[发明专利]一种可分级耗能的空间三维变形减震器

说明书

一种可分级耗能的空间三维变形减震器，属于土木工程结构消能减震领域。包括外钢架、弧形钢环、内钢架、弧形钢板、黏弹性层和钢板层。其特征在于：外钢架和内钢架间的黏弹性层可沿X方向进行剪切变形；两个内钢架间的黏弹性层可在Y、Z方向上进行剪切变形；弧形钢环为软钢，其两端与外钢架固定连接，可实现沿X方向的弯扭塑性变形；弧形钢板为软钢，其两端与内钢架固定连接，可实现沿Y、Z方向的弯曲塑性变形；在软钢达到屈服位移前，对应的三维变形分量上为黏弹性耗能，软钢达到屈服位移后，软钢和黏弹性共同耗能；本发明在空间三个坐标分量上均可实现分级耗能，耗能稳定充分，构造简单，易于制作，安装便捷。

技术领域

本发明涉及土木工程结构消能减震技术领域，特别是涉及一种可分级耗能的空间三维变形减震器。

背景技术

目前研发的土木工程结构所用的阻尼器主要是以一维轴线方向变形为主，少量开发了可进行二维平面变形耗能的阻尼器，如申请号为CN200810228847.X的黏弹性多维减震器，是通过黏弹性所在的平面进行剪切变形耗能，而平面外方向被锁定，不能实现空间三个坐标方向的变形耗能。同时，黏弹性受环境温度影响大，剪切变形能力有限，大位移下的耗能能力不足。因此，仅仅采用黏弹性阻尼器进行耗能是不充分的。

申请号为201621300648.1的专利通过内外两个半圆形软钢提供分级耗能，内半圆先屈服，外半圆后屈服，均为金属屈服耗能，但是，当内半圆在小位移下达不到屈服时，仍旧不能耗能，即达不到全位移量程范围耗能。同时，此阻尼器仅用在连梁跨中或框架层间，未考虑空间三个坐标方向的变形耗能。

申请号为201910539270.2的专利是通过摩擦消能组件和金属环构件实现耗能，主要用在连梁跨中，由于垂直摩擦消能平面的方向被高强螺栓固定，以及摩擦消能组件与框架组件被高强螺栓固定，此阻尼器不能在垂直摩擦消能平面的方向进行变形耗能。

申请号为CN201610922958.5的专利用在连梁中，在连梁的剪切方向实现小位移的黏弹性耗能和大位移的软钢塑性耗能，但是此专利中的连梁消能器仅是将o形软钢消能器和黏弹性阻尼器简单的并联在一起，仅仅具有一维方向的相对剪切变形，其余空间两个方向均被锁定，不能进行变形耗能。

综上可见，现有的阻尼器无法同时满足在空间三个坐标方向上均具有黏弹性和软钢组合的分级耗能特性。为适应复杂空间三维地震动特点，应开发具有空间分级耗能特性的减震器。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种可分级耗能的空间三维变形减震器，该减震器在空间三个坐标方向均可提供黏弹性层的剪切变形耗能，同时，设置了弧形钢板和弧形钢环，弧形钢板可实现平面两个坐标方向上的弯曲塑性变形，弧形钢环可实现垂直于弧形钢板运动平面的弯扭塑性变形。在软钢未屈服的小位移变形时，为第一级，由黏弹性材料提供耗能；在位移变形达到软钢屈服后，为第二级，由黏弹性材料和软钢共同提供耗能，耗能可覆盖全位移设计量程。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种可分级耗能的空间三维变形减震器，所述减震器包括：外钢架1、弧形钢环2、内钢架3、弧形钢板4、黏弹性层5、钢板层6，所述外钢架1包含伸出的弧形钢带101，所述内钢架3包含外伸钢板、弧形挑板301、键槽302，所述外伸钢板包括内贴板303、夹层板304、外贴板305，夹层板304厚度小于外贴板305和内贴板303，两个内钢架3的外伸钢板对接插入一定深度，并沿插入方向预留位移设计量程所需要的距离，同时交错布置；一个内钢架3的外贴板305与另一个内钢架3的内贴板303在接触面上相互贴合，且在接触面上具有磁性，可相互吸附；一个内钢架3的内贴板303与另一个内钢架3的夹层板304间设置黏弹性层5；一个内钢架3的夹层板304与另一个内钢架3的夹层板304间设置黏弹性层5；所述黏弹性层5在与厚度方向垂直的平面尺寸上不超出两侧外伸钢板范围，且每个黏弹性层5固定在两侧的外伸钢板上；两个成对布置的内钢架3可在与外伸钢板厚度方向垂直的平面上进行相对位移运动，以实现两个内钢架3间的黏弹性层5的平面剪切变形。