專利名稱：一種防屈曲支撐式建筑用黏彈性阻尼器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種建筑機械，尤其涉及一種防屈曲支撐式建筑用黏彈性阻尼器。
背景技術(shù)：
近年來世界各地發(fā)生的大地震所引發(fā)的震害現(xiàn)象使社會對建筑物抗震性能的期待日益高漲。傳統(tǒng)的抗震設(shè)計致力于保證結(jié)構(gòu)本身具有一定的剛度、強度和足夠的延性，使所設(shè)計的結(jié)構(gòu)“小震不壞，中震可修，大震不倒”。在相當于設(shè)計烈度地震作用下，部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件進入彈塑性狀態(tài)，震后易于修復(fù)；在罕遇地震作用下，雖然破壞嚴重，但結(jié)構(gòu)不至倒塌， 從而避免人員傷亡。然而業(yè)主對建筑抗震性能的要求各種各樣，如果僅考慮安全性的話顯然不切實際，從1995年發(fā)生在日本的兵庫縣南部地震中可以得出這個結(jié)論。當時的建筑基準法保證了結(jié)構(gòu)在遭遇大于本地區(qū)可能的最大地震后可以出現(xiàn)不至于倒塌的破壞，從震后調(diào)查來看，雖然一部分結(jié)構(gòu)本身只是出現(xiàn)了輕微的破壞，非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞和建筑物內(nèi)機械設(shè)備的損壞同樣帶來了巨大的財產(chǎn)損失且影響了結(jié)構(gòu)的持續(xù)使用，顯然這并不符合社會的期望?？拐鹪O(shè)計如果既能保證人的生命安全同時也能保證建筑物的持續(xù)使用價值和財產(chǎn)價值是最理想不過的了。通?！鞍踩迸c“損失最小”不可兼得，新一代的抗震設(shè)計規(guī)范引入了基于性能的抗震設(shè)計(Performance Based Seismic Design)法，自此業(yè)主可以權(quán)衡 “得”與“失”后根據(jù)建筑的重要性自主確立結(jié)構(gòu)性能等級。為實現(xiàn)基于性能的抗震設(shè)計，可在新建或需要加固改造的建筑中額外設(shè)置消能減震裝置。作為控制的一種，附加阻尼器的被動減震控制技術(shù)是通過減震構(gòu)件的黏滯阻尼能量或塑性滯回能量消耗，減少傳遞給建筑物的振動能量而達到控制反應(yīng)的效果。通常，將阻尼器以支撐的形式固定于梁柱之間，框架的側(cè)向變形引致阻尼器的拉伸或壓縮變形，而由黏彈性材料構(gòu)成的黏彈性阻尼器將外部激勵轉(zhuǎn)化為分子運動產(chǎn)生的熱能，小到風(fēng)振或機械振動引發(fā)的微振動大到地震的振動范圍內(nèi)均可發(fā)揮穩(wěn)定的能量吸收能力，這種造價低廉且能發(fā)揮穩(wěn)定作用的阻尼器可以提升建筑的抗震性能和居住性能，具有很好的工程應(yīng)用前
旦
ο根據(jù)經(jīng)驗，要使黏彈性阻尼器能降低結(jié)構(gòu)在地震作用下得反應(yīng)，則黏彈性材料的剪切面積至少需要1平方米，通常在2-3平方米比較常見。為達到這樣的標準，一般將阻尼器做得比較寬、長、厚。在發(fā)生側(cè)向變形的框架將變形傳遞給支撐式黏彈性阻尼器的過程中，連接黏彈性阻尼器與框架的鋼支撐構(gòu)件不僅僅只發(fā)生軸向變形，如果阻尼器做得比較長則會因為初始偏心而發(fā)生彎曲變形，為此不得不考慮鋼支撐受壓彎曲失穩(wěn)的問題。美國里海大學(xué)在1997年之前制作了一種以方鋼管作為中心構(gòu)件，在四面粘結(jié)塊狀黏彈性，而后在四塊黏彈性材料外側(cè)粘結(jié)槽鋼，以形成一種由槽鋼防屈曲的黏彈性阻尼器。然而，此種阻尼器的黏彈性材料受力時會出現(xiàn)垂直于剪切方向受拉而不能有限發(fā)揮材料滯回性能的缺點，由于支撐斷面特別粗，縮小了居住空間，大量耗費鋼材，且由于槽鋼鋼槽朝外帶來安全隱患，也影響美觀，最主要的是其構(gòu)造形式?jīng)Q定了黏彈性材料最多只能是四層；中國發(fā)明專利公開號為CN 1300338A的發(fā)明申請了一種支撐式具有一體化的彈塑性/黏彈性阻尼器的減振結(jié)構(gòu)，中國發(fā)明專利公開號為CN 1126847C的發(fā)明申請了一種工程結(jié)構(gòu)鉛銷黏彈性阻尼器，兩者都沒有考慮鋼支撐受壓屈曲的關(guān)鍵問題。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)缺陷，本發(fā)明提供一種用于減小高層或超高層建筑在風(fēng)荷載和地震作用下的破壞力、具有徹底的防屈曲功能的防屈曲支撐式建筑用黏彈性阻尼器，著眼于高層或超高層建筑物抗風(fēng)抗震性能的提升，有效解決了實際阻尼器在作用壓縮變形時由于連接構(gòu)件可能發(fā)生屈曲破壞而不能發(fā)揮阻尼器該有功效的問題。本發(fā)明的防屈曲支撐式建筑用黏彈性阻尼器，包括第一內(nèi)鋼板和第二內(nèi)鋼板，第一內(nèi)鋼板的上表面和第二內(nèi)鋼板的下表面分別通過黏彈性材料層與第一外鋼板和第二外鋼板連接，第一外鋼板和第二外鋼板之間固定連接，第一內(nèi)鋼板和第二內(nèi)鋼板之間間隔一定空隙，所述空隙的前端和后端處設(shè)置鋼條，空隙的內(nèi)部設(shè)有中心鋼板，中心鋼板的右端設(shè)有連接板，中心鋼板的左端處設(shè)有制動塊，第一外鋼板和第二外鋼板的左端連接C形連接板。本發(fā)明的防屈曲支撐式建筑用黏彈性阻尼器，所述黏彈性材料層的寬度小于第一內(nèi)鋼板和第二內(nèi)鋼板的寬度，第一內(nèi)鋼板和第二內(nèi)鋼板的寬度小于第一外鋼板和第二外鋼板的寬度。本發(fā)明的防屈曲支撐式建筑用黏彈性阻尼器，所述第一外鋼板和第二外鋼板上靠近前端和后端的長邊邊緣處分別設(shè)有若干螺栓孔，并通過螺栓孔對齊后插入螺栓固定。本發(fā)明的防屈曲支撐式建筑用黏彈性阻尼器，所述制動塊頂端面和底端面之間的距離大于所述間隙的高度。本發(fā)明的防屈曲支撐式建筑用黏彈性阻尼器，第一外鋼板和第二外鋼板左端之間的內(nèi)部設(shè)有墊塊。與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明的有益效果為本發(fā)明的防屈曲支撐式建筑用黏彈性阻尼器能承受拉力作用而不能承受壓力作用；不論將阻尼器的長短、粗細設(shè)計成多少，阻尼器始終不會屈曲破壞；用于減小高層或超高層建筑在風(fēng)荷載和地震作用下的反應(yīng)，具有徹底的防屈曲功能，有效解決了實際阻尼器在受到壓縮變形時由于連接構(gòu)件可能屈曲破壞而不能發(fā)揮阻尼器該有功效的問題；與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述之阻尼器必須成對配合使用。


圖1是本發(fā)明實施例所述的防屈曲支撐式建筑用黏彈性阻尼器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1的A-A剖視圖；圖3是圖1的B-B剖視圖；圖4是本發(fā)明實施例所述的防屈曲支撐式建筑用黏彈性阻尼器不受力作用的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明實施例所述的防屈曲支撐式建筑用黏彈性阻尼器受壓力作用的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本發(fā)明實施例所述的防屈曲支撐式建筑用黏彈性阻尼器受拉力作用的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是本發(fā)明實施例所述的防屈曲支撐式建筑用黏彈性阻尼器的實施形態(tài)參考圖。圖中1、第一內(nèi)鋼板；2、第二內(nèi)鋼板；3、黏彈性材料層；4、第一外鋼板；5、第二外鋼板； 6、鋼條；7、中心鋼板；8、連接板；9、制動塊；10、C形連接板；11、螺栓；12、墊塊。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。如圖1-3所示，一種防屈曲支撐式建筑用黏彈性阻尼器，包括第一內(nèi)鋼板1和第二內(nèi)鋼板2，第一內(nèi)鋼板1的頂部和第二內(nèi)鋼板2的底部分別通過黏彈性材料層3連接第一外鋼板4和第二外鋼板5，第一外鋼板4和第二外鋼板5之間固定連接，第一內(nèi)鋼板1和第二內(nèi)鋼板2之間間隔一定空隙，所述空隙的前端和后端處設(shè)置鋼條6，空隙的內(nèi)部設(shè)有中心鋼板7，中心鋼板7的右端設(shè)有連接板8，中心鋼板7的左端處設(shè)有制動塊9，第一外鋼板4和第二外鋼板5的左端連接C形連接板10。本發(fā)明的防屈曲支撐式建筑用黏彈性阻尼器，所述黏彈性材料層3的寬度小于第一內(nèi)鋼板1和第二內(nèi)鋼板2的寬度，第一內(nèi)鋼板1和第二內(nèi)鋼板2的寬度小于第一外鋼板 4和第二外鋼板5的寬度。本發(fā)明的防屈曲支撐式建筑用黏彈性阻尼器，所述第一外鋼板4和第二外鋼板5 上靠近前端和后端的長邊邊緣處分別設(shè)有若干螺栓孔，并通過螺栓孔對齊后插入螺栓11 固定。第一內(nèi)鋼板1、第二內(nèi)鋼板2、第一外鋼板4和第二外鋼板5也可以是玻璃、塑料或其他材料的板材，黏彈性材料的層數(shù)不只限于兩層，實際上按照一般2m2的剪切面積來看，6層的話則每層都尺寸在0. 15 X an = 0. 3m2，每層厚度大概在1cm，當然，具體的尺寸得根據(jù)建筑的需求計算。本發(fā)明的防屈曲支撐式建筑用黏彈性阻尼器，所述制動塊9頂端面和底端面之間的距離大于所述間隙的高度。本發(fā)明的防屈曲支撐式建筑用黏彈性阻尼器，第一外鋼板4和第二外鋼板5左端之間的內(nèi)部設(shè)有墊塊12。如圖4所示，本發(fā)明的阻尼器不受力時，中心鋼板7處于中間位置，其端部的末端制動塊9與第一內(nèi)鋼板1和第二內(nèi)鋼板2接觸，中心鋼板7不對第一內(nèi)鋼板1和第二內(nèi)鋼板2產(chǎn)生力的作用，黏彈性材料不產(chǎn)生剪切變形。如圖5所示，本發(fā)明的阻尼器水平方向的壓力時，中心鋼板7向受力方向滑動，端部的末端制動塊9同時在阻尼器端部設(shè)計的可動空間內(nèi)向受力方向滑動，中心鋼板7不對第一內(nèi)鋼板1和第二內(nèi)鋼板2產(chǎn)生力的作用，黏彈性材料不產(chǎn)生剪切變形。即阻尼器不能承受壓力作用，如此的話不論將阻尼器的長短、粗細設(shè)計成多少，阻尼器始終不會屈曲破壞。如圖6所示，本發(fā)明的阻尼器受水平方向的拉力時，中心鋼板7端部的末端制動塊 9與第一內(nèi)鋼板1和第二內(nèi)鋼板2接觸，并對第一內(nèi)鋼板1和第二內(nèi)鋼板2產(chǎn)生箭頭方向所示力的作用，黏彈性材料產(chǎn)生剪切變形而將風(fēng)荷載或地震作用輸入能量轉(zhuǎn)化成熱能達到消
本發(fā)明的防屈曲支撐式建筑用黏彈性阻尼器設(shè)置在框架上時需要兩個阻尼器配合成對使用(如圖7所示)，可以交叉連接在柱底與柱頂，也可“人”字形連接在柱底與梁跨中，還可以小“八”字形連接在柱中與梁邊端。如此，可以保證一旦框架發(fā)生相對層間位移， 所安裝的成對阻尼器有一個能發(fā)揮能量吸收作用?？蚣茉谕獠考钕掳l(fā)生側(cè)向位移時，與框架相連的阻尼器的兩端連接構(gòu)件將框架的相對位移傳遞給阻尼器的耗能部分(黏彈性材料層3)。當傳遞拉伸變形時，鋼支撐構(gòu)件通過中心鋼板7末端的制動塊9帶動第一內(nèi)鋼板1和第二內(nèi)鋼板2發(fā)生相對第一外鋼板4和第二外鋼板5的平行移動，內(nèi)外鋼板之間的黏彈性材料發(fā)生剪切變形而消耗能量；相反，當傳遞壓縮變形時，中心鋼板7與第一內(nèi)鋼板 1和第二內(nèi)鋼板2之間不產(chǎn)生力的作用而相對滑移，粘結(jié)在內(nèi)鋼板與外鋼管之間的黏彈性材料不發(fā)生剪切變形不消耗能量。由此，阻尼器不能承受壓力作用，如此不論將阻尼器的長短、粗細設(shè)計成多少，阻尼器始終不會屈曲破壞，也絕不會出現(xiàn)壓縮屈曲破壞的可能。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進和變型，這些改進和變型也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。譬如中心板材并不一定需要貫穿阻尼器，換一種制動方式也是可以的；黏彈性材料的層數(shù)并不一定僅限于兩層，事實上根據(jù)設(shè)計需要求一般需要四層或六層或更多。
權(quán)利要求
1.一種防屈曲支撐式建筑用黏彈性阻尼器，包括第一內(nèi)鋼板(1)和第二內(nèi)鋼板O)，其特征在于所述第一內(nèi)鋼板(1)的上表面和第二內(nèi)鋼板O)的下表面分別通過黏彈性材料層(3)與第一外鋼板(4)和第二外鋼板(5)連接，第一外鋼板(4)和第二外鋼板(5)之間固定連接，第一內(nèi)鋼板(1)和第二內(nèi)鋼板(2)之間間隔一定空隙，所述空隙的前端和后端處設(shè)置鋼條(6)，空隙的內(nèi)部設(shè)有中心鋼板(7)，中心鋼板(7)的右端設(shè)有連接板(8)，中心鋼板(7)的左端處設(shè)有制動塊(9)，第一外鋼板(4)和第二外鋼板(5)的左端連接C形連接板 (10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防屈曲支撐式建筑用黏彈性阻尼器，其特征在于所述黏彈性材料層⑶的寬度小于第一內(nèi)鋼板⑴和第二內(nèi)鋼板⑵的寬度，第一內(nèi)鋼板⑴和第二內(nèi)鋼板O)的寬度小于第一外鋼板⑷和第二外鋼板(5)的寬度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的防屈曲支撐式建筑用黏彈性阻尼器，其特征在于所述第一外鋼板⑷和第二外鋼板(5)上靠近前端和后端的長邊邊緣處分別設(shè)有若干螺栓孔， 并通過螺栓孔對齊后插入螺栓(11)固定。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的防屈曲支撐式建筑用黏彈性阻尼器，其特征在于所述制動塊(9)頂端面和底端面之間的距離大于所述間隙的高度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的防屈曲支撐式建筑用黏彈性阻尼器，其特征在于第一外鋼板(4)和第二外鋼板(5)左端之間的內(nèi)部設(shè)有墊塊(12)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種防屈曲支撐式建筑用黏彈性阻尼器，包括第一內(nèi)鋼板和第二內(nèi)鋼板，第一內(nèi)鋼板的上表面和第二內(nèi)鋼板的下表面分別通過黏彈性材料層與第一外鋼板和第二外鋼板連接，第一外鋼板和第二外鋼板之間固定連接，第一內(nèi)鋼板和第二內(nèi)鋼板之間間隔一定空隙，空隙的內(nèi)部設(shè)有中心鋼板，中心鋼板的左端處設(shè)有制動塊，第一外鋼板和第二外鋼板的左端連接C形連接板。本發(fā)明的防屈曲支撐式建筑用黏彈性阻尼器能承受拉力作用而不能承受壓力作用，用于減小高層或超高層建筑在風(fēng)荷載和地震作用下的反應(yīng)，具有徹底的防屈曲功能，有效解決了實際阻尼器在受到壓縮變形時由于連接構(gòu)件可能屈曲破壞而不能發(fā)揮阻尼器該有功效的問題。
文檔編號E04B1/98GK102409774SQ20111025830
公開日2012年4月11日 申請日期2011年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月2日
發(fā)明者劉新, 劉磊, 孫勇, 楊慶山, 胡維周 申請人:北京交通大學(xué)