申请/专利权人：哈尔滨工业大学

申请日：2019-07-31

公开（公告）日：2024-06-21

公开（公告）号：CN110318480B

主分类号：E04B1/98

分类号：E04B1/98;E04H9/02

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.21#授权;2019.11.05#实质审查的生效;2019.10.11#公开

摘要：一种放大位移型拉压可恢复阻尼器，属于建筑抗震耗能技术领域。本发明解决了现有的拉压可恢复阻尼器在拉伸过程中形状记忆合金丝伸长量较小，导致阻尼器滞回耗能性差的问题，以及阻尼器耗能小，导致主体结构损伤较大的问题。第一推拉杆与第二推拉杆沿其长度方向往复滑动连接，第二推拉杆的两端部均加工有两个卡槽，四个复位条形块两两对称设置在第一推拉杆的两侧臂之间，且每个复位条形块均与所述两侧臂转动连接，挡块的两端部分别与第一推拉杆的两侧臂固接，挡块位于其相临的复位条形块的转动中心与卡槽之间，沿第一推拉杆长度方向上每两个对称设置的复位条形块的上部之间均通过形状记忆合金丝连接。

主权项：1.一种放大位移型拉压可恢复阻尼器，其特征在于：它包括第一推拉杆（1）、第二推拉杆（2）、四个复位条形块（3）及四个挡块（4），所述第一推拉杆（1）水平放置且其横截面呈U形结构，第二推拉杆（2）插设在第一推拉杆（1）的两个侧臂（1-1）之间，且第一推拉杆（1）与第二推拉杆（2）沿其长度方向往复滑动连接，第二推拉杆（2）的两端部均加工有两个卡槽（2-1），且每一端部的两个卡槽（2-1）均上下镜向设置，四个复位条形块（3）两两对称设置在第一推拉杆（1）的两侧臂（1-1）之间，且每个复位条形块（3）均与所述两侧臂（1-1）转动连接，四个复位条形块（3）的一端部一一对应设置在四个卡槽（2-1）内，每个复位条形块（3）上远离其对称设置的复位条形块（3）的一侧均设置有挡块（4），所述挡块（4）的两端部分别与第一推拉杆（1）的两侧臂（1-1）固接，且所述挡块（4）位于其相临的复位条形块（3）的转动中心与卡槽（2-1）之间，沿第一推拉杆（1）长度方向上每两个对称设置的复位条形块（3）的上部之间均通过形状记忆合金丝（5）连接，每根形状记忆合金丝（5）两端均通过夹具分别与两个复位条形块（3）连接。

全文数据：一种放大位移型拉压可恢复阻尼器技术领域本发明涉及一种放大位移型拉压可恢复阻尼器，属于建筑抗震耗能技术领域。背景技术随着建筑抗震技术的发展，地震后建筑结构的倒塌和人员伤亡数量得到了有效控制，由地震导致的直接和间接经济损失问题得到了广泛的关注。因此，建筑结构和构件的功能可恢复性成为新的研究热点。阻尼器作为减少结构的地震损伤和消耗地震能量的构件，它的功能可恢复性可以保证建筑结构在地震作用后主体结构快速恢复，达到减小经济损失的目的。现有的拉压可恢复性阻尼器大多利用形状记忆合金丝SMA丝的拉伸和恢复实现耗能，但还普遍存在以下两个问题：1、形状记忆合金丝在拉伸过程中的伸长量较小，导致阻尼器的滞回耗能性差；2、阻尼器耗能小，主体结构承受了较多的地震能量，导致主体结构损伤较大，地震后恢复效果不佳；因此，出于震后主体结构的快速恢复和减小损伤的目的，不断优化阻尼器的结构具有重要的实际意义。发明内容本发明是为了解决现有的拉压可恢复阻尼器在拉伸过程中形状记忆合金丝伸长量较小，导致阻尼器滞回耗能性差的问题，以及阻尼器耗能小，导致主体结构损伤较大的问题，进而提供了一种放大位移型拉压可恢复阻尼器。本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种放大位移型拉压可恢复阻尼器，它包括第一推拉杆、第二推拉杆、四个复位条形块及四个挡块，所述第一推拉杆水平放置且其横截面呈U形结构，第二推拉杆插设在第一推拉杆的两个侧臂之间，且第一推拉杆与第二推拉杆沿其长度方向往复滑动连接，第二推拉杆的两端部均加工有两个卡槽，且每一端部的两个卡槽均上下镜向设置，四个复位条形块两两对称设置在第一推拉杆的两侧臂之间，且每个复位条形块均与所述两侧臂转动连接，四个复位条形块的一端部一一对应设置在四个卡槽内，每个复位条形块上远离其对称设置的复位条形块的一侧均设置有挡块，所述挡块的两端部分别与第一推拉杆的两侧臂固接，且所述挡块位于其相临的复位条形块的转动中心与卡槽之间，沿第一推拉杆长度方向上每两个对称设置的复位条形块的上部之间均通过形状记忆合金丝连接。进一步地，一种放大位移型拉压可恢复阻尼器还包括两个铅块，第一推拉杆的两个侧臂上以及第二推拉杆上均开设有两个定位孔，阻尼器初始状态下，四个复位条形块均为竖直设置，第一推拉杆每个侧臂上的两个定位孔均对应与第二推拉杆上的两个定位孔正对设置，两个铅块分别依次嵌入对应位置的三个定位孔内。进一步地，第一推拉杆的每个外壁上均固设有两个盖板，且两个所述盖板分别盖设在两个铅块的端部。进一步地，第一推拉杆的两个侧臂之间通过沿其长度方向布置的若干高强度螺栓连接，第二推拉杆沿其长度方向开设有长孔，且第二推拉杆与第一推拉杆之间通过所述长孔及若干所述高强度螺栓滑动连接。进一步地，所述高强度螺栓的数量为三个。进一步地，所述第一推拉杆包括连接件、两个相互平行设置的挡板和四个竖直设置的定位杆，其中四个定位杆两两相对固设在两个挡板的两端，且连接件与两个挡板的一端分别通过两个定位杆固接为一体，连接件上开设有U形通槽，且所述U形通槽的开口端朝向两个挡板设置，每相对设置的两个定位杆上部之间，以及每相对设置的两个定位杆下部之间各转动连接有一个复位条形块，每个挡块的两端部分别对应与相对设置的两个定位杆固接。进一步地，阻尼器初始状态下，第二推拉杆与U形通槽的槽底之间存在间隙。进一步地，复位条形块通过螺栓销转动连接在第一推拉杆的两侧臂之间。本发明与现有技术相比具有以下效果：本申请的阻尼器在加、卸载过程中使形状记忆合金丝拉伸又恢复到初始状态，整个滞回过程能够消耗能量，同时利用杠杆原理使复位条形块转动时，使形状记忆合金丝的伸长量是第一推拉杆和第二推拉杆的相对位移的N倍，形状记忆合金丝伸长量的增加能够有效提高阻尼器的滞回耗能，进而实现阻尼器高耗能。本申请能够和主体结构共同消耗地震能量，减少主体结构在地震作用下的损伤，并在震后通过自身的可恢复性使主体结构恢复到初始状态，减小残余变形，保证主体结构的正常使用功能，减少经济损失。同时本申请具备放大位移的功能，能够充分发挥形状记忆合金丝的耗能和可恢复功能，提升了阻尼器的性能效果。本申请具有可恢复、高耗能和制造简单的特点。附图说明图1为本申请的立体结构示意图；图2为第一推拉杆的立体结构示意图；图3为第二推拉杆的立体结构示意图；图4为本申请的主视示意图；图5为本申请的俯视示意图；图6为本申请的侧视示意图。具体实施方式具体实施方式一：结合图1～6说明本实施方式，一种放大位移型拉压可恢复阻尼器，它包括第一推拉杆1、第二推拉杆2、四个复位条形块3及四个挡块4，所述第一推拉杆1水平放置且其横截面呈U形结构，第二推拉杆2插设在第一推拉杆1的两个侧臂1-1之间，且第一推拉杆1与第二推拉杆2沿其长度方向往复滑动连接，第二推拉杆2的两端部均加工有两个卡槽2-1，且每一端部的两个卡槽2-1均上下镜向设置，四个复位条形块3两两对称设置在第一推拉杆1的两侧臂1-1之间，且每个复位条形块3均与所述两侧臂1-1转动连接，四个复位条形块3的一端部一一对应设置在四个卡槽2-1内，每个复位条形块3上远离其对称设置的复位条形块3的一侧均设置有挡块4，所述挡块4的两端部分别与第一推拉杆1的两侧臂1-1固接，且所述挡块4位于其相临的复位条形块3的转动中心与卡槽2-1之间，沿第一推拉杆1长度方向上每两个对称设置的复位条形块3的上部之间均通过形状记忆合金丝5连接。沿第一推拉杆1长度方向上每两个对称设置的复位条形块3之间设置的形状记忆合金丝5数量为一根或两根，根据实际需要还可以设置其它合适数量的形状记忆合金丝。本申请中的形状记忆合金丝5即SMA丝，是一种新型的智能材料，具有形状记忆效应、超弹性和高阻尼的特点，在土木工程中的振动控制领域得到广泛应用。SMA丝的超弹性是指在外力作用下发生变形变形范围不超过其可恢复的范围，形状记忆合金丝5拉伸可恢复范围一般为6％～8％，外力卸载后，SMA丝可恢复到原来的状态拉伸后可恢复到原来的长度。每根SMA丝两端均通过夹具分别与两个复位条形块3连接。本申请的阻尼器为单方向拉压可恢复阻尼器，其主要用于主体结构中能产生相对位移的部位上，如梁柱节点、斜撑等。本申请的阻尼器在加、卸载过程中使形状记忆合金丝5拉伸又恢复到初始状态，整个滞回过程能够消耗能量，同时利用杠杆原理使复位条形块3转动时，形状记忆合金丝5的伸长量是第一推拉杆和第二推拉杆的相对位移的N倍，根据实际需要，N一般取值范围为1.5～3。形状记忆合金丝5的伸长量的增加能够有效提高阻尼器的滞回耗能，进而实现阻尼器高耗能。本申请能够和主体结构共同消耗地震能量，减少主体结构在地震作用下的损伤，并在震后通过自身的可恢复性使主体结构恢复到初始状态，减小残余变形，保证主体结构的正常使用功能，减少经济损失。同时本申请具备放大位移的功能，能够充分发挥形状记忆合金丝5的耗能和可恢复功能，提升了阻尼器的性能效果。本申请具有可恢复、高耗能和制造简单的特点。一种放大位移型拉压可恢复阻尼器还包括两个铅块6，第一推拉杆1的两个侧臂1-1上以及第二推拉杆2上均开设有两个定位孔7，阻尼器初始状态下，四个复位条形块3均为竖直设置，第一推拉杆1每个侧臂1-1上的两个定位孔7均对应与第二推拉杆2上的两个定位孔7正对设置，两个铅块6分别依次嵌入对应位置的三个定位孔7内。通过设置铅块6进一步增加阻尼器的耗能。当主体结构振动时，两个推拉杆之间的相对位移使铅块6来回剪切，产生耗能效果。振动结束后，由于SMA丝良好的自恢复能力，使得阻尼器恢复原始状态，从而达到自恢复的功能。第一推拉杆1的每个外壁上均固设有两个盖板8，且两个所述盖板8分别盖设在两个铅块6的端部。通过设置盖板8将铅块6锁定在定位孔7内，保证阻尼器工作时铅块6能够正常剪切。盖板8通过四个螺栓固定在第一推拉杆上。第一推拉杆1的两个侧臂1-1之间通过沿其长度方向布置的若干高强度螺栓9连接，第二推拉杆2沿其长度方向开设有长孔2-2，且第二推拉杆2与第一推拉杆1之间通过所述长孔2-2及若干所述高强度螺栓9滑动连接。通过设置长孔2-2保证两个推拉杆之间的相互位移。所述高强度螺栓9的数量为三个。所述第一推拉杆1包括连接件1-2、两个相互平行设置的挡板1-3和四个竖直设置的定位杆1-4，其中四个定位杆1-4两两相对固设在两个挡板1-3的两端，且连接件1-2与两个挡板1-3的一端分别通过两个定位杆1-4固接为一体，连接件1-2上开设有U形通槽1-21，且所述U形通槽1-21的开口端朝向两个挡板1-3设置，每相对设置的两个定位杆1-4上部之间，以及每相对设置的两个定位杆1-4下部之间各转动连接有一个复位条形块3，每个挡块4的两端部分别对应与相对设置的两个定位杆1-4固接。两个挡板1-3的一端同时与连接件1-2固接为一体，形成U型结构，挡板1-3及固接在其两端的两个定位杆1-4组成前述第一推拉杆1的侧臂1-1。挡板1-3用于实现与第二推拉杆2之间的连接，定位杆1-4用于实现复位条形块3的定位，如此设计，有效降低第一推拉杆1的生产成本。阻尼器初始状态下，第二推拉杆2与U形通槽1-21的槽底之间存在间隙。在第二推拉杆2向左移动时，保证其具有一定的行程，保证能够实现两个推拉杆的相对位移。复位条形块3通过螺栓销10转动连接在第一推拉杆1的两侧臂1-1之间。工作原理：拉伸动作：以附图中的所示的方向为例，将第一推拉杆1固定，对阻尼器进行加载使第二推拉杆2向外拉伸即向右拉伸，第二推拉杆2上左侧的卡槽2-1内壁带动左侧的两个复位条形块3向外翻转，此时复位条形块3的下端向右移动，上端向左移动，形状记忆合金丝5被拉伸；形状记忆合金丝5的拉力使右侧的两个复位条形块3有向内翻转的趋势，通过右侧的两个挡块4防止右侧的两个复位条形块3向内旋转。卸载后形状记忆合金丝5由于其可恢复的能力将第二推拉杆2左端的复位条形块3拉回到初始状态。压缩动作即将第一推拉杆1固定，对阻尼器加载使第二推拉杆2向左移动，其工作原理与拉伸动作的工作原理类似。阻尼器工作时，可一个推拉杆固定，另一个推拉杆移动，也可两个推拉杆相对移动。

权利要求：1.一种放大位移型拉压可恢复阻尼器，其特征在于：它包括第一推拉杆1、第二推拉杆2、四个复位条形块3及四个挡块4，所述第一推拉杆1水平放置且其横截面呈U形结构，第二推拉杆2插设在第一推拉杆1的两个侧臂1-1之间，且第一推拉杆1与第二推拉杆2沿其长度方向往复滑动连接，第二推拉杆2的两端部均加工有两个卡槽2-1，且每一端部的两个卡槽2-1均上下镜向设置，四个复位条形块3两两对称设置在第一推拉杆1的两侧臂1-1之间，且每个复位条形块3均与所述两侧臂1-1转动连接，四个复位条形块3的一端部一一对应设置在四个卡槽2-1内，每个复位条形块3上远离其对称设置的复位条形块3的一侧均设置有挡块4，所述挡块4的两端部分别与第一推拉杆1的两侧臂1-1固接，且所述挡块4位于其相临的复位条形块3的转动中心与卡槽2-1之间，沿第一推拉杆1长度方向上每两个对称设置的复位条形块3的上部之间均通过形状记忆合金丝5连接。2.根据权利要求1所述的一种放大位移型拉压可恢复阻尼器，其特征在于：一种放大位移型拉压可恢复阻尼器还包括两个铅块6，第一推拉杆1的两个侧臂1-1上以及第二推拉杆2上均开设有两个定位孔7，阻尼器初始状态下，四个复位条形块3均为竖直设置，第一推拉杆1每个侧臂1-1上的两个定位孔7均对应与第二推拉杆2上的两个定位孔7正对设置，两个铅块6分别依次嵌入对应位置的三个定位孔7内。3.根据权利要求2所述的一种放大位移型拉压可恢复阻尼器，其特征在于：第一推拉杆1的每个外壁上均固设有两个盖板8，且两个所述盖板8分别盖设在两个铅块6的端部。4.根据权利要求1、2或3所述的一种放大位移型拉压可恢复阻尼器，其特征在于：第一推拉杆1的两个侧臂1-1之间通过沿其长度方向布置的若干高强度螺栓9连接，第二推拉杆2沿其长度方向开设有长孔2-2，且第二推拉杆2与第一推拉杆1之间通过所述长孔2-2及若干所述高强度螺栓9滑动连接。5.根据权利要求4所述的一种放大位移型拉压可恢复阻尼器，其特征在于：所述高强度螺栓9的数量为三个。6.根据权利要求1、2、3或5所述的一种放大位移型拉压可恢复阻尼器，其特征在于：所述第一推拉杆1包括连接件1-2、两个相互平行设置的挡板1-3和四个竖直设置的定位杆1-4，其中四个定位杆1-4两两相对固设在两个挡板1-3的两端，且连接件1-2与两个挡板1-3的一端分别通过两个定位杆1-4固接为一体，连接件1-2上开设有U形通槽1-21，且所述U形通槽1-21的开口端朝向两个挡板1-3设置，每相对设置的两个定位杆1-4上部之间，以及每相对设置的两个定位杆1-4下部之间各转动连接有一个复位条形块3，每个挡块4的两端部分别对应与相对设置的两个定位杆1-4固接。7.根据权利要求6所述的一种放大位移型拉压可恢复阻尼器，其特征在于：阻尼器初始状态下，第二推拉杆2与U形通槽1-21的槽底之间存在间隙。8.根据权利要求1、2、3、5或7所述的一种放大位移型拉压可恢复阻尼器，其特征在于：复位条形块3通过螺栓销10转动连接在第一推拉杆1的两侧臂1-1之间。

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