一種多維抗扭轉(zhuǎn)減振器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種多維抗扭轉(zhuǎn)減振器，包括套裝在一起且能互相轉(zhuǎn)動(dòng)的內(nèi)部鋼筒和外部鋼筒，所述內(nèi)部鋼筒箱體內(nèi)的頂部連接一個(gè)垂直向下的剛性吊桿，剛性吊桿的底部連接一個(gè)質(zhì)量球，內(nèi)部鋼筒箱體頂部連接一個(gè)垂直向上且穿過(guò)外部鋼筒的剛性連接桿，剛性連接桿與一個(gè)水平設(shè)置的上部法蘭板相連，在剛性連接桿與外部鋼筒之間通過(guò)彈性元件相連，外部鋼筒的底部與下部法蘭板相連，且在所述的外部鋼筒底部及頂部與內(nèi)部鋼筒之間的部位均放置數(shù)個(gè)空心球。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種多維抗扭轉(zhuǎn)減振器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種多維抗扭轉(zhuǎn)減振器，主要針對(duì)某些復(fù)雜或者重要的工程結(jié)構(gòu)，以及高聳建筑結(jié)構(gòu)的一種多維抗扭轉(zhuǎn)減振器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和建筑材料以及施工技術(shù)的發(fā)展，建筑結(jié)構(gòu)形式朝著多樣化的方向發(fā)展。規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)體型簡(jiǎn)單，質(zhì)量和剛度分布比較均勻，受力性能明確，因此在設(shè)計(jì)分析時(shí)容易考慮其在荷載作用下的反應(yīng)與內(nèi)力分布。復(fù)雜結(jié)構(gòu)由于其結(jié)構(gòu)形式的復(fù)雜性，在荷載(特別是在強(qiáng)風(fēng)或強(qiáng)烈地震)作用下的結(jié)構(gòu)動(dòng)力反應(yīng)強(qiáng)烈，如何減小建筑物的動(dòng)力響應(yīng)，控制不利荷載對(duì)建筑物的損傷，使建筑物兼具安全美觀與舒適性的基本要求，成為國(guó)內(nèi)外研究人員關(guān)注的焦點(diǎn)。
[0003]從結(jié)構(gòu)受力特性來(lái)看，風(fēng)荷載及地震作用在復(fù)雜高層建筑分析和設(shè)計(jì)中起重要的作用，目前傳統(tǒng)的抗震抗風(fēng)設(shè)計(jì)往往通過(guò)一些構(gòu)件的彈塑性變型來(lái)耗散由風(fēng)荷載及地震激勵(lì)引起的結(jié)構(gòu)振動(dòng)的動(dòng)能，從而防止建筑物的倒塌，然而這種彈塑性耗能會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件造成一定程度上的損傷。近年來(lái)，結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制技術(shù)不斷發(fā)展成熟，許多隔震與耗能裝置被運(yùn)用到建筑結(jié)構(gòu)當(dāng)中，雖然能夠減輕結(jié)構(gòu)在風(fēng)和地震等動(dòng)力作用下的反應(yīng)和損傷，但裝置的耐久性與耐腐蝕性卻是目前耗能裝置中普遍存在的問(wèn)題。
[0004]此外，大量的研究表明:在風(fēng)荷載及地震作用下，許多建筑物的破壞是由于構(gòu)件的扭轉(zhuǎn)破壞造成的。結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜的建筑物，剛度分布通常是不對(duì)稱(chēng)的，其在強(qiáng)風(fēng)強(qiáng)震作用下，表現(xiàn)出明顯的平扭耦合作用，容易誘發(fā)造成結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)脆性破壞，進(jìn)而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)傳力路徑破壞，造成整體結(jié)構(gòu)的破壞倒塌。目前的對(duì)結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)的控制主要是通過(guò)調(diào)整結(jié)構(gòu)布置及增加結(jié)構(gòu)的抗扭剛度實(shí)現(xiàn)的，這勢(shì)必增大構(gòu)件的截面，成本較高，且增大了風(fēng)荷載及地震的作用，存在一定的安全隱患。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型目的是提供一種多維抗扭轉(zhuǎn)減振器，旨在減小建筑結(jié)構(gòu)(尤其是復(fù)雜及高聳建筑結(jié)構(gòu)等)在風(fēng)荷載及地震作用下的扭轉(zhuǎn)及振動(dòng)反應(yīng)，達(dá)到耗能減振的效果。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用下述技術(shù)方案:
[0007]—種多維抗扭轉(zhuǎn)減振器，包括套裝在一起且能互相轉(zhuǎn)動(dòng)的內(nèi)部鋼筒和外部鋼筒，所述內(nèi)部鋼筒內(nèi)的頂部連接一個(gè)垂直向下的剛性吊桿，剛性吊桿的底部連接一個(gè)質(zhì)量球，內(nèi)部鋼筒箱體頂部連接一個(gè)垂直向上且穿過(guò)外部鋼筒的剛性連接桿，剛性連接桿與一個(gè)水平設(shè)置的上部法蘭板相連，在剛性連接桿與外部鋼筒之間通過(guò)彈性元件相連，外部鋼筒的底部與下部法蘭板相連，且在所述的外部鋼筒底部及頂部與內(nèi)部鋼筒之間的部位均放置數(shù)個(gè)空心球。
[0008]進(jìn)一步的，所述的內(nèi)部鋼筒和外部鋼筒之間通過(guò)螺紋配合。
[0009]進(jìn)一步的，所述的外部鋼筒內(nèi)壁附有螺紋，通過(guò)與內(nèi)部鋼筒外壁上的螺紋接觸使兩個(gè)箱體連接在一起，兩個(gè)鋼筒均與法蘭板相連。
[0010]進(jìn)一步的，所述的質(zhì)量球和剛性吊桿設(shè)置在內(nèi)部鋼筒中部，剛性吊桿上端與固定在鋼筒內(nèi)部上面的萬(wàn)向鉸相連，下端與質(zhì)量球固定連接，通過(guò)質(zhì)量球在鋼筒內(nèi)擺動(dòng)，并與側(cè)壁發(fā)生碰撞來(lái)能耗。
[0011]進(jìn)一步的，所述質(zhì)量球外部貼附一層粘彈材料層，起到吸收能量、耗能減振的作用。
[0012]進(jìn)一步的，所述的上下法蘭板上均有多個(gè)螺栓孔，對(duì)稱(chēng)均勻分布，便于與控制結(jié)構(gòu)連接。
[0013]進(jìn)一步的，所述的彈性元件為彈簧，彈簧材料為形狀記憶合金材料，提供穩(wěn)定的阻尼力，達(dá)到耗能的效果。
[0014]進(jìn)一步的，所述的薄壁空心球是由記憶合金制成的，具有高彈性、變形大可恢復(fù)的特點(diǎn)。
[0015]進(jìn)一步的，所述剛性吊桿及質(zhì)量球的中心均位于鋼筒的豎向中心線(xiàn)上，且所述質(zhì)量球可沿任意方向擺動(dòng)。
[0016]進(jìn)一步的，所述粘彈性材料層的材質(zhì)為橡膠、硅膠、乳膠或環(huán)氧樹(shù)脂。
[0017]進(jìn)一步的，所述懸掛質(zhì)量擺的頻率由質(zhì)量球的質(zhì)量與剛性吊桿的長(zhǎng)度控制。
[0018]進(jìn)一步的，所述內(nèi)外鋼筒間的螺紋需均勻涂抹潤(rùn)滑油，減少摩擦阻力，可以保證內(nèi)部鋼筒的轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0019]使用時(shí)，本實(shí)用新型應(yīng)當(dāng)固定于結(jié)構(gòu)易發(fā)生扭轉(zhuǎn)破壞的位置。通過(guò)法蘭板與結(jié)構(gòu)或構(gòu)件進(jìn)行連接，當(dāng)結(jié)構(gòu)發(fā)生扭轉(zhuǎn)時(shí)，內(nèi)部鋼筒通過(guò)接觸的螺紋在外部鋼筒內(nèi)部轉(zhuǎn)動(dòng)，擠壓上部或下部的薄壁記憶合金空心球，空心球的自復(fù)位能力能夠抵抗結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)，同時(shí)形狀記憶合金耗能彈簧伸長(zhǎng)或縮短，提供穩(wěn)定的阻尼力，起到耗散能量的作用。內(nèi)部鋼筒中剛性吊桿的下端連接質(zhì)量球，萬(wàn)向鉸允許剛性桿沿著任意方向運(yùn)動(dòng)，剛性吊桿和質(zhì)量塊組成了一個(gè)懸掛質(zhì)量擺，通過(guò)質(zhì)量球的擺動(dòng)和碰撞，減小所在結(jié)構(gòu)水平方向上的振動(dòng)響應(yīng)，達(dá)到耗能減振的效果可以通過(guò)調(diào)節(jié)剛性吊桿的長(zhǎng)度、彈簧的剛度或者質(zhì)量塊的質(zhì)量來(lái)保證減振器的頻率于結(jié)構(gòu)的固有頻率保持一致，達(dá)到最優(yōu)的減振效果。
[0020]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0021 ]該減振裝置可以對(duì)結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)進(jìn)行有效的控制，很大程度上減少扭轉(zhuǎn)對(duì)結(jié)構(gòu)造成的損傷，除此之外，裝置內(nèi)部鋼筒中由于萬(wàn)向鉸的存在保證了擺球水平向的任意擺動(dòng)，能夠?qū)ㄖ锼较虻恼駝?dòng)進(jìn)行控制，減小結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載或地震作用下水平向的振動(dòng)反應(yīng)，起到調(diào)頻減振的作用，保證強(qiáng)風(fēng)強(qiáng)震作用下建筑物的安全性。該減振裝置中形狀記憶合金高彈性高阻尼的特點(diǎn)以及質(zhì)量球與筒壁的碰撞，均可以有效地耗散能量，提高減振及扭轉(zhuǎn)控制的效果。該減振裝置構(gòu)造簡(jiǎn)單、加工方便、耐久性耐腐蝕性強(qiáng)、性?xún)r(jià)比高、便于安裝。
【附圖說(shuō)明】
[0022]為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0023]圖1是一種多維抗扭轉(zhuǎn)減振器的主視圖示意圖。
[0024]圖2是一種多維抗扭轉(zhuǎn)減振器的A-A剖面圖示意圖。
[0025]圖中:I萬(wàn)向鉸，2剛性吊桿，3粘彈性材料層，4質(zhì)量球，5內(nèi)部鋼筒，6外部鋼筒，7薄壁記憶合金空心球，8形狀記憶合金耗能彈簧，9螺紋，10上部法蘭板，11下部法蘭板，12螺栓孔，13剛性連接桿。
【具體實(shí)施方式】
[0026]以下結(jié)合技術(shù)方案和附圖詳細(xì)敘述本實(shí)用新型的實(shí)施方式。
[0027]本實(shí)用新型提出的一種多維抗扭轉(zhuǎn)減振器如圖1，圖2所示，該裝置是由懸掛質(zhì)量擺和形狀記憶合金空心球共同組成，與傳統(tǒng)的振動(dòng)控制裝置相比，本實(shí)用新型在減小結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)的基礎(chǔ)上，對(duì)結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)進(jìn)行有效控制，在很大程度上減少扭轉(zhuǎn)對(duì)結(jié)構(gòu)造成的損傷，同時(shí)保證強(qiáng)風(fēng)強(qiáng)震作用下建筑物的安全性。此外，本實(shí)用新型中使用的形狀記憶合金是集感知與驅(qū)動(dòng)于一體的一種具有特殊新型功能的智能材料。與其他材料相比，它具有形狀記憶效應(yīng)和高效阻尼性能，能夠克服傳統(tǒng)材料耐久性耐腐蝕性差的特點(diǎn)，使用周期長(zhǎng)。
[0028]本實(shí)用新型的具體結(jié)構(gòu)如下:
[0029]多維抗扭轉(zhuǎn)減振器，包括外部鋼筒6和內(nèi)部鋼筒5，外部鋼筒6通過(guò)內(nèi)壁螺紋9與內(nèi)部鋼筒接觸，螺紋處應(yīng)刷涂適量的潤(rùn)滑油，保證內(nèi)部圓筒的轉(zhuǎn)動(dòng)不受影響。內(nèi)部鋼筒5通過(guò)剛性連接桿與上部法蘭板10相連，剛性連接桿13焊接在上部法蘭板及內(nèi)部鋼筒5上，與外部鋼筒空隙處均勻設(shè)置4根形狀記憶合金耗能彈簧8。下部法蘭板11焊接在外部鋼筒6底部。內(nèi)部鋼筒5內(nèi)設(shè)置水平向的懸掛質(zhì)量擺，懸掛質(zhì)量擺，由一個(gè)萬(wàn)向鉸1、一根剛性吊桿2，質(zhì)量球4組成；
[0030]其中萬(wàn)向鉸I焊接于內(nèi)部鋼筒頂部中心，剛性吊桿2的上端與萬(wàn)向鉸通過(guò)銷(xiāo)栓連接，下端通過(guò)焊接固定質(zhì)量球4，其擺動(dòng)頻率盡可能接近被控結(jié)構(gòu)的主頻率，質(zhì)量球4外側(cè)貼附粘彈性材料層3，粘彈性材料僅布置在質(zhì)量球表面，以降低造價(jià)。剛性吊桿2和質(zhì)量球4能沿任意方向擺動(dòng)，并可以與內(nèi)部鋼筒側(cè)壁發(fā)生碰撞，達(dá)到調(diào)頻減振的效果。
[0031 ]薄壁記憶合金空心球7均勻分布在內(nèi)、外鋼筒之間，起到耗能復(fù)位的作用。
[0032]上部法蘭板10與下部法蘭板11上均對(duì)稱(chēng)分布8個(gè)螺栓孔，便于與控制結(jié)構(gòu)連接。[0033 ]該減振裝置可以對(duì)結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)進(jìn)行有效的控制，很大程度上減少扭轉(zhuǎn)對(duì)結(jié)構(gòu)造成的損傷，除此之外，裝置可減小結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載或地震作用下水平向的振動(dòng)反應(yīng)，保證強(qiáng)風(fēng)強(qiáng)震作用下建筑物的安全性。該減振裝置中形狀記憶合金高彈性高阻尼的特點(diǎn)以及質(zhì)量球與筒壁的碰撞，均可以有效地耗散能量，提高減振及扭轉(zhuǎn)控制的效果。該減振裝置構(gòu)造簡(jiǎn)單、加工方便、耐久性耐腐蝕性強(qiáng)、性?xún)r(jià)比高、便于安裝。
[0034]具體的使用方法如下:
[0035]使用時(shí)，本實(shí)用新型應(yīng)當(dāng)固定于結(jié)構(gòu)易發(fā)生扭轉(zhuǎn)破壞的位置。通過(guò)法蘭板與結(jié)構(gòu)或構(gòu)件進(jìn)行連接，當(dāng)結(jié)構(gòu)發(fā)生扭轉(zhuǎn)時(shí)，內(nèi)部鋼筒通過(guò)接觸的螺紋在外部鋼筒內(nèi)部轉(zhuǎn)動(dòng)，擠壓上部或下部的薄壁記憶合金空心球，空心球的自復(fù)位能力能夠抵抗結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)，同時(shí)形狀記憶合金耗能彈簧伸長(zhǎng)或縮短，提供穩(wěn)定的阻尼力，起到耗散能量的作用。內(nèi)部鋼筒中剛性吊桿的下端連接質(zhì)量球，萬(wàn)向鉸允許剛性吊桿沿著任意方向運(yùn)動(dòng)，剛性吊桿和質(zhì)量塊組成了一個(gè)懸掛質(zhì)量擺，通過(guò)質(zhì)量球的擺動(dòng)和碰撞，減小所在結(jié)構(gòu)水平方向上的振動(dòng)響應(yīng)，達(dá)到耗能減振的效果可以通過(guò)調(diào)節(jié)剛性吊桿的長(zhǎng)度、彈簧的剛度或者質(zhì)量塊的質(zhì)量來(lái)保證減振器的頻率于結(jié)構(gòu)的固有頻率保持一致，達(dá)到最優(yōu)的減振效果。
[0036]本專(zhuān)利的上述實(shí)施方案并不是對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限定，本專(zhuān)利的實(shí)施方式不限于此，凡此種種根據(jù)本專(zhuān)利的上述內(nèi)容，按照本領(lǐng)域的普通技術(shù)知識(shí)和慣用手段，在不脫離本專(zhuān)利上述基本技術(shù)思想前提下，對(duì)本專(zhuān)利上述結(jié)構(gòu)做出的其它多種形式的修改、替換或變更，均應(yīng)落在本專(zhuān)利的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種多維抗扭轉(zhuǎn)減振器，其特征在于，包括套裝在一起且能互相轉(zhuǎn)動(dòng)的內(nèi)部鋼筒和外部鋼筒，所述內(nèi)部鋼筒內(nèi)的頂部連接一個(gè)垂直向下的剛性吊桿，剛性吊桿的底部連接一個(gè)質(zhì)量球，內(nèi)部鋼筒箱體頂部連接一個(gè)垂直向上且穿過(guò)外部鋼筒的剛性連接桿，剛性連接桿與一個(gè)水平設(shè)置的上部法蘭板相連，在剛性連接桿與外部鋼筒之間通過(guò)彈性元件相連，外部鋼筒的底部與下部法蘭板相連，且在所述的外部鋼筒底部及頂部與內(nèi)部鋼筒之間的部位均放置數(shù)個(gè)空心球。2.如權(quán)利要求1所述的多維抗扭轉(zhuǎn)減振器，其特征在于，所述的內(nèi)部鋼筒和外部鋼筒之間通過(guò)螺紋配合實(shí)現(xiàn)相互轉(zhuǎn)動(dòng)。3.如權(quán)利要求1所述的多維抗扭轉(zhuǎn)減振器，其特征在于，所述的質(zhì)量球和剛性吊桿設(shè)置在內(nèi)部鋼筒中部，剛性吊桿上端與固定在內(nèi)部鋼筒上面的萬(wàn)向鉸相連，下端與質(zhì)量球固定連接，且剛性吊桿及質(zhì)量球的中心均位于鋼筒的豎向中心線(xiàn)上，質(zhì)量球可沿任意方向擺動(dòng)，并與側(cè)壁發(fā)生碰撞來(lái)能耗。4.如權(quán)利要求1所述的多維抗扭轉(zhuǎn)減振器，其特征在于，所述質(zhì)量球外部貼附一層粘彈材料層。5.如權(quán)利要求4所述的多維抗扭轉(zhuǎn)減振器，其特征在于，所述粘彈性材料層的材質(zhì)為橡膠、硅膠、乳膠或環(huán)氧樹(shù)脂。6.如權(quán)利要求1所述的多維抗扭轉(zhuǎn)減振器，其特征在于，所述的彈性元件為彈簧，彈簧材料為形狀記憶合金材料。7.如權(quán)利要求1所述的多維抗扭轉(zhuǎn)減振器，其特征在于，所述的空心球是由記憶合金制成的。8.如權(quán)利要求1所述的多維抗扭轉(zhuǎn)減振器，其特征在于，所述內(nèi)、外鋼筒間的螺紋均勻涂抹用于減少摩擦阻力的潤(rùn)滑油，保證內(nèi)部鋼筒的轉(zhuǎn)動(dòng)。9.如權(quán)利要求1所述的多維抗扭轉(zhuǎn)減振器，其特征在于，所述的上、下法蘭板上設(shè)有對(duì)稱(chēng)均勻分布的螺栓孔，用于與控制結(jié)構(gòu)連接。
【文檔編號(hào)】E04B1/98GK205421587SQ201620171790
【公開(kāi)日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2016年3月7日
【發(fā)明人】田利, 蓋霞
【申請(qǐng)人】山東大學(xué)