本發(fā)明涉及結(jié)構(gòu)減震裝置，具體涉及一種帶預(yù)應(yīng)力的形狀記憶合金阻尼器。

背景技術(shù)：

1、在以往研究與歷次震害調(diào)查中表明，地震引發(fā)的低周疲勞與超低周疲勞斷裂是建筑結(jié)構(gòu)地震損壞的主要原因，較長的地震動(dòng)持時(shí)以及余震作用對(duì)構(gòu)件及連接節(jié)點(diǎn)的疲勞性能提出了嚴(yán)峻考驗(yàn)，近斷層脈沖型地震也會(huì)大大提高了結(jié)構(gòu)構(gòu)件的變形需求。金屬屈服型阻尼器作為一種消能減震裝置可以優(yōu)先于主體結(jié)構(gòu)進(jìn)入屈服耗能，消耗地震能量，從而保護(hù)主體結(jié)構(gòu)。

2、目前現(xiàn)有技術(shù)仍存在以下待改進(jìn)的地方：阻尼器的耗能金屬芯板若要在小震下起到較好的耗能效果，在大震作用下，往往會(huì)因?yàn)檠有云投荒軡M足抗震作用需求。傳統(tǒng)金屬屈服型阻尼器艱難實(shí)現(xiàn)這一需求。鐵基-形狀記憶合金（fe-sma）是一種由兩類以上金屬元素構(gòu)成、能夠在溫度和應(yīng)力作用下發(fā)生相變的新型功能材料，得益于獨(dú)特的應(yīng)力誘發(fā)可逆馬氏體相變機(jī)制，形狀記憶合金具有遠(yuǎn)超普通建筑結(jié)構(gòu)鋼材的卓越低周疲勞性能。將fe-sma作為金屬屈服型阻尼器的主要耗能芯材可以大大提高阻尼器的疲勞性能以及大震作用下的延性性能。然而，fe-sma材料往往存屈服強(qiáng)度普遍較高，在小震下較難實(shí)現(xiàn)耗能。而且，傳統(tǒng)的金屬屈服型阻尼器往往也存在面外剛度偏低，大部分需要加面外約束的鋼構(gòu)件，材料損耗大，鋼材利用率低的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明提供了一種帶預(yù)應(yīng)力的形狀記憶合金阻尼器，能夠?qū)崿F(xiàn)阻尼器通過采用預(yù)緊力機(jī)制，克服了形狀記憶合金材料自身屈服強(qiáng)度較高而不能較快地優(yōu)先于主體結(jié)構(gòu)進(jìn)入耗能的不足，同時(shí)發(fā)揮了形狀記憶合金材料自身高延性、高疲勞性的優(yōu)點(diǎn)，并具有多重協(xié)調(diào)耗能的抗震減震效果。

2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

3、一種帶預(yù)應(yīng)力的形狀記憶合金阻尼器，包括屈服型組件和粘滯型組件，所述粘滯型組件設(shè)置有兩組，兩組所述粘滯型組件固定連接于所述屈服型組件兩側(cè)；

4、所述屈服型組件包括耗能芯板、預(yù)應(yīng)力斜撐、第一支板、第二支板、上連接板、下連接板、預(yù)緊螺栓、第一墊板、角板、約束板和第二墊板，所述預(yù)應(yīng)力斜撐設(shè)置有多根，多根所述預(yù)應(yīng)力斜撐分別固定連接于所述耗能芯板的前后兩側(cè)，所述第一支板固定連接于所述耗能芯板一側(cè)，所述第二支板固定連接于所述耗能芯板另一側(cè)，所述上連接板固定連接于所述耗能芯板頂部，所述下連接板固定連接于所述耗能芯板底部，所述約束板設(shè)置有多個(gè)，多個(gè)所述約束板分別固定連接于所述第一支板和所述預(yù)應(yīng)力斜撐之間以及所述第二支板和所述預(yù)應(yīng)力斜撐之間；

5、所述粘滯型組件包括底座、固定塊、粘滯型阻尼器、測(cè)量桿、拉簧、限位塊、置液槽和滑軌，所述底座固定連接于所述下連接板上，所述固定塊固定連接于所述上連接板下方，所述限位塊設(shè)置有多個(gè)，多個(gè)所述限位塊分別固定連接于所述底座上方和所述固定塊下方。

6、優(yōu)選的，所述粘滯型阻尼器轉(zhuǎn)動(dòng)連接于設(shè)置于所述底座上方和所述固定塊下方的所述限位塊之間，所述測(cè)量桿通過所述滑軌滑動(dòng)連接于所述底座和所述固定塊之間，所述測(cè)量桿上部貫穿所述固定塊，所述拉簧設(shè)置有多個(gè)，多個(gè)所述拉簧分別位于所述測(cè)量桿兩側(cè)，所述拉簧固定連接于所述底座和所述固定塊之間。

7、優(yōu)選的，所述置液槽設(shè)置于所述固定塊內(nèi)部，所述置液槽內(nèi)裝有警示液，所述置液槽底部為薄膜，所述滑軌與所述置液槽位置相對(duì)應(yīng)。

8、優(yōu)選的，所述第一墊板和所述第二墊板通過所述預(yù)緊螺栓分別與所述下連接板和所述上連接板連接，所述第二墊板和所述第一墊板分別固定連接于所述預(yù)應(yīng)力斜撐的上下兩端。

9、優(yōu)選的，所述預(yù)應(yīng)力斜撐呈傾斜式設(shè)置，所述預(yù)應(yīng)力斜撐與所述下連接板的水平夾角θ為75度。

10、優(yōu)選的，位于所述耗能芯板同一側(cè)的多個(gè)所述預(yù)應(yīng)力斜撐組成人字型設(shè)置。

11、優(yōu)選的，所述角板設(shè)置有多個(gè)，多個(gè)所述角板分別固定連接于所述第一支板和所述第二支板的上部和下部，所述上連接板和所述下連接板與相鄰所述角板呈固定連接。

12、優(yōu)選的，所述耗能芯板的上部和下部均上開設(shè)有多個(gè)通孔。

13、優(yōu)選的，所述固定塊呈類凸型設(shè)置，所述底座呈類凹型設(shè)置，所述固定塊和所述底座相匹配。

14、優(yōu)選的，所述耗能芯板使用高延性的鐵基形狀記憶合金材料制作而成。

15、本發(fā)明的有益效果為：

16、（1）通過設(shè)置屈服型組件，可以達(dá)到的技術(shù)效果是通過預(yù)緊螺栓擰緊施加預(yù)緊力，使得預(yù)應(yīng)力斜撐承受預(yù)拉力，預(yù)緊力對(duì)耗能芯板起到預(yù)先擠壓作用，從而使得耗能芯板在較小剪切荷載作用下即可進(jìn)入屈服耗能，耗能芯板的上部和下部均上開設(shè)有多個(gè)通孔，使耗能芯板在地震作用下的塑性應(yīng)變更為均勻，提高耗能芯板的整體延性，克服了形狀記憶合金芯板材料自身屈服強(qiáng)度較高而不能較好優(yōu)先于主體結(jié)構(gòu)進(jìn)入耗能的不足，同時(shí)發(fā)揮了形狀記憶合金材料自身要延性、高疲勞性的優(yōu)點(diǎn)。

17、（2）通過設(shè)置粘滯型組件，可以達(dá)到的技術(shù)效果是測(cè)量桿通過滑軌滑動(dòng)連接于底座和固定塊之間，測(cè)量桿上部貫穿固定塊，測(cè)量桿可以監(jiān)測(cè)阻尼器受到的外力，當(dāng)外力超過阻尼器最高承載能力時(shí)，測(cè)量桿通過滑軌滑動(dòng)，戳破置液槽底部的薄膜，使得置液槽內(nèi)的警示液流出，起到警示作用，便于后續(xù)及時(shí)發(fā)現(xiàn)和維護(hù)。

18、（3）通過設(shè)置粘滯型組件，還可以達(dá)到的技術(shù)效果是多個(gè)拉簧分別位于測(cè)量桿兩側(cè)，拉簧固定連接于底座和固定塊之間，在阻尼器處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，拉簧處于拉伸狀態(tài)，對(duì)固定塊和底座施加拉力預(yù)緊力，使得上連接板和下連接板承受預(yù)拉力，預(yù)緊力對(duì)耗能芯板起到預(yù)先擠壓作用，從而使得耗能芯板在較小剪切荷載作用下即可進(jìn)入屈服耗能，拉簧和阻尼器的配合使用可以增加阻尼器的整體穩(wěn)定性，拉簧提供了恢復(fù)力，提供更平穩(wěn)的運(yùn)動(dòng)。

19、（4）通過屈服型組件和粘滯型組件配合，能夠提供更多的能量耗散和阻尼效果，提高阻尼器整體的抗疲勞性，在多次屈服和恢復(fù)過程中能更好地保持其強(qiáng)度和韌性，并且能夠改善屈服后強(qiáng)度下降的問題，保持阻尼器的強(qiáng)度和剛度，延長阻尼器的使用壽命。

20、（5）通過設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力斜撐的尺寸以及擺放角度，施加預(yù)緊力后，耗能芯板屈服承載力明顯降低，可以使得預(yù)應(yīng)力斜撐也能起到承載作用，可實(shí)現(xiàn)阻尼器更優(yōu)先于主體結(jié)構(gòu)進(jìn)入屈服耗能，克服原先sma芯板材料屈服強(qiáng)度偏高而引起的屈服承載力偏大的問題，且同時(shí)屈服型組件和粘滯型組件的配合，使得阻尼器實(shí)現(xiàn)多重屈服耗能機(jī)制，使得阻尼器更好地適應(yīng)小震、中震、大震不同地震作用強(qiáng)度下起到的承載耗能效果，提高阻尼器在各個(gè)階段的耗能占比。

技術(shù)特征：

1.一種帶預(yù)應(yīng)力的形狀記憶合金阻尼器，其特征在于：包括屈服型組件和粘滯型組件，所述粘滯型組件設(shè)置有兩組，兩組所述粘滯型組件固定連接于所述屈服型組件兩側(cè)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶預(yù)應(yīng)力的形狀記憶合金阻尼器，其特征在于：所述粘滯型阻尼器（13）轉(zhuǎn)動(dòng)連接于設(shè)置于所述底座（11）上方和所述固定塊（12）下方的所述限位塊（16）之間，所述測(cè)量桿（14）通過所述滑軌（19）滑動(dòng)連接于所述底座（11）和所述固定塊（12）之間，所述測(cè)量桿（14）上部貫穿所述固定塊（12），所述拉簧（15）設(shè)置有多個(gè)，多個(gè)所述拉簧（15）分別位于所述測(cè)量桿（14）兩側(cè)，所述拉簧（15）固定連接于所述底座（11）和所述固定塊（12）之間。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種帶預(yù)應(yīng)力的形狀記憶合金阻尼器，其特征在于：所述置液槽（18）設(shè)置于所述固定塊（12）內(nèi)部，所述置液槽（18）內(nèi)裝有警示液，所述置液槽（18）底部為薄膜，所述滑軌（19）與所述置液槽（18）位置相對(duì)應(yīng)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶預(yù)應(yīng)力的形狀記憶合金阻尼器，其特征在于：所述第一墊板（8）和所述第二墊板（17）通過所述預(yù)緊螺栓（7）分別與所述下連接板（6）和所述上連接板（5）連接，所述第二墊板（17）和所述第一墊板（8）分別固定連接于所述預(yù)應(yīng)力斜撐（2）的上下兩端。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶預(yù)應(yīng)力的形狀記憶合金阻尼器，其特征在于：所述預(yù)應(yīng)力斜撐（2）呈傾斜式設(shè)置，所述預(yù)應(yīng)力斜撐（2）與所述下連接板（6）的水平夾角θ為75度。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種帶預(yù)應(yīng)力的形狀記憶合金阻尼器，其特征在于：位于所述耗能芯板（1）同一側(cè)的多個(gè)所述預(yù)應(yīng)力斜撐（2）組成人字型設(shè)置。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶預(yù)應(yīng)力的形狀記憶合金阻尼器，其特征在于：所述角板（9）設(shè)置有多個(gè)，多個(gè)所述角板（9）分別固定連接于所述第一支板（3）和所述第二支板（4）的上部和下部，所述上連接板（5）和所述下連接板（6）與相鄰所述角板（9）呈固定連接。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶預(yù)應(yīng)力的形狀記憶合金阻尼器，其特征在于：所述耗能芯板（1）的上部和下部均上開設(shè)有多個(gè)通孔。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶預(yù)應(yīng)力的形狀記憶合金阻尼器，其特征在于：所述固定塊（12）呈類凸型設(shè)置，所述底座（11）呈類凹型設(shè)置，所述固定塊（12）和所述底座（11）相匹配。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶預(yù)應(yīng)力的形狀記憶合金阻尼器，其特征在于：所述耗能芯板（1）使用高延性的鐵基形狀記憶合金材料制作而成。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及結(jié)構(gòu)減震裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了一種帶預(yù)應(yīng)力的形狀記憶合金阻尼器，包括屈服型組件和粘滯型組件，粘滯型組件設(shè)置有兩組，兩組粘滯型組件固定連接于屈服型組件兩側(cè)；屈服型組件包括耗能芯板、預(yù)應(yīng)力斜撐、第一支板、第二支板、上連接板、下連接板、預(yù)緊螺栓、第一墊板、角板、約束板和第二墊板，預(yù)應(yīng)力斜撐設(shè)置有多根，多根預(yù)應(yīng)力斜撐分別固定連接于耗能芯板的前后兩側(cè)。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)阻尼器通過采用預(yù)緊力機(jī)制，克服了形狀記憶合金材料自身屈服強(qiáng)度較高而不能較快地優(yōu)先于主體結(jié)構(gòu)進(jìn)入耗能的不足，同時(shí)發(fā)揮了形狀記憶合金材料自身高延性、高疲勞性的優(yōu)點(diǎn)，并具有多重協(xié)調(diào)耗能的抗震減震效果。

技術(shù)研發(fā)人員：王海巍,張福壽,石校源,王海楠
受保護(hù)的技術(shù)使用者：上海史狄爾建筑減震科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6