本實用新型涉及土木工程結(jié)構(gòu)抗震減振技術(shù)領(lǐng)域，具體來說是一種形狀記憶合金自復(fù)位橡膠阻尼器，適合建/構(gòu)筑物的耗能減震需求。

背景技術(shù)：

土木工程結(jié)構(gòu)在諸如地震、強(qiáng)風(fēng)等外部作用下會產(chǎn)生大幅振動，嚴(yán)重地影響了結(jié)構(gòu)的安全性、舒適性。因此，如何合理有效地減少由地震、強(qiáng)風(fēng)等動力荷載引起的工程結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)，提高工程結(jié)構(gòu)的抗震、抗風(fēng)能力和抗災(zāi)性能是土木工程學(xué)科中亟待解決的問題之一。較為傳統(tǒng)的做法是提高結(jié)構(gòu)剛度、強(qiáng)度和延性，在小震、中震和非強(qiáng)風(fēng)作用下，可以起到降低動力響應(yīng)作用。但在強(qiáng)震或強(qiáng)風(fēng)作用下，該傳統(tǒng)方法會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)部分構(gòu)件損傷或破壞，因而現(xiàn)代土木工程結(jié)構(gòu)多采用阻尼器來達(dá)到抗震減振效果。

隨著科技的發(fā)展，阻尼器越來越廣泛地應(yīng)用在結(jié)構(gòu)的加固中。目前，開發(fā)應(yīng)用較多的是基于粘彈性材料、粘滯流體、軟鋼等材料的阻尼器，但該類材料制作的阻尼器仍然存在著許多缺點，如粘彈性材料的易老化，粘滯阻尼器的再維護(hù)成本高，軟鋼阻尼器的塑性殘余變形大等。此外，采用摩擦阻尼器進(jìn)行加固也是一種常見的類型，其具有良好可靠的耗能能力，且耗能性能受荷載大小、加載頻率和加載循環(huán)次數(shù)的影響較小，但摩擦阻尼器摩擦耗能后存在較大的殘余變形，不能自復(fù)位。因此，有必要開發(fā)一種新型的阻尼器，該阻尼器既要具有良好的耗能能力，又要具有變形后自動恢復(fù)到初始狀態(tài)的能力，如此便可以消除地震后更換阻尼器及二次加固帶來的巨額成本，并具有良好的工程應(yīng)用前景。

形狀記憶合金正是開發(fā)上述目標(biāo)阻尼器的理想材料，形狀記憶合金是一種具有多種特殊力學(xué)性能的新型功能材料，具有顯著的形狀記憶效應(yīng)、超彈性和高阻尼特性。較其他材料相比，形狀記憶合金的抗疲勞性能很好，可恢復(fù)應(yīng)變很大(6％～8％)，其彈性模量隨溫度的升高而增大?；谛螤钣洃浐辖鹬瞥傻淖枘崞?，與其他類型的阻尼器相比，具有耐久性和耐腐蝕性能好，使用周期長，自復(fù)位等優(yōu)點。現(xiàn)有的形狀記憶合金阻尼器主要利用形狀記憶合金的自復(fù)位能力，其耗能能力有限。結(jié)合形狀記憶合金的自復(fù)位能力及橡膠高分子阻尼材料的高耗能性能而設(shè)計的形狀記憶合金自復(fù)位橡膠阻尼器，融合了兩者的優(yōu)點，具有顯著的抗震減振效果。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對以上背景技術(shù)存在的缺陷或不足，本實用新型提供一種形狀記憶合金自復(fù)位橡膠阻尼器，其目的是解決由地震作用或風(fēng)荷載引起的動力反應(yīng)而導(dǎo)致建筑物或構(gòu)筑物的傾斜、倒塌問題。本實用新型構(gòu)造簡單，耗能能力強(qiáng)并能實現(xiàn)自復(fù)位。

本實用新型是通過下述技術(shù)方案來實現(xiàn)的。

形狀記憶合金自復(fù)位橡膠阻尼器，包括一對上下對稱分布的上主板和下主板，在上主板上固定連接有上副板，在下主板上固定連接有下副板，上副板和下副板相互插接，在上副板和下副板之間墊有兩塊橡膠板，在上副板內(nèi)側(cè)設(shè)有超彈性形狀記憶合金絲；在上主板的下方左右兩側(cè)分別連接有一對圓筒，在下主板上方左右兩側(cè)分別連接有一對套于一對圓筒中的活塞，活塞在圓筒內(nèi)做往返運動。

進(jìn)一步，所述上副板為框型架結(jié)構(gòu)，由兩側(cè)平行分布的豎向鋼板、上部一定間距的兩塊水平鋼板和底框連接構(gòu)成，且底框豎直部分的截面小于兩側(cè)豎向鋼板的截面，兩側(cè)豎向鋼板的上部分別設(shè)有活動孔，活動孔中心位置與上部兩塊水平鋼板的間隙具有同一水平高度。

進(jìn)一步，所述兩塊水平鋼板的間距和活動孔的寬度相同，底框的寬度小于兩塊水平鋼板的間距。

進(jìn)一步，所述下副板為框型架結(jié)構(gòu)，由兩側(cè)平行分布的側(cè)板和兩塊具有一定間距的下部水平鋼板構(gòu)成，在側(cè)板上端部設(shè)有開孔。

進(jìn)一步，在兩側(cè)板的開孔之間貫穿有一窄板；窄板兩端帶有榫頭，兩端部的榫頭通過螺栓連接在下副板的開孔中。

進(jìn)一步，上副板下端的底框插入下副板兩塊下部水平鋼板之間，上副板下端的底框上表面與下副板下部水平鋼板上表面具有同一水平高度。

進(jìn)一步，超彈性形狀記憶合金絲連接在上副板兩塊水平鋼板和下副板下部水平鋼板之間。

進(jìn)一步，所述超彈性形狀記憶合金絲上端與上副板上部的水平鋼板通過夾具連接，下端與下副板的下部水平鋼板通過夾具連接。進(jìn)一步，所述超彈性形狀記憶合金絲上端與固定在下副板上端的窄板通過夾具連接，下端與上副板下端的下部水平鋼板通過夾具連接。

進(jìn)一步，所述超彈性形狀記憶合金絲為鎳鈦合金絲。

本實用新型的效果和優(yōu)點：本實用新型綜合采用了超彈性形狀記憶合金絲和橡膠高分子阻尼材料，不僅具有自復(fù)位功能，而且具有強(qiáng)耗能能力。當(dāng)上下主板發(fā)生相向運動時，超彈性形狀記憶合金絲受力分為兩種，一種受拉，另一種無拉力，上下副板間的橡膠板因受剪耗能；當(dāng)上下主板發(fā)生背離運動時，超彈性形狀記憶合金絲受力同樣分為兩種，一種受拉，另一種無拉力，上下副板間的橡膠板因受剪耗能。因此，當(dāng)上下主板發(fā)生往返運動時，兩種形狀記憶合金交替受拉，發(fā)揮自復(fù)位能力，橡膠板始終因受剪變形而耗散掉大量地震能量。該形狀記憶合金自復(fù)位橡膠阻尼器，結(jié)構(gòu)簡單，施工方便，經(jīng)濟(jì)實用，可以有效地減少結(jié)構(gòu)的動力反應(yīng)；同時也為結(jié)構(gòu)提供強(qiáng)有力的恢復(fù)力，實現(xiàn)加固目的，增強(qiáng)土木工程在地震作用、強(qiáng)風(fēng)荷載等動力荷載下的抵抗能力。

附圖說明

圖1是本實用新型的示意圖；

圖2是圖1中A-A線的剖面圖；

圖3(a)-(c)是上副板3的主視圖、左視圖和主視圖B-B剖視圖；

圖4(a)-(c)是下副板4的主視圖、左視圖和主視圖C-C剖視圖；

圖5是窄板示意圖。

圖中：1、下主板；2、上主板；3、上副板；4、下副板；5、左圓筒；6、右圓筒；7、左活塞；8、右活塞；9、形狀記憶合金絲；10、橡膠板；11、窄板；12、上螺栓孔；13、下螺栓孔；14、活動孔；15、水平鋼板；16、豎向鋼板；17、底框；18、側(cè)板；19、開孔；20、下部水平鋼板。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對實用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但并不作為對實用新型做任何限制的依據(jù)。

附圖中每種形狀記憶合金絲以一根為例。

如圖1、圖2所示，本實用新型形狀記憶合金自復(fù)位橡膠阻尼器，包括一對上下對稱分布的上主板2和下主板1，上副板3通過焊接固定在上主板2上，下副板4通過焊接固定在下主板1上，上副板3和下副板4相互插接，在上副板3和下副板4之間墊有兩塊橡膠板10，在上副板3內(nèi)側(cè)設(shè)有超彈性形狀記憶合金絲9；在上主板2的下方左右兩側(cè)分別連接有一對圓筒(左圓筒5和右圓筒6按照圖示位置焊接在上主板1上)，在下主板1上方左右兩側(cè)分別連接有一對套于一對圓筒中的活塞(左活塞7和右活塞8按照圖示位置焊接在下主板2上)，兩端活塞分別插入圓筒內(nèi)，圓筒與活塞配套使用，即活塞在圓筒內(nèi)做往返運動。

如圖1，上副板3、下副板4中的豎向鋼板間采用兩塊橡膠板10連接，豎向鋼板與橡膠板10采用工業(yè)膠水粘在一起。

上主板2和下主板1的上下兩側(cè)分別設(shè)有拉力框，上螺栓孔12和下螺栓孔13分別設(shè)在拉力框的端部框板上。

如圖3(a)-(c)所示，上副板3為框型架結(jié)構(gòu)，由兩側(cè)平行分布的豎向鋼板16、上部一定間距(間距記為L)的兩塊水平鋼板15和底框17連接構(gòu)成，下端水平鋼板寬度略小于L，且底框17豎直部分的截面小于兩側(cè)豎向鋼板16的截面，兩側(cè)豎向鋼板16的上部分別設(shè)有活動孔14，活動孔寬度為L，活動孔14中心位置與上部兩塊水平鋼板15的間隙具有同一水平高度。

如圖4(a)-(c)所示，下副板4為框型架結(jié)構(gòu)，由兩側(cè)平行分布的側(cè)板18和兩塊具有一定間距的下部水平鋼板20構(gòu)成，在側(cè)板18上端部設(shè)有開孔19，兩開孔之間貫穿有一窄板11。上副板3下端的底框17插入下副板4兩塊下部水平鋼板20之間，上副板3下端的底框17上表面與下副板4下部水平鋼板20上表面具有同一水平高度。超彈性形狀記憶合金絲9連接在上副板3的兩塊水平鋼板15和下副板4的下部水平鋼板20之間。

如圖5所示，窄板11兩端帶有榫頭，中部為長方形，長方形的兩端寬度小于中部，用于其能夠貫穿于上副板3的活動孔14，兩端部的榫頭通過螺栓連接在下副板4的開孔中。

如圖1，超彈性形狀記憶合金絲9分為兩種實施方式，一種方式為，超彈性形狀記憶合金絲9上端與上副板3上部的水平鋼板通過夾具連接，下端與下副板4下部的水平鋼板通過夾具連接。

另一種實施方式為，超彈性形狀記憶合金絲9上端與固定在下副板4上端的窄板11通過夾具連接，下端與上副板4下端的水平鋼板通過夾具連接，所述超彈性形狀記憶合金絲為鎳鈦合金絲。

當(dāng)上下主板發(fā)生相向運動時，超彈性形狀記憶合金絲受力分為兩種，一種受拉，另一種無拉力，上、下副板間的橡膠板因受剪耗能；當(dāng)上下主板發(fā)生背離運動時，超彈性形狀記憶合金絲受力同樣分為兩種，一種受拉，另一種無拉力，上下副板間的橡膠板因受剪耗能。因此，當(dāng)上下主板發(fā)生往返運動時，兩種形狀記憶合金交替受拉，發(fā)揮自復(fù)位能力，橡膠板始終因受剪變形而耗散掉大量地震能量。

本實用新型并不局限于上述實施例，在本實用新型公開的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)所公開的技術(shù)內(nèi)容，不需要創(chuàng)造性的勞動就可以對其中的一些技術(shù)特征作出一些替換和變形，這些替換和變形均在本實用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。