本發(fā)明涉及一種新型的復(fù)合型被動(dòng)隔減震耗能裝置，具體涉及一種新型的U型鋼板-粘彈性隔減震裝置。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，我國(guó)在建筑物結(jié)構(gòu)采用振動(dòng)控制減輕地震災(zāi)害等方面的研究越來(lái)越活躍，具體的技術(shù)和手段日益增多，并被大量應(yīng)用于工程實(shí)踐。結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制技術(shù)是指在結(jié)構(gòu)中安裝隔振或減振構(gòu)件，當(dāng)結(jié)構(gòu)因外界激勵(lì)而發(fā)生振動(dòng)時(shí)，隔減振元件隔離或耗散振動(dòng)能量，以保護(hù)主體結(jié)構(gòu)不受損壞。

粘彈性阻尼器是最為常見和最受關(guān)注的減震裝置之一，在較小相對(duì)變形下就可達(dá)到較好的振動(dòng)控制效果。但粘彈性阻尼器的耗能性能受環(huán)境溫度和激勵(lì)頻率影響，同時(shí)在要求較大阻尼力時(shí)往往需要很大的尺寸，加工時(shí)需要較大模具和硫化機(jī)，硫化時(shí)中心溫度不易控制，這嚴(yán)重約束了其大面積工程應(yīng)用。

U型鋼板工作溫域較寬，受環(huán)境影響較小，同時(shí)能提供較大的初始剛度和出力，可對(duì)結(jié)構(gòu)位移進(jìn)行限制；在較大變形及載荷作用下發(fā)生彈塑性變形，具有較好的滯回耗能能力。因此，如果能充分利用粘彈性阻尼器和U型鋼板各自的優(yōu)點(diǎn)，選用合理的構(gòu)造形式，便可以得到一種性能更加優(yōu)良的隔減震裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

技術(shù)問(wèn)題：本發(fā)明要解決的問(wèn)題是提供一種新型的U型鋼板-粘彈性隔減震裝置，具有較好的適用性和優(yōu)良的工作性能。

技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：

該裝置包括圓形上鋼板、下鋼板、上鋼筒、外鋼筒、內(nèi)鋼筒、粘彈性材料、U型鋼板；上鋼筒與上鋼板固定，外鋼筒、內(nèi)鋼筒與下鋼板固定；上鋼板、下鋼板、上鋼筒、外鋼筒、內(nèi)鋼筒同軸設(shè)置，上鋼筒位于外鋼筒、內(nèi)鋼筒之間，上鋼筒與外鋼筒、內(nèi)鋼筒通過(guò)粘彈性材料高溫高壓硫化粘結(jié)成整體，組成粘彈性阻尼器，豎向振動(dòng)下剪切耗能；多個(gè)U型鋼板開口朝向該裝置軸心，對(duì)稱排布于外鋼筒周圍，組成外圍金屬耗能裝置，U型鋼板下端與下鋼板連接，上端自由，與上鋼板留有一定的間距。

其中，U型鋼板材質(zhì)為普通鋼材或軟鋼。在較大豎向位移下進(jìn)入塑性狀態(tài)，發(fā)生彈塑性壓縮變形和恢復(fù)，滯回耗散能量；U型鋼板具有較大剛度和寬度時(shí)，可沿全長(zhǎng)開設(shè)槽口，以降低鋼板剛度，增大變形。

其中，外圍金屬耗能裝置由四組U型鋼板十字型分布于外鋼筒周圍，每組有5個(gè)U型鋼板組成，平行排列，間距1到5mm。

其中，外圍金屬耗能裝置還可以由12個(gè)U型鋼板組成，環(huán)繞排布于外鋼筒周圍，每個(gè)U型鋼板沿全長(zhǎng)開有兩條平行槽口，間距1到5mm，相鄰U型鋼板間夾角為30度。

外圍金屬耗能裝置整體豎向剛度、出力和滯回特性可以通過(guò)改變U型鋼板的數(shù)量和排布方式調(diào)節(jié)，也可以通過(guò)改變單個(gè)U型鋼板的尺寸、弧度、材質(zhì)以及槽口的面積進(jìn)行調(diào)節(jié)。

小震或者小風(fēng)的情況下，上鋼筒與下部鋼筒相互錯(cuò)動(dòng)，粘彈性材料發(fā)生剪切變形耗散能量；隨著激勵(lì)增大，結(jié)構(gòu)振幅逐步增加到一定程度時(shí)，結(jié)構(gòu)向下運(yùn)動(dòng)與U型鋼板上端接觸，剛度增加，變形和損傷受到抑制；大震或者強(qiáng)風(fēng)等條件下，結(jié)構(gòu)變形較大，U型鋼板進(jìn)入塑性耗能狀態(tài)，與粘彈性阻尼器共同作用，對(duì)上鋼板的豎向運(yùn)動(dòng)進(jìn)行限制，使粘彈性材料得到一定的保護(hù)。U型鋼板能夠在較大的溫度區(qū)間內(nèi)工作；在各種振動(dòng)環(huán)境下均具有較好的隔減振效果。

有益效果：本發(fā)明裝置將金屬耗能裝置和粘彈性阻尼器很好的結(jié)合起來(lái)，當(dāng)遭遇小震或者小風(fēng)激勵(lì)時(shí)，主要由粘彈性阻尼器剪切耗能；振幅逐步增加到一定程度時(shí)，U型鋼板與上鋼板接觸，U型鋼板的工作使得結(jié)構(gòu)的剛度增加，變形降低，損傷減少；當(dāng)遭遇大震或者強(qiáng)風(fēng)激勵(lì)時(shí)，結(jié)構(gòu)變形較大，U型鋼板進(jìn)入塑性耗能狀態(tài)，與粘彈性阻尼器共同耗散振動(dòng)能量，同時(shí)U型鋼板對(duì)粘彈性阻尼器的豎向大變形具有限位作用，防止粘彈性材料剪切變形超出極限。U型鋼板-粘彈性隔減震裝置能夠在較大的溫度區(qū)間內(nèi)工作；在各種振動(dòng)環(huán)境下均具有較好的隔減振效果。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明中U型鋼板-粘彈性隔減震裝置軸向剖面示意圖。

圖2為U型鋼板-粘彈性隔減震裝置實(shí)施例一的三維構(gòu)造示意圖。

圖3為U型鋼板-粘彈性隔減震裝置實(shí)施例二的三維構(gòu)造示意圖。

圖中有：圓形上鋼板1、圓形下鋼板2、上鋼筒3、外鋼筒4、內(nèi)鋼筒5、粘彈性材料6、U型鋼板7、槽口8。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

如圖1所示，本發(fā)明U型鋼板-粘彈性隔減震裝置為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，包括粘彈性阻尼器和金屬耗能裝置，具體構(gòu)造包括圓形上鋼板1、下鋼板2、上鋼筒3、外鋼筒4、內(nèi)鋼筒5、粘彈性材料6、U型鋼板7。

其中上鋼筒3與上鋼板1固定，外鋼筒4、內(nèi)鋼筒5與下鋼板2固定，均采用螺紋連接或焊接。上鋼板1、下鋼板2、上鋼筒3、外鋼筒4、內(nèi)鋼筒5同軸設(shè)置。上鋼筒3、外鋼筒4為空心鋼筒，內(nèi)鋼筒5為實(shí)心。

其中，上鋼筒3與外鋼筒4、內(nèi)鋼筒5通過(guò)粘彈性材料6高溫高壓硫化粘結(jié)成整體，組成粘彈性阻尼器，豎向振動(dòng)下剪切耗能。其耗能能力可通過(guò)選用不同種類的粘彈性材料，改變鋼筒豎向相對(duì)運(yùn)動(dòng)下粘彈性材料的剪切面積來(lái)調(diào)節(jié)。

如圖2和圖3所示，外圍金屬耗能裝置由一定數(shù)量的U型鋼板7組成，開口朝向裝置軸心，對(duì)稱排布于外鋼筒4周圍。下端與下鋼板2通過(guò)螺栓連接或焊接，上端自由，與上鋼板1留有一定的間距。U型鋼板7材質(zhì)為普通鋼材或軟鋼。

圖2所示外圍金屬耗能裝置由四組U型鋼板7十字型分布于外鋼筒4周圍，每組有5個(gè)U型鋼板7組成，平行排列，間距1到5mm。

圖3所示外圍金屬耗能裝置由12個(gè)U型鋼板7組成，環(huán)繞排布于外鋼筒4周圍，每個(gè)U型鋼板7沿全長(zhǎng)開有兩條平行槽口，間距1到5mm，相鄰U型鋼板7間夾角為30度。

U型鋼板7在寬度較窄、柔性較大的情況下可以不開槽口，繞粘彈性阻尼器密集對(duì)稱排布，在剛度、寬度較大的情況下，可沿全長(zhǎng)開設(shè)槽口，以降低剛度，增加鋼板的豎向變形與耗能，繞粘彈性阻尼器分散排布。外圍金屬耗能裝置的豎向剛度、出力和滯回特性可以通過(guò)改變U型鋼板7的數(shù)量和排布方式調(diào)節(jié)，也可以通過(guò)調(diào)整單個(gè)U型鋼板的尺寸、弧度、材質(zhì)以及槽口的面積進(jìn)行調(diào)節(jié)。

本發(fā)明裝置中鋼材和粘彈性材料的種類可根據(jù)建筑鋼材規(guī)范和高分子材料手冊(cè)選取。

本發(fā)明裝置利用粘彈性材料的剪切變形耗散能量，豎向激勵(lì)下，上部鋼筒與下部?jī)?nèi)、外鋼筒相互錯(cuò)動(dòng)引起與之硫化固結(jié)的粘彈性材料剪切耗能。

本發(fā)明裝置利用外圍金屬耗能裝置/U型鋼板的豎向塑性變形耗散能量，低碳鋼具有優(yōu)良的變形和恢復(fù)能力，在塑性狀態(tài)下發(fā)生豎向彎曲屈服耗能。

本發(fā)明U型鋼板-粘彈性隔減震裝置可用于地震、風(fēng)振等各種不同條件下的消能減振，可與梁、斜撐、墻體或節(jié)點(diǎn)等結(jié)構(gòu)相配合。

本發(fā)明裝置將U型鋼板和粘彈性阻尼器很好的結(jié)合起來(lái)，當(dāng)遭遇小震或者小風(fēng)激勵(lì)時(shí)，主要由粘彈性阻尼器剪切耗能；振幅逐步增加到一定程度時(shí)，U型鋼板與上鋼板接觸，U型鋼板的工作使得結(jié)構(gòu)的剛度增加，變形降低，損傷減少；當(dāng)遭遇大震或者強(qiáng)風(fēng)激勵(lì)時(shí)，結(jié)構(gòu)變形較大，U型鋼板進(jìn)入塑性耗能狀態(tài)，與粘彈性阻尼器共同耗散振動(dòng)能量，同時(shí)U型鋼板對(duì)粘彈性阻尼器的豎向大變形具有限位作用，防止粘彈性材料剪切變形超出極限。U型鋼板-粘彈性隔減震裝置能夠在較大的溫度區(qū)間內(nèi)工作；在各種振動(dòng)環(huán)境下均具有較好的隔減振效果。

顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而這些屬于本發(fā)明的精神所引伸出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。