[发明专利]一种装配式可多级耗能减振的轻质金属阻尼器

说明书

本发明公开了一种装配式可多级耗能减振的轻质金属阻尼器，属于土木工程结构耗能减振技术领域。其包括从上至下依次固连的上部的连接端上盘、上部的外部传导轴、上部的连接端中盘、连接端下盘、内部传导轴，以及从上至下依次固连的黏弹性材料护筒、下部的连接端中盘、下部的外部传导轴、下部的连接端上盘；内部传导轴的下部位于黏弹性材料护筒中；内部传导轴上部套有多个位于连接端下盘和黏弹性材料护筒间的柔性储能弹簧；黏弹性材料护筒为刚性材料，内壁附着有振动时与内部传导轴侧面接触的黏弹性材料层；黏弹性材料护筒内在内部传导轴下方设有橡胶缓冲垫和刚性限位弹簧。本发明节省资源与减振成本，可快速化施工、安全维护便捷、使用寿命长。

技术领域

本发明属于土木工程结构耗能减振技术领域，更具体地，涉及一种装配式可多级耗能减振的轻质金属阻尼器。

背景技术

随着防灾减灾事业的不断发展，耗能减振技术日益得到土木工程结构设计人员及科研工作者的关注。结构传统的设计理念与设计方法完全依靠结构构件自身的强度和塑性变形能力来抵御地震作用、风荷载、冲击荷载等外界作用荷载。但是对于耗能减振结构，通过附加耗能减振装置与原结构组成新的结构体系，附加耗能减振装置能够通过自身的特性大量地消耗外界输入的能量，使得原结构承受的外界荷载作用显著减小，从而减轻原结构的损伤破坏。为此，国内外的土木工程结构设计人员以及科研工作者提出了一系列的耗能减振构件，例如黏滞阻尼器、粘弹性阻尼器、调谐质量阻尼器、调谐液体阻尼器、摩擦阻尼器、金属阻尼器等。在这些耗能减振构件中，金属阻尼器由于制造加工相对简单、成本相对较低、原材料来源广泛、以及耗能减振效果显著等优势，被相关学者以及设计人员所青睐。然而，当金属阻尼器遭受地震作用、风荷载作用之后，往往会发生断裂损伤，这使得金属阻尼器的耗能性能较低，使用寿命缩短，如果替换整个金属阻尼器，往往会造成不必要的资源浪费与成本开支。不仅如此，传统金属阻尼器重量一般很大，给施工安装带来不便，而且传统金属阻尼器只能通过自身的塑性应变来消耗外界能量，对于不同强度的地震作用或者风荷载作用，不能够做到自适应多级耗能减振的效果。

因此，寻找一种装配式的，轻质的，施工操作简单的，可替换耗能部件以及多级耗能减振的新型金属阻尼器已成为土木工程领域亟待解决的关键技术问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种装配式可多级耗能减振的轻质金属阻尼器，其目的在于，通过不同材料的耗能属性、不同构件的力学特性的组合来满足工程的实际需求，获得一种装配式的，轻质的，施工操作简单的，可替换耗能部件以及多级耗能减振的新型金属阻尼器。

为了实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种装配式可多级耗能减振的轻质金属阻尼器，用于安装在主结构中相对运动位移较大、易发生损伤破坏以及需要保护的部位，形成主结构的附属构件，包括按照如下顺序从上至下依次固连的上部的连接端上盘、上部的外部传导轴、上部的连接端中盘、连接端下盘、内部传导轴，以及按照如下顺序从上至下依次固连的黏弹性材料护筒、下部的连接端中盘、下部的外部传导轴、下部的连接端上盘；

内部传导轴的下部位于黏弹性材料护筒中；内部传导轴上部套有多个柔性储能弹簧，各柔性储能弹簧上端接触连接端下盘的下端面，下端接触黏弹性材料护筒的上端面；黏弹性材料护筒为刚性材料，其内壁附着有振动时与内部传导轴侧面接触的黏弹性材料层；黏弹性材料护筒内在内部传导轴下方，从上至下依次设置有橡胶缓冲垫和刚性限位弹簧，其中，内部传导轴与橡胶缓冲垫之间具有一间距。

进一步地，内部传导轴与黏弹性材料层挤压接触，保证内部传导轴与黏弹性材料存在预压力；黏弹性材料层在黏弹性材料护筒的内壁局部覆盖或全覆盖设置；上部的连接端中盘和下部的连接端中盘之间可拆卸地固定连接多个可替换耗能构件。

进一步地，内部传导轴侧面设置有流线型凸凹面，优选地，内部传导轴外直径在0.01m~0.05m，黏弹性材料护筒的外直径在0.05m~0.2m。