一种旋转式放大耗能粘弹性阻尼器及其抗震系统的制作方法

本发明涉及建筑设计，尤其涉及一种旋转式放大耗能粘弹性阻尼器及其抗震系统。

背景技术：

1、结构被动控制技术是减小结构在地震作用下动力响应、提高结构安全性的重要手段，结构被动控制基本原理是通过在结构上安装阻尼器等耗能控制装置，耗散结构振动能量以控制结构动力响应，提高结构安全性。粘弹性阻尼器是一种在工程中常用的减震控制装置，通过对高分子粘弹性材料的剪切作用进行耗能，不需要附加外部电源，具有构造简单、造价低廉、可靠性高等诸多优点，在实际工程中得到了广泛应用。

2、1960年智利大地震中高位水槽由于地基弱化处理发生摇摆而免遭破坏的现象引起了研究学者的注意，由此揭示了摇摆结构减震作用的机理。众多学者针对摇摆结构展开了系列研究，通过对结构底部或构件之间约束放松，提出了多种形式的摇摆结构，并且针对提出的摇摆结构进行了理论与试验研究。由于剪力墙结构在强震作用下墙体会发生难以修复的破坏，针对这种情况结合摇摆结构设计方法，摇摆墙结构被提了出来。

3、摇摆墙结构由于其具有震后残余变形小、主体结构损伤低、结构预期损伤位置可控等优点，成为国内外地震工程领域研究热点。不仅可以用于新建建筑的消能减震，而且可以用于既有建筑的抗震加固，应用前景广阔。

4、目前摇摆墙结构普遍存在耗能能力较弱的问题，如何将摇摆墙技术与结构被动控制技术相融合，最终形成一种旋转式放大耗能粘弹性阻尼器并如何将其与摇摆墙协同使用是业内迫切需要解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种旋转式放大耗能粘弹性阻尼器及其与摇摆墙协同使用方法，实现了摇摆墙技术与结构被动控制技术的融合，并且通过位移旋转放大技术进一步提高耗能能力，减小结构在地震作用下动力响应，提高结构安全性。具体方案如下：

2、一种旋转式放大耗能粘弹性阻尼器，所述旋转式放大耗能粘弹性阻尼器包括传动放大钢板、高分子粘弹性材料层、固定钢板；

3、固定钢板与第一平面建筑构件固定连接，在固定钢板的至少一侧设有传动放大钢板，传动放大钢板与固定钢板之间设有与两者相互胶结的高分子粘弹性材料层，传动放大钢板能够相对于固定钢板做周向转动，传动放大钢板与第二平面建筑构件滚动配合，第一平面建筑构件与第二平面建筑构件为不在同一平面且能够产生相对位移的两个建筑构件；

4、通过传动放大钢板、固定钢板发生相对转动，使高分子粘弹性材料层产生剪切变形发挥耗能能力。

5、进一步的，传动轴通过锁定销与传动放大钢板固定连接；

6、固定钢板与固定安装板为一体成型的钢板。

7、进一步的，传动放大钢板、高分子粘弹性材料层、固定钢板为轴心重合的圆盘形；

8、固定钢板的两个端面为中心厚边缘薄的凸弧面，

9、高分子粘弹性材料层的第一端面为与传动放大版相贴合的平坦面，第二端面为与固定钢板凸弧面相贴合的凹弧面。

10、进一步的，传所述传动齿轮与传动放大钢板半径比例可调。

11、进一步的，传所述传动放大钢板、高分子粘弹性材料层与固定钢板的层数可调。

12、进一步的，传所述旋转式放大耗能粘弹性阻尼器还包括有传动齿轮，传动齿轮同轴设有传动轴，传动轴转动穿过固定钢板、高分子粘弹性材料层并与传动放大钢板同轴固定连接。

13、进一步的，传第一平面建筑构件为固定建筑，第二平面建筑构件为摇摆墙；

14、在第一平面建筑构件上固定安装有阻尼器安装墩，固定钢板固定连接有固定安装板，固定安装板通过固定连接件与阻尼器安装墩固定连接；

15、在摇摆墙上固定安装有固定导轨系统，固定导轨系统包含与传动齿轮相啮合的内弧形带齿导轨。

16、一种采用上述旋转式放大耗能粘弹性阻尼器的抗震系统，在第一平面建筑构件和第二平面建筑构件之间安装有至少一对所述旋转式放大耗能粘弹性阻尼器，每对所述旋转式放大耗能粘弹性阻尼器关于两者中轴线左右对称；

17、在每对所述旋转式放大耗能粘弹性阻尼器的中轴线处还安装有v型铰接支撑，v型铰接支撑包括有转动连接的固定支座以及v型铰接支座，固定支座与第一平面建筑构件固定连接，v型铰接支座与第二平面建筑构件固定连接；

18、所述内弧形带齿导轨的圆心与v型铰接支撑的铰接轴重合。

19、本发明提供的一种旋转式放大耗能粘弹性阻尼器及其与摇摆墙协同使用方法，存在以下有益效果：

20、1)旋转式放大耗能粘弹性阻尼器工作时通过传动齿轮带动传动放大板同步转动，使传动放大板与固定钢板产生相对转动对高分子粘弹性材料层进行剪切起到耗能作用，传动放大板直径尺寸大于传动齿轮直径，因此当转动相同角度时固定钢板边缘处转动变形大于传动齿轮处的转动变形，从而起到放大阻尼器变形、提高耗能能力的目的，通过对传动放大板与传动齿轮直径比例关系的调节进行耗能放大系数的调节。

21、2)摇摆墙底部固定安装v型铰接支撑，摇摆墙下部安装固定导轨系统，固定导轨系统的带齿导轨与传动齿轮相配合。当地震发生时摇摆墙绕v型铰接支撑底部与地面铰接点进行摇摆运动，带齿导轨带动传动齿轮转动，从而使阻尼器进入工作状态。由于阻尼器转动变形特性，使阻尼器外侧变形大于内侧边形，高分子粘弹性材料层采用中心薄四周厚构造形式，可以防止阻尼器转动变形过程中高分子粘弹性材料全截面均不会发生拉断破坏，保证阻尼器可正常工作提高结构安全性。

22、3)本发明各部件均可在工厂中规格化加工，实现工业化生产，安装、维修与更换方便快捷，具有广阔的推广应用价值。

技术特征：

1.一种旋转式放大耗能粘弹性阻尼器，其特征在于，所述旋转式放大耗能粘弹性阻尼器(30)包括传动放大钢板(32)、高分子粘弹性材料层(33)、固定钢板(34)；

2.如权利要求1所述的一种旋转式放大耗能粘弹性阻尼器，其特征在于，传动轴(35)通过锁定销(36)与传动放大钢板(32)固定连接；

3.如权利要求1所述的一种旋转式放大耗能粘弹性阻尼器，其特征在于，传动放大钢板(32)、高分子粘弹性材料层(33)、固定钢板(34)为轴心重合的圆盘形；

4.如权利要求1所述的一种旋转式放大耗能粘弹性阻尼器，其特征在于，所述传动齿轮(31)与传动放大钢板(32)半径比例可调。

5.如权利要求4所述的一种旋转式放大耗能粘弹性阻尼器，其特征在于，所述传动放大钢板(32)、高分子粘弹性材料层(33)与固定钢板(34)的层数可调。

6.如权利要求1-5任意一项所述的一种旋转式放大耗能粘弹性阻尼器，其特征在于，所述旋转式放大耗能粘弹性阻尼器(30)还包括有传动齿轮(31)，传动齿轮(31)同轴设有传动轴(35)，传动轴(35)转动穿过固定钢板(34)、高分子粘弹性材料层(33)并与传动放大钢板(32)同轴固定连接。

7.如权利要求6所述的一种旋转式放大耗能粘弹性阻尼器，其特征在于，第一平面建筑构件为固定建筑，第二平面建筑构件为摇摆墙；

8.一种采用权利要求7所述旋转式放大耗能粘弹性阻尼器的抗震系统，其特征在于，在第一平面建筑构件和第二平面建筑构件之间安装有至少一对所述旋转式放大耗能粘弹性阻尼器(30)，每对所述旋转式放大耗能粘弹性阻尼器(30)关于两者中轴线左右对称；

技术总结
本发明提供了一种旋转式放大耗能粘弹性阻尼器及其抗震系统，阻尼器包括传动放大钢板、高分子粘弹性材料层、固定钢板；固定钢板与第一平面建筑构件固定连接，在固定钢板的至少一侧设有传动放大钢板，传动放大钢板与固定钢板之间设有与两者相互胶结的高分子粘弹性材料层，传动放大钢板能够相对于固定钢板做周向转动，传动放大钢板与第二平面建筑构件滚动配合，第一平面建筑构件与第二平面建筑构件为不在同一平面且能够产生相对位移的两个建筑构件。本发明实现了摇摆墙技术与结构被动控制技术的融合，并且通过位移旋转放大技术进一步提高耗能能力，减小结构在地震作用下动力响应，提高结构安全性。

技术研发人员：李向民,田坤,张富文,兰学平,吉峰
受保护的技术使用者：上海市建筑科学研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8