基于防屈曲约束支撑的调谐质量阻尼器

摘要

本发明涉及基于防屈曲约束支撑的调谐质量阻尼器，主要包括内环质量块、外环质量块、橡胶摩擦层、销轴、防屈曲约束支撑、十字形连接杆、角钢连接板、高强螺栓、耗能梁段、耳板；内环质量块与外环质量块之间发生相对转动，利用与橡胶摩擦层之间的摩擦耗能；防屈曲约束支撑增强调谐质量阻尼器的稳定性及强震下减震耗能效果，地震时质量块摆动，为结构提供反向回复力的同时，加速防屈曲约束支撑的耗能。质量块的质量传递到耗能梁段，将加速该段进入塑性阶段耗能，而使得主体结构免于受害，且这样设计便于震后更换。

说明书

技术领域

本发明属于建筑钢结构抗震领域，具体涉及一种基于防屈曲约束支撑的调谐质量阻尼器。

背景技术

单摆式调谐质量阻尼器（TMD）由质量块、摆绳和阻尼系统组成，通过调整的自振频率，使其接近主体结构的被控频率，当主体结构受迫振动时，随之产生与主体结构相反的运动并施加反作用力于主体结构，输入结构的振动能量通过阻尼器逐步消散，从而控制结构的振动。

防屈曲约束支撑是一种受压时不会发生失稳的轴向受力构件，主要有两部分组成：内核芯材单元和外围约束单元，两者之间通过填充细石混凝土，实现对内部芯材的约束，混凝土和内部芯材钢构件之间通过一层薄材料分隔开，地震时通过低屈服点的软钢芯材在反复荷载作用下产生较大的塑性变形，消耗能量，减少结构地震响应。

传统TMD的阻尼器多采用粘滞阻尼器，粘滞阻尼器的出力与活塞孔直接相关，长时间使用会使活塞孔扩大影响阻尼系数，而且粘滞阻尼器使用中经常漏油，所以粘滞阻尼器并不是为TMD 提供阻尼最好的方法；且强震时传统TMD减震效果不佳。

发明内容

为了改善传统TMD的阻尼器存在的问题，将防屈曲约束支撑应用于调谐质量阻尼器，保证阻尼器的稳定性；同时，质量块的摆动提升了防屈曲约束支撑的耗能效果；将TMD质量直接传递给耗能梁段，减少它对于正常结构的影响，又能让耗能梁段提早进入塑性变形耗能，减少主体结构的地震响应。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

基于防屈曲约束支撑的调谐质量阻尼器，由内环质量块1、外环质量块2、橡胶摩擦层3、销轴4、防屈曲约束支撑5、十字形连接杆6、角钢连接板7、高强螺栓8、耗能梁段9和耳板10组成；钢梁和钢柱两两连接，组成框架结构，所述调谐质量阻尼器位于框架结构内，其特征在于：内环质量块1与外环质量块2通过榫槽连成整体，内环质量块1外侧粘有橡胶摩擦层3，内环质量块1通过销轴4与十字形连接杆6相连，十字形连接杆6上端通过高强螺栓8与角钢连接板7一端相连，角钢连接板7另一端通过高强螺栓8与耗能梁段9相连；所述耗能梁段９位于框架结构的上部钢梁上，防屈曲约束支撑５有四根，按照Ｘ形布置，其中两根防屈曲约束支撑５一端通过销轴4和耳板10与外环质量块2相连，另一端通过销轴４与钢梁或钢柱连接；另两根防屈曲约束支撑５一端通过销轴4和耳板10与内环质量块１相连，另一端通过销轴４与钢梁或钢柱连接。

本发明中，内环质量块1与外环质量块2之间能发生相对转动，利用与橡胶摩擦层3之间的摩擦耗能。

本发明中，通过十字形连接杆6，内环质量块１与外环质量块２的质量传递到耗能梁段9，将增大该耗能梁段内力，使上部钢梁塑性变形集中在该在耗能梁段，便于震后更换。

本发明中，不同对角线的防屈曲约束支撑5分别通过销轴4连接内环质量块1与外环质量块2，且销轴4的位置对称分布，连接保证在结构变形时，不同对角线上的防屈曲约束支撑5产生反向力矩。

本发明中，在发生地震时，内环质量块1同外环质量块2一起摆动，为结构提供反向回复力的同时，加速防屈曲约束支撑5的耗能。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1）与传统TMD相比，采用防屈曲约束支撑作为阻尼器耗能，提高TMD稳定性以及强震时的减震耗能效果。

2）质量块的摆动将放大防屈曲约束支撑两端位移，从而加速防屈曲约束支撑（的耗能，提高减震耗能效率。

3）将质量块的质量直接传递给耗能梁段，能够增大该梁段内力，使梁段塑性变形集中在此处，而主体结构免于破坏，便于震后更换。

附图说明

图1为本发明基于防屈曲约束支撑的调谐质量阻尼器正视图。

图2为本发明基于防屈曲约束支撑的调谐质量阻尼器防屈曲约束支撑与外环质量块连接详图。

图3为本发明基于防屈曲约束支撑的调谐质量阻尼器十字形连接杆与质量块连接详图。

图4为本发明基于防屈曲约束支撑的调谐质量阻尼器耗能梁段详图。

图中标号：1为内环质量块、2为外环质量块、3为橡胶摩擦层、4为销轴、5为防屈曲约束支撑、6为十字形连接杆、7为角钢连接板、8为高强螺栓、9为耗能梁段、10为耳板。

具体实施方式

下面通过实施例结合附图进一步说明本发明。

实施例1：如图1~4所示，为本发明基于防屈曲约束支撑的调谐质量阻尼器，该装置主要包括内环质量块1、外环质量块2、橡胶摩擦层3、销轴4、防屈曲约束支撑5、十字形连接杆6、角钢连接板7、高强螺栓8、耗能梁段9、耳板10；其中：内环质量块1与外环质量块2通过榫槽连成整体，内环质量块1外侧粘有橡胶摩擦层3，内环质量块1通过销轴4与十字形连接杆6相连，十字形连接杆6上侧通过高强螺栓8与角钢连接板7相连，角钢连接板7通过高强螺栓8与耗能梁段9相连；防屈曲约束支撑5通过销轴4、耳板10与钢柱、钢梁、外环质量块2相连。