兩階段混合型消能減震裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型為兩階段混合型消能減震裝置，包括上下鋼板、翼緣鋼板、金屬阻尼器、咬合件和黏彈性材料，上下位置錯(cuò)動(dòng)的兩件金屬阻尼器，一件位于上部鋼板和翼緣鋼板間，一件位于另一翼緣鋼板和下部鋼板間，兩件金屬阻尼器間通過(guò)咬合件連接，翼緣鋼板和上下鋼板間填充黏彈性材料。第一階段工作，在風(fēng)荷載和小震下，上下鋼板間相對(duì)位移小于咬合件中的間隙，不能帶動(dòng)金屬阻尼器工作，黏彈性材料發(fā)生剪切變形開(kāi)始耗能，金屬阻尼器保持彈性，裝置以提供阻尼為主，有效減小結(jié)構(gòu)加速度和位移響應(yīng)；第二階段工作，在中震和大震下，上下鋼板之間相對(duì)位移大于咬合件中的間隙，帶動(dòng)金屬阻尼器與黏彈性材料一起工作，顯著提高了裝置的剛度和阻尼力，可以有效減小中震和大震下的位移響應(yīng)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】?jī)呻A段混合型消能減震裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及兩階段混合型消能減震裝置，屬于建筑結(jié)構(gòu)消能減震領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前常用的消能減震裝置分為速度相關(guān)型和位移相關(guān)型兩大類(lèi)。不同類(lèi)型的消能 減震裝置具有不同的特性和適用階段及范圍。速度相關(guān)型阻尼器（黏滯阻尼器、黏彈性阻 尼器等）以提供阻尼為主，由于其一旦有相對(duì)位移即開(kāi)始耗能，因此適合于抵抗風(fēng)荷載和 小震作用，且其基本不提供剛度，不會(huì)造成結(jié)構(gòu)加速度響應(yīng)的增加，提供的阻尼可以有效減 小結(jié)構(gòu)各項(xiàng)響應(yīng)，保證結(jié)構(gòu)完好和滿足舒適度要求（《高規(guī)（JGJ 3-2010)》3. 7. 6和3. 7. 7 以結(jié)構(gòu)加速度為指標(biāo)提出結(jié)構(gòu)舒適度要求）；位移相關(guān)型阻尼器（金屬阻尼器、摩擦阻尼器 等）需要達(dá)到金屬屈服力或者啟動(dòng)摩擦力才開(kāi)始耗能，因此適合于抵抗中震和大震作用， 其提供阻尼的同時(shí)提供剛度，可以顯著減小結(jié)構(gòu)在中大震下的位移響應(yīng)，防止結(jié)構(gòu)倒塌，保 護(hù)人們生命財(cái)產(chǎn)安全。
[0003] 我國(guó)按照"三水準(zhǔn)"的設(shè)防目標(biāo)、"兩階段"的設(shè)計(jì)方法對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì) 的。所謂"三水準(zhǔn)"即"小震不壞、中震可修、大震不倒"。所謂"兩階段"，即第一階段，進(jìn)行 小震作用下的結(jié)構(gòu)和構(gòu)件承載力驗(yàn)算和結(jié)構(gòu)彈性變形驗(yàn)算，對(duì)各類(lèi)結(jié)構(gòu)按規(guī)范規(guī)定采取抗 震措施；第二階段，進(jìn)行大震下的彈塑性變形驗(yàn)算。因此在使用消能減震裝置時(shí)，使用單一 耗能機(jī)制的阻尼器很難實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)在不同階段（風(fēng)荷載、小震、中震和大震）下達(dá)到良好的狀 態(tài)，難免會(huì)顧此失彼、難以兼顧。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本實(shí)用新型提出的兩階段混合型消能減震裝置，其機(jī)制是分階段使用不同消能減 震機(jī)制實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)抗風(fēng)和抗震性能的優(yōu)化。在風(fēng)荷載和小震下僅黏彈性材料耗能，由于黏彈 性材料在微小變形下即開(kāi)始耗能，且以提供阻尼為主，可以有效減小結(jié)構(gòu)風(fēng)振和地震的位 移和加速度響應(yīng)，使結(jié)構(gòu)滿足"小震不壞"的設(shè)防目標(biāo)，以及滿足規(guī)范規(guī)定的結(jié)構(gòu)舒適度要 求；在中震和大震下，金屬阻尼器和黏彈性材料共同工作，顯著提高裝置的阻尼力，并提供 較大剛度，結(jié)構(gòu)位移響應(yīng)顯著減小，使結(jié)構(gòu)滿足"中震可修、大震不倒"的設(shè)防目標(biāo)，保護(hù)人 們生命和財(cái)產(chǎn)安全。
[0005] 本實(shí)用新型為兩階段混合型消能減震裝置，包括上部鋼板1、第一翼緣鋼板2、金 屬阻尼器3、咬合件4、黏彈性材料5、螺栓孔6、下部鋼板7和第二翼緣鋼板8,第一翼緣鋼 板2和第二翼緣鋼板8分別位于上部鋼板1和下部鋼板7之間，第一翼緣鋼板2位于第二 翼緣鋼板8上，且第一翼緣鋼板2和第二翼緣鋼板8錯(cuò)位布置，金屬阻尼器3有兩件，一件 金屬阻尼器3位于上部鋼板1和第二翼緣鋼板8之間，另一件金屬阻尼器3位于第一翼緣 鋼板2和下部鋼板7之間，使兩塊金屬阻尼器3錯(cuò)動(dòng)布置，每件金屬阻尼器3 -側(cè)均連接有 咬合件4,兩個(gè)咬合件4的結(jié)構(gòu)相匹配，使兩件金屬阻尼器3通過(guò)咬合件4連接，上部鋼板1 底部和第一翼緣鋼板2頂部之間填充有黏彈性材料5,第二翼緣鋼板8和下部鋼板7之間填 充黏彈性材料5。
[0006] 本裝置可通過(guò)人字撐、層間柱或墻式等形式布置在結(jié)構(gòu)層間相對(duì)位移較大部位， 其工作狀態(tài)分為兩階段。第一階段，在風(fēng)荷載和小震下，由于結(jié)構(gòu)層間位移較小，上下鋼板 之間相對(duì)位移小于咬合件中的間隙，不能帶動(dòng)金屬阻尼器工作，此時(shí)黏彈性材料發(fā)生剪切 變形開(kāi)始耗能，金屬阻尼器保持彈性，裝置以提供阻尼為主，有效減小結(jié)構(gòu)加速度和位移響 應(yīng)，保證結(jié)構(gòu)完好和滿足舒適度要求；第二階段，在中震和大震下，上下鋼板之間相對(duì)位移 大于咬合件中的間隙，帶動(dòng)金屬阻尼器開(kāi)始和黏彈性材料一起工作，顯著提高了裝置的剛 度和阻尼力，可以有效減小中震和大震下的位移響應(yīng)，防止結(jié)構(gòu)倒塌，保護(hù)人們生命和財(cái)產(chǎn) 安全。
[0007] 本實(shí)用新型中，金屬阻尼器3由軟鋼或者其他低屈服點(diǎn)金屬或合金組成，黏彈性 材料5為高阻尼橡膠或類(lèi)似具高耗能特性的黏彈性材料，咬合件4和其他鋼板1-2由普通 鋼材組成。
[0008] 本實(shí)用新型中，在風(fēng)荷載和小震下，上部鋼板1和下部鋼板8之間相對(duì)位移小于咬 合件4中的間隙，金屬阻尼器3不工作且保持彈性，黏彈性材料5發(fā)生剪切變形而開(kāi)始耗 能。中震和大震下，上下鋼板1之間相對(duì)位移大于咬合件4中的間隙，帶動(dòng)金屬阻尼器3開(kāi) 始和黏彈性材料5 -起工作。
[0009] 本實(shí)用新型中，黏彈性材料層5的數(shù)量和尺寸、金屬阻尼器3的構(gòu)造形式和尺寸、 咬合件4的構(gòu)造形式、機(jī)械咬合形式和間隙可以根據(jù)需要靈活設(shè)計(jì)。
[0010] 本實(shí)用新型中，所述兩咬合件4的咬合形式為十字形尖齒咬合，
[0011] 本實(shí)用新型具有如下顯著優(yōu)點(diǎn)：
[0012] (1)兩階段不同的耗能機(jī)制使結(jié)構(gòu)具有良好的抗風(fēng)和抗震性能：第一階段，在風(fēng) 荷載和小震下，僅黏彈性材料耗能提供阻尼，保證結(jié)構(gòu)完好和滿足舒適度要求；第二階段， 在中震和大震下，金屬阻尼器和黏彈性材料一起工作，顯著提高了裝置的剛度和阻尼力，防 止結(jié)構(gòu)倒塌；
[0013] (2)本實(shí)用新型在微小位移下即開(kāi)始耗能，黏彈性材料和金屬阻尼器處于并聯(lián)狀 態(tài)，在一定位移下兩者的耗能疊加，可以起到良好的消能減震作用；
[0014] (3)黏彈性材料層的數(shù)量和尺寸、金屬阻尼器的構(gòu)造形式和尺寸、咬合件的構(gòu)造 形式、機(jī)械咬合形式和間隙可以根據(jù)需要靈活設(shè)計(jì)；
[0015] (4)本裝置使用螺栓和主體結(jié)構(gòu)連接，方便施工和更換；
[0016] (5)本實(shí)用新型概念新穎清晰，結(jié)構(gòu)構(gòu)造簡(jiǎn)單，所用材料成本低廉，施工和更換方 便，效果良好。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017] 圖1是本實(shí)用新型兩階段混合型消能減震裝置的立面圖；
[0018] 圖2是本實(shí)用新型兩階段混合型消能減震裝置的立體圖；
[0019] 圖中標(biāo)號(hào)：1為上部鋼板、2為第一翼緣鋼板、3為金屬阻尼器、4為咬合件、5為黏 彈性材料、6為螺栓孔、7為下部鋼板、8為第二翼緣鋼板。

【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面通過(guò)實(shí)施例結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型。
[0021] 實(shí)施例1 :
[0022] 如圖廣2所示，本實(shí)用新型為兩階段混合型消能減震裝置，包括上部鋼板1、下部 鋼板7、第一翼緣鋼板2、第二翼緣鋼板8、金屬阻尼器3、咬合件4和黏彈性材料5、螺栓孔 6、下部鋼板7、第二翼緣鋼板8。上下位置錯(cuò)動(dòng)的兩件金屬阻尼器3,金屬阻尼器3采用低屈 服點(diǎn)鋼材，一件位于上部鋼板1和第二翼緣鋼板8之間，一件位于第一翼緣鋼板2和下部鋼 板1之間，兩件金屬阻尼器3之間通過(guò)咬合件4連接，咬合形式為十字形尖齒咬合，咬合件 中間隙和咬合力滿足設(shè)計(jì)要求。在第一翼緣鋼板2和上部鋼板1之間以及第二翼緣鋼板8 和下部鋼板7之間均填充黏彈性材料5。本裝置上下鋼板留有螺栓孔6,可通過(guò)人字撐、層 間柱或墻式等形式布置在結(jié)構(gòu)層間相對(duì)位移較大部位。
[0023] 以上是本實(shí)用新型的典型實(shí)例，本實(shí)用新型的實(shí)施不限于此。
【權(quán)利要求】
1. 一種兩階段混合型消能減震裝置，包括上部鋼板（1)、第一翼緣鋼板（2)、金屬阻尼 器（3)、咬合件（4)、黏彈性材料（5)、螺栓孔（6)、下部鋼板（7)和第二翼緣鋼板（8)，其特 征在于：第一翼緣鋼板（2)和第二翼緣鋼板（8)分別位于上部鋼板（1)和下部鋼板（7)之 間，第一翼緣鋼板（2)位于第二翼緣鋼板（8)上，且第一翼緣鋼板（2)和第二翼緣鋼板（8) 錯(cuò)位布置，金屬阻尼器（3)有兩件，一件金屬阻尼器（3)位于上部鋼板（1)和第二翼緣鋼板 (8)之間，另一件金屬阻尼器（3)位于第一翼緣鋼板（2)和下部鋼板（7)之間，使兩塊金屬 阻尼器（3)錯(cuò)動(dòng)布置，每件金屬阻尼器（3) -側(cè)均連接有咬合件（4)，兩個(gè)咬合件（4)的結(jié) 構(gòu)相匹配，使兩件金屬阻尼器（3)通過(guò)咬合件（4)連接，上部鋼板（1)底部和第一翼緣鋼板 (2)頂部之間填充有黏彈性材料（5)，第二翼緣鋼板（8)和下部鋼板（7)之間填充黏彈性材 料（5)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩階段混合型消能減震裝置，其特征在于：金屬阻尼器（3) 由軟鋼或者低屈服點(diǎn)金屬或合金組成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩階段混合型消能減震裝置，其特征在于：黏彈性材料（5) 為高阻尼橡膠或具高耗能特性的黏彈性材料。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩階段混合型消能減震裝置，其特征在于：所述兩咬合件（4) 的咬合形式為十字形尖齒咬合。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩階段混合型消能減震裝置，其特征在于：所述消能減震裝 置通過(guò)人字撐、層間柱或墻式形式布置在結(jié)構(gòu)層間相對(duì)位移較大部位。
【文檔編號(hào)】E04B1/98GK203846635SQ201420241292
【公開(kāi)日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2014年5月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月13日
【發(fā)明者】周穎, 龔順明 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)