一种复合型金属阻尼器[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 111719729 A(43)申请公布日 2020.09.29

(21)申请号 202010590192.1(22)申请日 2020.06.24

(71)申请人 南通蓝科减震科技有限公司

地址 226000 江苏省南通市开发区通盛大

道188号创业外包A座419室

申请人 上海蓝科建筑减震科技股份有限公

司(72)发明人 吴洋洋　季凤梅　周凯　张礼　(74)专利代理机构 南京苏高专利商标事务所

(普通合伙) 32204

代理人 方亚曼(51)Int.Cl.

E04B 1/98(2006.01)E04H 9/02(2006.01)

权利要求书1页 说明书3页 附图2页

()发明名称

一种复合型金属阻尼器(57)摘要

本发明公开了一种复合型金属阻尼器，包括轴向延伸的两个连接端板；还包括设于两个连接端板之间径向延伸的耗能芯板、第一中间板、第二中间板、摩擦板以及外侧约束板；通过将金属阻尼器与摩擦阻尼器巧妙结合，利用摩擦阻尼器的外侧约束板作为金属阻尼器耗能芯板的约束构件，两边的外侧约束板通过螺栓预紧，约束耗能芯板的面外变形，既增强了金属阻尼器的性能，又避免了传统焊接加劲肋的方式对耗能芯板的损伤；利用摩擦阻尼器的滞回特性，有效的减少了金属阻尼器的第二刚度，使得金属阻尼器能够满足抗震设计的需求。CN 111719729 ACN 111719729 A

权　利　要　求　书

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1.一种复合型金属阻尼器，其特征在于包括轴向延伸的第一连接端板(1)和第二连接端板(2)；还包括设于第一连接端板(1)和第二连接端板(2)之间径向延伸的耗能芯板(3)、第一中间板(4)、第二中间板(5)、摩擦板(6)以及外侧约束板(7)；

所述耗能芯板(3)通过两个端部分别固定连接于第一连接端板(1)和第二连接端板(2)之间且位于中心位置；所述第一中间板(4)以及第二中间板(5)分设于耗能芯板(3)两侧且与耗能芯板(3)之间设有间隙；所述第一中间板(4)以及第二中间板(5)通过端部固定连接于第二连接端板(2)上，另一端部与第一连接端板(1)之间设有间隙；

所述第一中间板(4)、第二中间板(5)以及耗能芯板(3)轴向设于同一平面，且外表面上依次贴合设有摩擦板(6)以及外侧约束板(7)；

所述外侧约束板(7)通过端部固定连接于第一连接端板(1)上，另一端部与第二连接端板(2)之间设有间隙；

所述外侧约束板(7)上设有至少一个穿过摩擦板(6)，第一中间板(4)或第二中间板(5)的螺栓预紧组件(8)。

2.根据权利要求1所述的复合型金属阻尼器，其特征在于：所述耗能芯板(3)采用延性好的钢材制备而成。

3.根据权利要求1所述的复合型金属阻尼器，其特征在于：所述第一中间板(4)和第二中间板(5)采用抛丸处理。

4.根据权利要求1所述的复合型金属阻尼器，其特征在于：所述摩擦板(6)的材质为聚四氟乙烯，黄铜板，高分子复合材料中的一种。

5.根据权利要求1所述的复合型金属阻尼器，其特征在于：所述外侧约束板(7)表面横向纵向均设有多个加劲肋(71)。

6.根据权利要求1所述的复合型金属阻尼器，其特征在于：所述螺栓预紧组件(8)包括螺栓(81)、螺母(82)以及蝶形弹簧(83)；所述螺栓(81)依次穿过蝶形弹簧(83)、外侧约束板(7)、摩擦板(6)、第一中间板(4)或第二中间板(5)、摩擦板(6)、外侧约束板(7)后与螺母(82)相配合。

7.根据权利要求6所述的复合型金属阻尼器，其特征在于：所述螺栓(81)、螺母(82)与其他部位接触部位均设有垫片(84)。

8.根据权利要求6所述的复合型金属阻尼器，其特征在于：所述蝶形弹簧(83)为多个叠加组成。

9.根据权利要求1所述的复合型金属阻尼器，其特征在于：所述外侧约束板(7)上设有至少一个螺栓预紧组件(8)穿过的长槽孔(72)。

10.根据权利要求1所述的复合型金属阻尼器，其特征在于：所述耗能芯板(3)、外侧约束板(7)与第一连接端板(1)和第二连接端板(2)之间均通过焊接方式固定。

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技术领域

[0001]本发明涉及阻尼器领域，尤其是一种复合型金属阻尼器。

背景技术

[0002]传统的工程结构抗震主要是通过结构自身的抗震性能(刚度、强度等)来存储和耗散地震产生的能量，从而满足抗震设防标准：小震不坏，中震可修，大震不倒。但是这种通过结构本身进行抗震的方法实际上是一种“以硬碰硬”的思想，在遭遇地震后结构往往会造成毁灭性的损坏，即使修复也会耗费大量人力、物力、财力。而结构振动控制手段将“以柔克刚”、“刚柔并济”的观念代入，将某些隔震装置或耗能构件设置在结构的特定位置，使得结构的动力特性改变，减轻结构在风振、地震等动力作用下的反应及损伤，有效增强结构抗震减灾的能力。

[0003]金属阻尼器为常用的一种耗能构件通过延性较好的金属元件的弹塑性滞回变形来耗散能量，达到减振的目的。而摩擦型阻尼器主要通过一定的预紧力将摩擦材料和金属部件组合成一个能够产生滑动摩擦的组合件，从而利用各个部件之间的滑动摩擦进行做功进而耗散外部所输入能量的装置。

[0004]现有金属阻尼器的做法为通过在耗能芯板上焊接加劲肋的方式约束芯板的面外变形来提升金属阻尼器的耗能能力，但是焊接会在耗能芯板焊接附近产生一个热影响区，该区域的材料性能大幅下降，大大降低了金属阻尼器的疲劳性能。此外第二刚度为金属阻尼器性能的重要指标，由于芯板材性、设计参数等原因，金属阻尼器的第二刚度普遍偏大，不能满足设计需求。

发明内容

[0005]发明目的：为了解决现有技术所存在的问题，本发明提供了一种复合型金属阻尼器，

[0006]技术方案：为达到上述目的，本发明可采用如下技术方案：一种复合型金属阻尼器，包括轴向延伸的第一连接端板和第二连接端板；还包括设于第一连接端板和第二连接端板之间径向延伸的耗能芯板、第一中间板、第二中间板、摩擦板以及外侧约束板；

[0007]所述耗能芯板通过两个端部分别固定连接于第一连接端板和第二连接端板之间且位于中心位置；所述第一中间板以及第二中间板分设于耗能芯板两侧且与耗能芯板之间设有间隙；所述第一中间板以及第二中间板通过端部固定连接于第二连接端板上，另一端部与第一连接端板之间设有间隙；[0008]所述第一中间板、第二中间板以及耗能芯板轴向设于同一平面，且外表面上依次贴合设有摩擦板以及外侧约束板；

[0009]所述外侧约束板通过端部固定连接于第一连接端板上，另一端部与第二连接端板之间设有间隙；

[0010]所述外侧约束板上设有至少一个穿过摩擦板，第一中间板或第二中间板的螺栓预

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说　明　书

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紧组件。

[0011]所述耗能芯板采用延性好的钢材制备而成；可以增加其耗能。[0012]所述第一中间板和第二中间板采用抛丸处理，增加其摩擦系数。[0013]更为优选的，所述摩擦板的材质为聚四氟乙烯，黄铜板，高分子复合材料中的一种。

[0014]为了增强外侧约束板的面外刚度，增强其面外约束效果；所述外侧约束板表面横向纵向均设有多个加劲肋。[0015]更进一步的，所述螺栓预紧组件包括螺栓、螺母以及蝶形弹簧；所述螺栓依次穿过蝶形弹簧、外侧约束板、摩擦板、第一中间板或第二中间板、摩擦板、外侧约束板后与螺母相配合。

[0016]两边的外侧约束板通过螺栓预紧，约束耗能芯板的面外变形，预紧力一方面对耗能芯板起到面外约束作用，另一方面使得外侧约束板与摩擦板相对滑动时产生摩擦力；既增强了金属阻尼器的性能，又避免了传统焊接加劲肋的方式对耗能芯板的损伤。[0017]所述螺栓、螺母与其他部位接触部位均设有垫片；起到增大接触面、分散预紧力的作用，使得预紧力的分布更加均匀。

[0018]所述蝶形弹簧为多个叠加组成；通过蝶形弹簧的弹性变形弥补摩擦材料的损耗，起到保持摩擦力恒定的作用。[0019]更进一步的，所述外侧约束板上设有至少一个螺栓预紧组件穿过的长槽孔；作为预留的变形空间。

[0020]更进一步的，所述耗能芯板、外侧约束板与第一连接端板和第二连接端板之间均通过焊接方式固定。[0021]有益效果：本发明具有以下优点：

[0022]1)将金属阻尼器与摩擦阻尼器巧妙结合，利用摩擦阻尼器的外侧约束板作为金属阻尼器耗能芯板的约束构件，两边的外侧约束板通过螺栓预紧，约束耗能芯板的面外变形，既增强了金属阻尼器的性能，又避免了传统焊接加劲肋的方式对耗能芯板的损伤。[0023]2)利用摩擦阻尼器的滞回特性，有效的减少了金属阻尼器的第二刚度，使得金属阻尼器能够满足抗震设计的需求。

附图说明

[0024]图1是本发明复合型金属阻尼器主视结构示意图；[0025]图2是本发明复合型金属阻尼器右视结构示意图；[0026]图3是图1A-A剖视结构示意图；[0027]图4是图2的B-B剖视结构示意图。

具体实施方式

[0028]请参阅图1-图4所示，本发明公开了一种复合型金属阻尼器，包括轴向延伸的第一连接端板1和第二连接端板2；还包括设于第一连接端板1和第二连接端板2之间径向延伸的耗能芯板3、第一中间板4、第二中间板5、摩擦板6以及外侧约束板7。[0029]其中耗能芯板3采用延性好的钢材制备而成；可以增加其耗能；第一中间板4和第

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二中间板5采用抛丸处理，增加其摩擦系数；摩擦板6的材质为聚四氟乙烯。

[0030]所述耗能芯板3通过两个端部分别焊接固定连接于第一连接端板1和第二连接端板2之间且位于中心位置；所述第一中间板4以及第二中间板5分设于耗能芯板3两侧且与耗能芯板3之间设有间隙；间隙的设置有效避免耗能芯板3变形耗能时与中间板的碰撞。[0031]第一中间板4和第二中间板5的厚度与耗能芯板3相同且设于同一平面，两个中间板通过端部焊接固定连接于第二连接端板2上，另一端部与第一连接端板1之间设有间隙，两个中间板的外表面上依次贴合设有摩擦板6以及外侧约束板7。

[0032]

所述外侧约束板7通过端部焊接固定连接于第一连接端板1上，另一端部与第二连

接端板2之间设有间隙；为了增强外侧约束板7的面外刚度，增强其面外约束效果；所述外侧约束板7表面横向纵向均设有多个加劲肋71。

[0034]所述外侧约束板7上设有四个供螺栓预紧组件8穿过的长槽孔72；作为预留的变形空间。所述螺栓预紧组件8穿设于外侧约束板7、摩擦板6，第一中间板4或第二中间板5。具体的，所述螺栓预紧组件8包括螺栓81、螺母82以及蝶形弹簧83；所述螺栓81依次穿过蝶形弹簧83、外侧约束板7、摩擦板6、第一中间板4或第二中间板5、摩擦板6、外侧约束板7后与螺母82相配合。

[0035]所述螺栓81、螺母82与其他部位接触部位均设有垫片84；起到增大接触面、分散预紧力的作用，使得预紧力的分布更加均匀。所述蝶形弹簧83为多个叠加组成；通过蝶形弹簧的弹性变形弥补摩擦材料的损耗，起到保持摩擦力恒定的作用。[0036]两边的外侧约束板7通过螺栓81预紧，约束耗能芯板3的面外变形，预紧力一方面对耗能芯板3起到面外约束作用，另一方面使得外侧约束板7与摩擦板6相对滑动时产生摩擦力；既增强了金属阻尼器的性能，又避免了传统焊接加劲肋的方式对耗能芯板3的损伤。[0037]工作原理：

[0038]本发明一种复合型金属阻尼器用于结构抗震减震时，上下两个连接端板通过连接单元与结构上下连接。当地震发生时，建筑结构上下发生相对位移，带动阻尼器上下发生位移。其中耗能芯板3沿轴向发生剪切变形，其面外变形通过外侧约束板7。同时，外侧约束板7与摩擦材料之间发生相对变形，产生摩擦力，外侧约束板7上的长槽孔为预留的变形空间。

[0039]本发明将金属阻尼器与摩擦阻尼器巧妙结合，利用摩擦阻尼器的外侧约束板7作为金属阻尼器耗能芯板3的约束构件，两边的外侧约束板7通过螺栓预紧，约束耗能芯板3的面外变形，既增强了金属阻尼器的性能，又避免了传统焊接加劲肋的方式对耗能芯板3的损伤。此外，利用摩擦阻尼器的滞回特性，有效的减少了金属阻尼器的第二刚度，使得金属阻尼器能够满足抗震设计的需求。

[0033]

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图1

图2

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图3

图4

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