大行程板式铅剪切阻尼器

摘要

本发明涉及一种大行程的板式铅剪切阻尼器，属于工程减震技术领域。包括盖板、滑动板、侧面挡板和挡块；两块盖板在滑动板上下相对放置；侧面挡板在两块盖板之间，并且紧靠滑动板的两侧；其中，在盖板上沿长度方向焊接两个挡块；在滑动板的中央设置两处凹槽；通过螺栓固定盖板、滑动板、侧面挡板和挡块，形成两个腔体；腔体中有从灌铅孔将熔融态的铅注入腔体待凝固后形成的铅块；滑动板往复运动时，利用凹槽中的剪切铅块而耗能。本发明适用于工业和民用建筑的薄弱层以及桥梁结构的墩顶滑动支座等。本发明的行程大，出力稳定，耗能能力强，构造简单，安装和调整简便。

说明书

技术领域

本发明涉及一种大行程铅剪切阻尼器，属于工程减震技术领域。

背景技术

结构消能减震技术是一种新的抗震防灾技术。在采用消能减震技术的结 构中，结构的某些非承重构件被设计成具有较大耗能能力的特殊元件——阻 尼器。多遇地震时，结构本身具有足够的侧向刚度以满足使用要求，结构处 于弹性状态；罕遇地震时，随着结构侧向变形的增大，阻尼器率先进入非弹 性状态，产生较大阻尼，集中地耗散结构的地震能量，迅速衰减结构的振动 反应，从而避免或减小主体结构的损伤。而耗能减震结构的实现主要依赖于 研制出简便实用的阻尼器。目前国内外已研制出大量的阻尼器，如软钢阻尼 器、摩擦阻尼器、粘滞阻尼器、智能阻尼器等。随着减震技术的推广，研制 开发各种简便实用的新型消能减震装置来满足工程应用的需要已是发展趋 势。而铅阻尼器以其构造简单，性能稳定和维护费用低等优点，正逐渐被工 程师们认可并大力研究和推广。

铅阻尼器属于金属屈服阻尼器，其阻尼材料是金属铅。铅的结晶构造是 面心立方体，塑性变形能力好，具有较高的柔性和延性，在室温条件下会同 时发生动态回复和动态再结晶过程。通过回复和再结晶，应变硬化将消失， 铅的组织和性能将恢复至变形前的状态，因此不会产生残余应力。所以理论 上铅是一种在室温下做塑性循环时不会发生累计疲劳现象的普通金属。也正 因为铅具有较高的延性和柔性，故在变形过程中可以吸收大量的能量，并有 较强的变形跟踪能力，使其成为金属类耗能阻尼器的优选金属之一。目前研 制开发的铅阻尼器类型主要有：铅挤压阻尼器，铅剪切阻尼器以及铅节点阻 尼器和异型铅阻尼器等，最为广泛的是前两种。

现在各种特殊结构越来越多，对阻尼器的行程也有了更高的要求，尤其 是桥梁结构，往往要求阻尼器的行程在十几厘米甚至是几十厘米。但是目前 板式铅阻尼器的行程无法满足要求。相关文献已经对大行程铅挤压阻尼器和 铅剪切阻尼器进行了研究。从试验结果来看，“圆筒式”的铅挤压阻尼器可以 实现阻尼器的大行程，效果比较理想。但是大行程的板式铅剪切阻尼器仍有 很多问题没有解决，如阻尼器出力不稳定等等。考虑到圆筒式大行程铅挤压 阻尼器的加工成本较高等因素，开发成本低廉的大行程铅剪切阻尼器具有重 大的工程意义。

发明内容

为了解决传统板式铅剪切阻尼器行程较小(一般在30mm左右)而无法 满足工程要求的问题，本发明提出了一种大行程板式铅剪切阻尼器，该阻尼 器具有行程大(±150mm以上)，阻尼力稳定，构造简单等特点。本发明的技 术方案如下：

其具体构造见图1～5，包括盖板1、滑动板2、侧面挡板3和挡块4；两 块盖板1在滑动板2上下相对放置；侧面挡板3在两块盖板1之间，并且紧 靠滑动板2的两侧；其中，在盖板1上沿长度方向焊接两个挡块4；在滑动板 2的中央设置两处凹槽6；通过螺栓固定盖板1、滑动板2、侧面挡板3和挡 块4，形成两个“腔体”；腔体中有从灌铅孔7将熔融态的铅注入腔体待凝固 后形成的铅块8；滑动板2往复运动时，利用凹槽6中的剪切铅块8而耗能。

在两个挡块4之间的盖板1上等间距地焊接两个铅块分隔条5。

该阻尼器的关键构造是侧面挡板3和挡块4。二者不仅参与“腔体”的形 成，而且大大减小了盖板与滑动板的接触面积，同时还能承受螺栓预紧力引 起的正压力。与传统的板式铅剪切阻尼器相比，这种构造有效的减小了滑动 板在运动过程中的摩擦力。另外，即使再密实的铅块，在外力作用下也会产 生压缩，而铅块分隔条5可以减小因铅块压缩造成的间隙。这些措施保证了 在大行程下阻尼器出力的稳定。

另外，调整滑动板2的长度L1可以改变阻尼器的行程。调整滑动板的宽 度B和凹槽6的长度L2可以改变铅块的剪切面积从而改变阻尼器出力。这样， 阻尼器便可以满足不同工程对其行程和阻尼力的要求。

本发明通过对不同材料的金属进行组合，以及对板式铅剪切阻尼器构造 的改进，实现了阻尼力稳定的大行程板式铅剪切阻尼器。与现有技术相比， 本发明的优点如下：

本发明实现了大行程的板式铅阻尼器，行程可以达到±150mm以上。

本发明中的一些构造措施不仅大大减小了盖板与滑动板的接触面积，而 且能够承受螺栓预紧力带来的压力，有效的减小了滑动板在运动过程中的摩 擦力。同时在盖板上设置分割条，可以减小铅块的压缩量。通过低周往复加 载试验知，大位移情况下该阻尼器可以提供稳定的阻尼力。

所用材料成本低，构造简单，便于加工制作。

附图说明

图1大行程铅剪切阻尼器正面示意图

图2大行程铅剪切阻尼器构造示意图

图3大行程铅剪切阻尼器横断面示意图

图4盖板构造示意图

图5滑动板立面示意图

图6滑动板正面示意图

图中：1、盖板，2、滑动板，3、侧面挡板，4、挡块，5、铅块分隔条， 6、凹槽，7、灌铅孔，8、铅块，9、滑动板连接件，10、盖板连接件。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式。

参见图1至图5所示，包括盖板1、滑动板2、侧面挡板3和挡块4；两 块盖板1在滑动板2上下相对放置；侧面挡板3在两块盖板1之间，并且紧 靠滑动板2的两侧；其中，在盖板1上沿长度方向焊接两个挡块4；在滑动板 2的中央设置两处凹槽6；通过螺栓固定盖板1、滑动板2、侧面挡板3和挡 块4，形成两个“腔体”；腔体中有从灌铅孔7将熔融态的铅注入腔体待凝固 后形成的铅块8；滑动板2往复运动时，利用凹槽6中的剪切铅块8而耗能。

在两个挡块4之间的盖板1上等间距地焊接两个铅块分隔条5。

本阻尼器的加工方法如下：

加工位于上下的盖板1以及侧面挡板3，同时要在规定位置焊接挡块4和 铅块分隔条5。加工滑动板2。

打磨滑动板2和挡块4的表面，使其二者的接触面光滑。测量1、滑动板 2和挡块4的实际厚度，根据实测数据调整侧面挡板3的高度，以保证滑动板 2和挡块4能刚好接触，以减小二者的摩擦力，同时又能避免漏铅。

加工连接部件滑动板连接件9和盖板连接件10。这些部件主要是为了保 证阻尼器能在轴力作用下工作(当然也可以采用其他的铰接方式，如万向铰。 连接部件的构造设计不是本发明的关键，这里所采用的方式仅供参考)。

组装各个部件。上下盖板间的螺栓应采用扭矩扳手紧固，以保证预加力 的均匀。最后从灌铅孔7注入熔融态的铅(注铅应保证铅块的整体性和密实 度)，冷却后凝固成铅块8。完成阻尼器的加工。

本实例中，滑动板2的长度L1可根据实际需要的阻尼器行程确定，其宽 度B和凹槽6的长度L2则可根据阻尼器出力确定。如B为70mm，L2为40mm， 阻尼器的阻尼力在100kN左右(低周往复试验值)。另外，为了保证阻尼器正 常工作，滑动板2(采用Q345钢材)中两个凹槽6之间的厚度h与其长度L2 (如图5中所示)需满足一定的关系：h∶L2＞1∶13。挡块4的高度取10mm， 铅块分隔条5的高度取8mm。

本发明可以安装在工业和民用建筑的薄弱层以及桥梁结构的墩梁结合 处。