一种具有多方向耗能特性的装配式建筑减振装置的制作方法

本发明涉及建筑结构振动控制领域，具体涉及一种具有多方向耗能特性的装配式建筑减振装置。

背景技术：

我国不仅是地震多发的国家，也是受风灾威胁非常严重的国家。由地震和强风所引起的建筑结构破坏，更给我国造成了巨大的人员伤亡和经济财产损失。因此，如何最大限度地减轻地震和强风对建筑结构的影响，已成为土木工程技术人员必须解决的实际工程问题。

对于减轻地震和强风所带来的损失，最为有效的途径便是在建筑结构上安置耗能减振装置，通过耗能减振装置的滞回耗能来吸收地震或强风的输入能量，从而有效地减小建筑结构的动力响应。目前，常用的耗能减振装置包括金属耗能器、粘弹性耗能器、粘滞耗能器等等，但是这些常用的耗能减振装置都只能消耗单一方向的输入能量。实际上，建筑结构所承受的地震和风荷载是多方向的，使得耗能减振装置需要在建筑结构的不同方向上布置，才能为建筑结构提供不同方向的附加阻尼，与此同时却也提高了建筑结构的建造成本。

泡沫铝/高分子聚合物复合材料，是一种将高分子聚合物填充入三维连通的开孔泡沫铝中而得到的高阻尼材料。此高阻尼材料，能够真正地融合了铝和高分子聚合物的各自耗能性能，例如铝的摩擦特性和高分子聚合物的粘弹性变形能力。因此，若能合理地利用此高阻尼材料的耗能特性，将其开发成为新型的耗能减振装置，必定会为建筑结构的减振控制提供新手段。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种结构简单、能够在多方向的地震及风荷载作用下均能发挥出耗能作用的装配式建筑减振装置。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种具有多方向耗能特性的装配式建筑减振装置，该减振装置包括高阻尼材料层、弹簧以及上下两端的钢构件，在高阻尼材料层、弹簧、钢构件之间通过连接金属板分隔连接；其中上端钢构件下方为弹簧，上端钢构件与弹簧之间为上连接金属板；所述的弹簧下方为高阻尼材料层，弹簧与高阻尼材料层之间为中间连接金属板，所述的高阻尼材料层下方为下端钢构件，高阻尼材料层与下端钢构件之间为下连接金属板。

进一步的，所述的上端钢构件与上连接金属板之间、下端钢构件与下连接金属板之间采用螺栓相连；所述的弹簧与上连接金属板之间采用焊接；所述的高阻尼材料层与下连接金属板之间采用胶黏连接。

进一步的，所述上连接金属板与中间连接金属板的四周通过高强螺栓贯穿相连。

进一步的，所述弹簧包括中央的主弹簧以及左、右两侧各设的一个辅助弹簧。

进一步的，所述的高阻尼材料层采用将高分子聚合物填充入开孔泡沫铝的孔隙中所得的复合材料；所述的高阻尼材料层的刚度小于弹簧的刚度。

进一步的，所述的钢构件的截面形式采用圆钢管、方钢管或工字型钢。

进一步的，所述的下连接金属板中间设有用于填装高阻尼材料层的凹槽。

所述的装配式建筑减振装置以柱的形式置于基础与梁或梁与梁之间，该装置可以选用螺栓连接或焊接，让上下端的钢构件与建筑结构相连。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的装配式建筑减振装置之所以具有多方向耗能特性，关键在于该装置是按柱的形式置于基础与梁或梁与梁之间，从而便可充分发挥该装置中的高阻尼材料层在水平双向的摩擦特性和竖向的循环压缩特性。

本发明装配式建筑减振装置的耗能原理为：当地震和强风在水平方向作用时，建筑结构可通过该装置中的高阻尼材料层与中间金属板在水平方向的界面摩擦来耗散能量；当竖向地震作用时，建筑结构可通过此装置中的高阻尼材料层与中间金属板在竖向的循环压缩来耗散能量，进而让该装置可以从多方向上对建筑结构起到保护作用。

本发明的装配式建筑减振装置构造简单，安装和维修都较为方便，符合建筑结构的振动控制要求，并且可以在不同的方向上消耗输入的能量，从而可为建筑结构提供不同方向的附加阻尼。

本发明可有效地改善以往耗能装置只能在某特定方向上为建筑结构提供减振耗能作用的缺陷，进而全方向地提高建筑结构的抗振性能。

附图说明

图1为本发明的装配式建筑减振装置的结构示意图。

图2为上连接金属板和弹簧的结构示意图。

图3为下连接金属板的结构示意图。

图4为中间连接金属板的结构示意图。

其中：1-钢构件，11-上端钢构件，12-下端钢构件，2-高强螺栓，3-上连接金属板，4-中间连接金属板，5-弹簧，51-主弹簧，52-辅助弹簧，6-高阻尼材料层，7-下连接金属板。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

一种具有多方向耗能特性的装配式建筑减振装置，该减振装置包括高阻尼材料层6、弹簧5以及上下两端的钢构件1，在高阻尼材料层6、弹簧5、钢构件1之间通过连接金属板分隔连接。

其中，上端钢构件11下方为弹簧5，上端钢构件11与弹簧5之间为上连接金属板3；所述的弹簧5下方为高阻尼材料层6，弹簧5与高阻尼材料层6之间为中间连接金属板4，所述的高阻尼材料层6下方为下端钢构件12，高阻尼材料层6与下端钢构件12之间为下连接金属板7。

所述的上端钢构件11与上连接金属板3之间、下端钢构件12与下连接金属板7之间采用螺栓相连；所述的弹簧5与上连接金属板3之间采用焊接；所述的高阻尼材料层6与下连接金属板7之间采用胶黏连接。

所述上连接金属板3与中间连接金属板4的四周通过高强螺栓2贯穿相连。

所述弹簧5包括中央的主弹簧51以及左、右两侧各设的一个辅助弹簧52。

所述的高阻尼材料层6采用将高分子聚合物填充入开孔泡沫铝的孔隙中所得的复合材料；所述的高阻尼材料层6的刚度小于弹簧5的刚度。

所述的钢构件1的截面形式采用圆钢管、方钢管或工字型钢。

所述的下连接金属板7中间设有用于填装高阻尼材料层6的凹槽。

所述的装配式建筑减振装置以柱的形式置于基础与梁或梁与梁之间，上、下两端的钢构件1与建筑结构的连接方式为螺栓连接或焊接。

具体安装过程为如下：首先，将上下端的钢构件1采用焊接或螺栓连接垂直地安装于基础与梁或梁与梁之间；接着，将下连接金属板7与下端钢构件12采用螺栓连接，并将高阻尼材料层6通过胶黏连接在下连接金属板7上；之后，将弹簧5与上连接金属板3焊接在一起，并通过高强螺栓2将中间连接金属板4与上连接金属板3连接在一起，并以此压缩弹簧5；随后，将上连接金属板3通过螺栓连接在上端钢构件11上；最后，通过调整高强螺栓2的长度，让中间连接金属板4与高阻尼材料层6可以充分地挤压一起，从而使得中间连接金属板4与高阻尼材料层6可以在水平方向上产生界面摩擦，在竖直方向上中间连接金属板4可对高阻尼材料层6进行循环压缩。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明的技术实质，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。