特征是，所述鋼質(zhì)鏤空圓筒上的鏤空部分為若干條斜向槽，相鄰兩層鋼質(zhì)鏤空圓筒上的斜向槽形成網(wǎng)狀形。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙向扭轉(zhuǎn)型鉛剪切阻尼器，其特征是，所述阻尼層的材料灌注在各層鋼質(zhì)鏤空圓筒之間的腔體內(nèi)同時(shí)嵌入到斜向槽中。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙向扭轉(zhuǎn)型鉛剪切阻尼器，其特征是，所述的阻尼器或由兩層以上鋼質(zhì)鏤空圓筒和阻尼層交替構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙向扭轉(zhuǎn)型鉛剪切阻尼器，其特征是，阻尼層的材料采用鉛或鎂合金或Zn-Al合金高阻尼固體材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種雙向扭轉(zhuǎn)型鉛剪切阻尼器，屬于土木工程抗震和抗風(fēng)技術(shù)領(lǐng)域。主要特點(diǎn)是通過套置的鋼質(zhì)鏤空圓筒之間灌注金屬材料鉛或高阻尼固體材料作為阻尼層，鉛在兩層圓筒的鏤空部分有大量嵌入，鋼質(zhì)鏤空圓筒上下兩端通過螺栓與軸承板固定。內(nèi)外兩層鋼質(zhì)鏤空圓筒的鏤空部分呈相反角度的螺旋狀，沿鋼質(zhì)鏤空圓筒軸向的荷載使內(nèi)外鋼質(zhì)鏤空圓筒產(chǎn)生反向相反的轉(zhuǎn)動(dòng)，即產(chǎn)生相對扭轉(zhuǎn)變形，從而使嵌入內(nèi)外鋼質(zhì)鏤空圓筒鏤空部分的鉛阻尼層受到剪切作用，鏤空約束鋼采用角度相反設(shè)計(jì)，能放大阻尼器在軸向荷載作用下的相對扭轉(zhuǎn)變形程度，更有效地耗散輸入的振動(dòng)能量。
文檔編號E04B1/98GK102535671SQ201210031990
公開日2012年7月4日 申請日期2012年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月14日
發(fā)明者萬澤青, 劉平, 邢百朋 申請人:揚(yáng)州大學(xué)