一种转角阻尼器及其安装方法
【专利说明】一种转角阻尼器及其安装方法
[0001]本发明涉及土木工程领域，结构振动控制领域，尤其涉及一种阻尼材料转角阻尼器。
【背景技术】
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[0002]目前在结构振动控制领域，被动消能减振技术已经相对成熟，有多种性能优良的阻尼器已经被广泛地投入到实际工程中，其振动控制效果经过多次的地震考验，被认为是显著有效的。
[0003]近几年铰接连接的方式被大量应用到新建建筑当中，以铰接方式连接的节点可以释放节点的弯矩，在某些构造中具有独特的优势。但是，铰接连接方式还没有专用的消能减震装置及方法，这也包括应用铰接连接方式的摇摆自复位构件。
[0004]目前大量应用铰接连接的建筑，大都沿用几种传统的常见阻尼器，如摩擦阻尼器、粘滞阻尼器、防屈曲支撑、金属阻尼器等，这些阻尼器大多为直线拉压型，常被以斜撑的形式安装在建筑结构的楼层之间或相邻梁、柱的对角节点处；然而，直线拉压型阻尼器两端需要有效的相对位移，阻尼器才能发挥最佳的振动控制效果，对于某些整体刚度较大的建筑或建筑中的某个楼层，即便在强震作用下，相邻梁、柱的对角结点之间的相对位移也较小，因此在很多情况下，传统的直线拉压型阻尼器不能完全发挥其优良的耗能性能；另外，由于传统的支撑型阻尼器对建筑空间的要求较高，而在很多建筑构造情况下，有限的建筑空间无法使阻尼器正常工作或使用，即便能够安装也可能会影响到建筑物的正常使用或美观。
[0005]考虑到建筑结构铰接构造的特点，铰接点在激励作用下往往会在铰接轴两侧的连接杆之间产生有限的相对转动，具有转动角度较小，转动速度快等特点，由此可在铰接点处安装一种速度相关型的转角位移阻尼器，控制铰接连杆之间的相对转动；当体系受到激励时，阻尼器能够及时地在较小的转动位移下产生较大的阻尼力，从而减小整体结构的地震反应；另外，阻尼器体积较小，对建筑空间的要求较小，被安装在空间利用率较低的节点处，对建筑结构的影响较小，对建筑结构的正常使用功能和美观影响较小。
[0006]阻尼材料可采用同时具备粘性和弹性的速度相关型高性能阻尼材料，当阻尼材料在动力作用下发生快速的剪切变形时，阻尼材料产生的阻尼力与速度成正比，传递到材料的动能可被转化为粘弹性材料的内能耗散掉，本发明具有减振耗能效率高、布置灵活、安装便捷等诸多优点。
【发明内容】
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[0007]本发明的目的是设计一种铰接连接节点专用的转角阻尼器的构造及其安装方法，提供了一种建筑结构中铰接连接方式的阻尼减振方案。
[0008]本发明包括如下内容:
[0009]一种转角阻尼器，包括在铰接节点的一侧的凸齿的孔洞中布置内壁横截面为正八边形的轴承；所述轴承恰好嵌入所述凸齿的孔洞中，轴承外壁固定于凸齿的孔洞内；
[0010]在另一侧的凸齿上布置与所述轴承内壁横截面全等的孔洞；将两侧凸齿对接，并以横截面为正八边形的规则金属柱体为销轴连接两侧凸齿；所述销轴同时穿过所述一侧凸齿的轴承和另一侧凸齿的孔洞，且对称外伸于凸齿两侧；
[0011]凸齿两侧为相互对称的两部分，其中任意一部分包括:正八边形力矩传动部件、传动环形钢板、固定环形钢板、阻尼材料、金属外壳、轴承和固定支架；
[0012]金属外壳内部为传动环形钢板、固定环形钢板间隔排布，且阻尼材料设置传动环形钢板、固定环形钢板之间；正八边形力矩传动部件通过传动环形钢板和固定环形钢板的中心纵向穿过金属外壳。
[0013]正八边形力矩传动部件，整体为正八边形空心柱，横截面为正八边环状，中心有纵向贯穿整个部件的正八边形孔洞，内环和外环均为同心且相似的正八边形；
[0014]传动环形钢板，其内环横截面为正八边形，外环为横截面为圆形，其内环恰好能使正八边形力矩传动部件的外环穿过；
[0015]固定环形钢板，为圆环状金属板，外壁焊接于金属外壳上；
[0016]金属外壳，两端均设置有一定厚度的圆形钢板，其中一端钢板具有能恰好安装轴承的圆形孔洞，另一端钢板具有使轴承恰好嵌入钢板的空洞；中间段横截面为圆环，中心有能使传动环形钢板、固定环形钢板置入其中的圆形孔洞；
[0017]所述轴承，内壁的横截面为正八边形。
[0018]所述固定支架，延纵向布置在金属外壳的侧面上，同时与阻尼器和地面或墙体连接，以抵抗作用在阻尼器上的扭矩。
[0019]所述的转角阻尼器的安装方法，其特征在于，包括:
[0020]在铰接节点的一侧的凸齿的孔洞中布置内壁横截面为正八边形的轴承；所述轴承恰好嵌入所述凸齿的孔洞中，轴承外壁固定于凸齿的孔洞内；
[0021]在另一侧的凸齿上布置与所述轴承内壁横截面全等的孔洞；将两侧凸齿对接，并以横截面为正八边形的规则金属柱体为销轴连接两侧凸齿；所述销轴同时穿过所述一侧凸齿的轴承和另一侧凸齿的孔洞，且对称外伸于凸齿两侧；
[0022]将阻尼材料转角阻尼器的开口端分别插入外伸的销轴，当两侧凸齿发生相对转动时，凸齿带动销轴发生转动，进而带动阻尼器工作。
[0023]进一步，通过安装销轴实现所述正八边形力矩传动部件带动传动环形钢板发生转动；通过传动环形钢板的转动实现在传动环形钢板和固定环形钢板之间的阻尼材料发生剪切变形。
[0024]本发明的有益效果如下:
[0025]本发明提供的一种转角阻尼器及其安装方法，专门为建筑铰接点设计以控制两侧连杆的相对转动；阻尼器所采用的阻尼材料能在建筑结构受到振动荷载激励，铰接点发生有限转动的瞬间提供有效的阻尼力和弹性力；本发明所述一种转角阻尼器可安装在建筑空间利用率较低的铰接点处，对建筑结构的改变或影响较小，对建筑物的正常使用和美观影响较小；阻尼器的安装对建筑空间的要求较低，可安装在某些直线拉压型阻尼器难以安装的狭小或复杂结构的铰接点处；本发明所述转角阻尼器不直接被包括为建筑结构的一部分，施工时可在主体结构完工后再进行安装，类似地，也可在损坏后直接更换或维修；因此，本发明所述一种转角阻尼器具有耗能效率高，安装、布置灵活，维修、更换便捷等优点。【附图说明】:
[0026]图1为本发明所述一种阻尼材料转角阻尼器的结构示意图；
[0027]图2为本发明所述一种转角阻尼器的A-A剖面图；
[0028]图3为本发明所述一种转角阻尼器的B-B剖面图；
[0029]图4为本发明所述一种转角阻尼器的C-C剖面图；
[0030]图5为本发明所述一种转角阻尼器的D-D剖面图；
[0031]图6为本发明所述一种转角阻尼器的E-E剖面图；
[0032]图7为本发明所述某铰接点的示意图；
[0033]图8为一种规则正八边形金属销轴的主视图和左视图；
[0034]图9为本发明所述一种转角阻尼器安装在图7的M向的示意图；
[0035]图10为本发明所述一种转角阻尼器在图9中的N向视图
[0036]附图标记说明:
[0037]I—正八边形力矩传动部件；11 一缝隙；2—传动环形钢板；21—焊缝；
[0038]3一固定环形钢板；31 —焊缝；4一阻尼材料；5—金属外壳；
[0039]6—固定支架；7—轴承；8—三支圆滑凸齿；81—凸齿轴承；
[0040]82—凸齿正八边形孔洞；9一两支圆滑凸齿；91 一凸齿正八边形孔洞；
[0041]92—矩形连接板；93—加劲条；10正八边形销轴；
【具体实施方式】
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[0042]当建筑物有较高的振动控制需求时，尤其是具有铰接结点的结构，可安装本发明所述转角阻尼器，即在铰接点两处的一侧或两侧布置阻尼器，以控制铰接点两侧的凸齿发生的有限相对转动，在转动瞬间提供较大的阻尼力，以提高建筑结构的抗震水平。本发明所述一种转角阻尼器可用于新建建筑或既有建筑的振动控制或抗震加固，如图1-图6所示，其中，图2为图1的A-A剖面图，图3为图1的B-B剖面图，图4为图1的C-C剖面图，图5为图1的D-D剖面图，图6为图1的E-E剖面图；该阻尼器整体为圆柱形，包括:正八边形力矩传动部件1、缝隙11、传动环形钢板2、焊缝21、固定环形钢板3、焊缝31、阻尼材料4、金属外壳5、固定支架6和轴承7。其中，
[0043]正八边形力矩传动部件I，整体为正八边形空心柱，横截面为正八边环状，中心有纵向贯穿整个部件的正八边形孔洞，内环和外环均为同心且相似的正八边形，内环和外环之间具有一定的厚度；正八边形力矩传动部件I延纵向贯穿于整个阻尼器，在阻尼器的两端恰好能完全插入两端的轴承7上。
[0044]传动环形钢板2，中心为与正八边形力矩传动部件I横截面全等的正八边形孔洞，可使正八边形力矩传动部件I恰好可以穿过中心孔洞；传动环形钢板2可采用焊接(焊缝21)等方式固定于正八边形力矩传动部件I上，在钢板与金属外壳5之间留有一定缝隙，可随着正八边形力矩传动部件I的转动而转动。
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