專利名稱：大行程板式鉛剪切阻尼器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種大行程鉛剪切阻尼器，屬于工程減震技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
結(jié)構(gòu)消能減震技術(shù)是一種新的抗震防災(zāi)技術(shù)。在采用消能減震技術(shù)的結(jié)構(gòu)中，結(jié)構(gòu)的某些非承重構(gòu)件被設(shè)計(jì)成具有較大耗能能力的特殊元件——阻尼器。多遇地震時(shí)，結(jié)構(gòu)本身具有足夠的側(cè)向剛度以滿足使用要求，結(jié)構(gòu)處于彈性狀態(tài)；罕遇地震時(shí)，隨著結(jié)構(gòu)側(cè)向變形的增大，阻尼器率先進(jìn)入非彈性狀態(tài)，產(chǎn)生較大阻尼，集中地耗散結(jié)構(gòu)的地震能量， 迅速衰減結(jié)構(gòu)的振動(dòng)反應(yīng)，從而避免或減小主體結(jié)構(gòu)的損傷。而耗能減震結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)主要依賴于研制出簡(jiǎn)便實(shí)用的阻尼器。目前國(guó)內(nèi)外已研制出大量的阻尼器，如軟鋼阻尼器、摩擦阻尼器、粘滯阻尼器、智能阻尼器等。隨著減震技術(shù)的推廣，研制開發(fā)各種簡(jiǎn)便實(shí)用的新型消能減震裝置來滿足工程應(yīng)用的需要已是發(fā)展趨勢(shì)。而鉛阻尼器以其構(gòu)造簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定和維護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，正逐漸被工程師們認(rèn)可并大力研究和推廣。鉛阻尼器屬于金屬屈服阻尼器，其阻尼材料是金屬鉛。鉛的結(jié)晶構(gòu)造是面心立方體，塑性變形能力好，具有較高的柔性和延性，在室溫條件下會(huì)同時(shí)發(fā)生動(dòng)態(tài)回復(fù)和動(dòng)態(tài)再結(jié)晶過程。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(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力。所以理論上鉛是一種在室溫下做塑性循環(huán)時(shí)不會(huì)發(fā)生累計(jì)疲勞現(xiàn)象的普通金屬。也正因?yàn)殂U具有較高的延性和柔性，故在變形過程中可以吸收大量的能量， 并有較強(qiáng)的變形跟蹤能力，使其成為金屬類耗能阻尼器的優(yōu)選金屬之一。目前研制開發(fā)的鉛阻尼器類型主要有鉛擠壓阻尼器，鉛剪切阻尼器以及鉛節(jié)點(diǎn)阻尼器和異型鉛阻尼器等， 最為廣泛的是前兩種。現(xiàn)在各種特殊結(jié)構(gòu)越來越多，對(duì)阻尼器的行程也有了更高的要求，尤其是橋梁結(jié)構(gòu)，往往要求阻尼器的行程在十幾厘米甚至是幾十厘米。但是目前板式鉛阻尼器的行程無法滿足要求。相關(guān)文獻(xiàn)已經(jīng)對(duì)大行程鉛擠壓阻尼器和鉛剪切阻尼器進(jìn)行了研究。從試驗(yàn)結(jié)果來看，“圓筒式”的鉛擠壓阻尼器可以實(shí)現(xiàn)阻尼器的大行程，效果比較理想。但是大行程的板式鉛剪切阻尼器仍有很多問題沒有解決，如阻尼器出力不穩(wěn)定等等?？紤]到圓筒式大行程鉛擠壓阻尼器的加工成本較高等因素，開發(fā)成本低廉的大行程鉛剪切阻尼器具有重大的工程意義。

實(shí)用新型內(nèi)容為了解決傳統(tǒng)板式鉛剪切阻尼器行程較小(一般在30mm左右)而無法滿足工程要求的問題，本實(shí)用新型提出了一種大行程板式鉛剪切阻尼器，該阻尼器具有行程大 (士 150mm以上)，阻尼力穩(wěn)定，構(gòu)造簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下其具體構(gòu)造見圖1 5，包括蓋板1、滑動(dòng)板2、側(cè)面擋板3和擋塊4 ；兩塊蓋板1在滑動(dòng)板2上下相對(duì)放置；側(cè)面擋板3在兩塊蓋板1之間，并且緊靠滑動(dòng)板2的兩側(cè)；其中， 在蓋板1上沿長(zhǎng)度方向焊接兩個(gè)擋塊4 ；在滑動(dòng)板2的中央設(shè)置兩處凹槽6 ；通過螺栓固定蓋板1、滑動(dòng)板2、側(cè)面擋板3和擋塊4，；形成兩個(gè)“腔體”；腔體中有從灌鉛孔7將熔融態(tài)的鉛注入腔體待凝固后形成的鉛塊8 ；滑動(dòng)板2往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，利用凹槽6中的剪切鉛塊8而耗能。在兩個(gè)擋塊4之間的蓋板1上等間距地焊接兩個(gè)鉛塊分隔條5。該阻尼器的關(guān)鍵構(gòu)造是側(cè)面擋板3和擋塊4。二者不僅參與“腔體”的形成，而且大大減小了蓋板與滑動(dòng)板的接觸面積，同時(shí)還能承受螺栓預(yù)緊力引起的正壓力。與傳統(tǒng)的板式鉛剪切阻尼器相比，這種構(gòu)造有效的減小了滑動(dòng)板在運(yùn)動(dòng)過程中的摩擦力。另外，即使再密實(shí)的鉛塊，在外力作用下也會(huì)產(chǎn)生壓縮，而鉛塊分隔條5可以減小因鉛塊壓縮造成的間隙。這些措施保證了在大行程下阻尼器出力的穩(wěn)定。另外，調(diào)整滑動(dòng)板2的長(zhǎng)度Ll可以改變阻尼器的行程。調(diào)整滑動(dòng)板的寬度B和凹槽6的長(zhǎng)度L2可以改變鉛塊的剪切面積從而改變阻尼器出力。這樣，阻尼器便可以滿足不同工程對(duì)其行程和阻尼力的要求。本實(shí)用新型通過對(duì)不同材料的金屬進(jìn)行組合，以及對(duì)板式鉛剪切阻尼器構(gòu)造的改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了阻尼力穩(wěn)定的大行程板式鉛剪切阻尼器。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)如下本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了大行程的板式鉛阻尼器，行程可以達(dá)到士 150mm以上。本實(shí)用新型中的一些構(gòu)造措施不僅大大減小了蓋板與滑動(dòng)板的接觸面積，而且能夠承受螺栓預(yù)緊力帶來的壓力，有效的減小了滑動(dòng)板在運(yùn)動(dòng)過程中的摩擦力。同時(shí)在蓋板上設(shè)置分割條，可以減小鉛塊的壓縮量。通過低周往復(fù)加載試驗(yàn)知，大位移情況下該阻尼器可以提供穩(wěn)定的阻尼力。所用材料成本低，構(gòu)造簡(jiǎn)單，便于加工制作。
圖1大行程鉛剪切阻尼器正面示意圖圖2大行程鉛剪切阻尼器構(gòu)造示意圖圖3大行程鉛剪切阻尼器橫斷面示意圖圖4蓋板構(gòu)造示意圖圖5滑動(dòng)板立面示意圖圖6滑動(dòng)板正面示意圖圖中1、蓋板，2、滑動(dòng)板，3、側(cè)面擋板，4、擋塊，5、鉛塊分隔條，6、凹槽，7、灌鉛孔， 8、鉛塊，9、滑動(dòng)板連接件，10、蓋板連接件。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖詳細(xì)說明本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
。參見圖1至圖5所示，包括蓋板1、滑動(dòng)板2、側(cè)面擋板3和擋塊4 ；兩塊蓋板1在滑動(dòng)板2上下相對(duì)放置；側(cè)面擋板3在兩塊蓋板1之間，并且緊靠滑動(dòng)板2的兩側(cè)；其中，在蓋板1上沿長(zhǎng)度方向焊接兩個(gè)擋塊4 ；在滑動(dòng)板2的中央設(shè)置兩處凹槽6 ；通過螺栓固定蓋板 1、滑動(dòng)板2、側(cè)面擋板3和擋塊4，；形成兩個(gè)“腔體”；腔體中有從灌鉛孔7將熔融態(tài)的鉛注入腔體待凝固后形成的鉛塊8 ；滑動(dòng)板2往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，利用凹槽6中的剪切鉛塊8而耗能。[0023]在兩個(gè)擋塊4之間的蓋板1上等間距地焊接兩個(gè)鉛塊分隔條5。本阻尼器的加工方法如下加工位于上下的蓋板1以及側(cè)面擋板3，同時(shí)要在規(guī)定位置焊接擋塊4和鉛塊分隔條5。加工滑動(dòng)板2。打磨滑動(dòng)板2和擋塊4的表面，使其二者的接觸面光滑。測(cè)量1、滑動(dòng)板2和擋塊 4的實(shí)際厚度，根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)調(diào)整側(cè)面擋板3的高度，以保證滑動(dòng)板2和擋塊4能剛好接觸， 以減小二者的摩擦力，同時(shí)又能避免漏鉛。加工連接部件滑動(dòng)板連接件9和蓋板連接件10。這些部件主要是為了保證阻尼器能在軸力作用下工作(當(dāng)然也可以采用其他的鉸接方式，如萬向鉸。連接部件的構(gòu)造設(shè)計(jì)不是本實(shí)用新型的關(guān)鍵，這里所采用的方式僅供參考)。組裝各個(gè)部件。上下蓋板間的螺栓應(yīng)采用扭矩扳手緊固，以保證預(yù)加力的均勻。最后從灌鉛孔7注入熔融態(tài)的鉛(注鉛應(yīng)保證鉛塊的整體性和密實(shí)度)，冷卻后凝固成鉛塊 8。完成阻尼器的加工。本實(shí)例中，滑動(dòng)板2的長(zhǎng)度Ll可根據(jù)實(shí)際需要的阻尼器行程確定，其寬度B和凹槽6的長(zhǎng)度L2則可根據(jù)阻尼器出力確定。如B為70mm，L2為40mm，阻尼器的阻尼力在 IOOkN左右(低周往復(fù)試驗(yàn)值)。另外，為了保證阻尼器正常工作，滑動(dòng)板2 (采用Q345鋼材)中兩個(gè)凹槽6之間的厚度h與其長(zhǎng)度L2(如圖5中所示)需滿足一定的關(guān)系h L2 > 1 13。擋塊4的高度取10mm，鉛塊分隔條5的高度取8mm。本實(shí)用新型可以安裝在工業(yè)和民用建筑的薄弱層以及橋梁結(jié)構(gòu)的墩梁結(jié)合處。
權(quán)利要求1.大行程板式鉛剪切阻尼器，包括蓋板(1)、滑動(dòng)板O)、側(cè)面擋板C3)和擋塊；兩塊蓋板(1)在滑動(dòng)板( 上下相對(duì)放置；側(cè)面擋板C3)在兩塊蓋板(1)之間，并且緊靠滑動(dòng)板O)的兩側(cè)；其中，在蓋板(1)上沿長(zhǎng)度方向焊接兩個(gè)擋塊；在滑動(dòng)板O)的中央設(shè)置兩處凹槽(6)；固定蓋板(1)、滑動(dòng)板O)、側(cè)面擋板(3)和擋塊⑷形成兩個(gè)腔體；腔體中有從灌鉛孔(7)將熔融態(tài)的鉛注入腔體待凝固后形成的鉛塊(8)；滑動(dòng)板( 往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，利用凹槽(6)中的剪切鉛塊⑶而耗能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大行程板式鉛剪切阻尼器，其特征在于在兩個(gè)擋塊(4)之間的蓋板⑴上等間距地焊接兩個(gè)鉛塊分隔條(5)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種大行程的板式鉛剪切阻尼器，屬于工程減震技術(shù)領(lǐng)域。包括蓋板、滑動(dòng)板、側(cè)面擋板和擋塊；兩塊蓋板在滑動(dòng)板上下相對(duì)放置；側(cè)面擋板在兩塊蓋板之間，并且緊靠滑動(dòng)板的兩側(cè)；其中，在蓋板上沿長(zhǎng)度方向焊接兩個(gè)擋塊；在滑動(dòng)板的中央設(shè)置兩處凹槽；通過螺栓固定蓋板、滑動(dòng)板、側(cè)面擋板和擋塊，形成兩個(gè)腔體；腔體中有從灌鉛孔將熔融態(tài)的鉛注入腔體待凝固后形成的鉛塊；滑動(dòng)板往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，利用凹槽中的剪切鉛塊而耗能。本實(shí)用新型適用于工業(yè)和民用建筑的薄弱層以及橋梁結(jié)構(gòu)的墩頂滑動(dòng)支座等。本實(shí)用新型的行程大，出力穩(wěn)定，耗能能力強(qiáng)，構(gòu)造簡(jiǎn)單，安裝和調(diào)整簡(jiǎn)便。
文檔編號(hào)E04B1/98GK202248355SQ20112026287
公開日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2011年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月22日
發(fā)明者劉昌鵬, 周大興, 趙堃宇, 閆維明 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)