[发明专利]粘弹性多维减振器

说明书

技术领域

本发明属于海洋工程结构和土木工程结构减振技术领域，涉及到导管架式海洋平台、高层建筑及相关结构使用上层连接钢板、粘弹性材料、下层连接钢板和定位辅助构件组成的减振器的设计。

背景技术

随着社会经济的发展，人类对海底矿藏资源的需求也越来越大，近海区域能源的开发已不能满足人类的需求，用于石油天然气开发的海洋平台结构向着更高更柔的趋势发展。对于这类结构物，尽管强度和刚度比较容易满足设计要求，但其水平振动的频率与环境荷载的主频率范围很接近，波浪荷载、风荷载、地震作用等环境荷载作用下这类结构会产生较大的振动变形，会对平台上的工作人员造成恐慌甚至导致结构的破坏，影响结构的正常使用。同样，高层建筑及其他工程结构也存在这样类似的问题。由于结构振动控制技术在工程中不断地得到应用，因此针对导管架式海洋平台及高层建筑的振动问题寻找适当的控制方法是非常有意义的。

粘弹性阻尼器(Viscoelastic Damper，简称VED)是一种经典的减振控制装置，它是由连接钢板和粘弹性材料所组成的振动系统。当它安装在结构上时，结构的变形通过连接钢板传递到粘弹性材料上，通过粘弹性材料的剪切变形来耗散结构的振动能量，从而达到减小结构反应的目的。

但是，传统的粘弹性阻尼器设计均需要安装到结构中梁柱构成的框架内部，这种设计和安装方式可以有效地控制结构某一方向的振动。然而结构振动的本质是多维的，环境荷载作用下，结构会不可避免地在两个水平和扭转方向发生振动。为了确保粘弹性阻尼器对结构振动控制的可靠性，通常需要在结构两主轴方向同时设置粘弹性阻尼器，从而大大增加了结构控制的成本。

发明内容

本发明的目的是为导管架式海洋平台、高层建筑及相关结构提供一种减振控制装置，解决这些结构在环境荷载作用下的多维振动问题。

本发明的技术方案是粘弹性材料采用硫化的方式与上层连接钢板5和下层连接钢板3粘结，且上下层连接钢板成十字形布置，上层连接钢板5通过定位辅助装置1与结构上层梁构件固定，下层连接钢板3通过结构支撑与结构下层梁构件固定，从而确保粘弹性材料层与结构层之间保持水平，可以在粘弹性材料层所在平面上发生两水平方向的平动和扭转变形。上层连接钢板5的弧形突起设置，可以确保粘弹性材料仅发生粘弹性材料层4所在平面内的变形，防止粘弹性材料发生粘弹性材料层4平面外的拉断。

本发明的效果和益处是粘弹性多维减振装置对结构两水平方向的振动均能起到控制作用，在增强结构安全性的同时，可以大幅度地降低阻尼器的使用成本。可适用于导管架式海洋平台、高层建筑及相关结构，能够产生巨大的经济效益和社会效益。

附图说明

附图1是粘弹性多维减振器立面结构示意图。

图中：1定位辅助装置，2螺栓，3下层连接钢板，4粘弹性材料层，5上层连接钢板，6螺栓孔，7结构支撑。

附图2是定位辅助装置立面结构示意图。

附图3是减振器主体构件立面结构示意图。

附图4是定位辅助装置平面结构示意图。

附图5是减振器主体构件平面结构示意图。

具体实施方式

以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的最佳实施方式。

本发明提出的粘弹性多维减振器如图1-图5所示。每个减振器由减振器主体和定位辅助装置1组成，减振器主体由上层连接钢板5、粘弹性材料层4和下层连接钢板3构成。减振器安装在平台甲板或结构楼层的边梁上。具体做法是先在定位辅助装置1上开设4个贯穿光滑孔和4个带有内螺纹的凹槽孔，并在上层连接钢板5和下层连接钢板3上分别开设4个贯穿光滑螺栓孔6。然后将上层连接钢板5、粘弹性材料层4和下层连接钢板3用硫化的方法固结在一起。用螺栓2将定位辅助装置1与平台甲板或结构楼层的边梁连接，同样用螺栓2将减振器主体与结构支撑7相连。最后用螺栓2由下往上穿过上层连接钢板5中预先开设的螺栓孔6，并与连接辅助装置中预先开设的带有内螺纹的凹槽孔接合，利用螺纹锁紧使得上层连接钢板5中的弧形凸起与连接辅助装置1中的弧形凹陷刚好接触。

定位辅助装置1中的弧形部分与上层连接钢板5中的弧形部分的半径应保持相同，并确保定位辅助装置1中的弧长小于上层连接钢板5中的弧长，即定位辅助装置1与上层连接钢板5接合后构件间的水平部分留有一定的空隙，(参见图1)，使得结构在发生少量弯曲变形时粘弹性材料始终发生平面内的剪切变形；上层连接钢板5中的预留螺栓孔6的直径比螺栓2的直径大1-2mm。