本发明专利技术属于土木工程结构减震技术领域，具体涉及一种滚轴金属阻尼器。该滚轴金属阻尼器包括固定在建筑结构或桥梁结构上的金属板支座和滚轴支座。一块或多块金属板穿过滚轴支座，其两端与金属板支座固定连接，金属板的长度方向与建筑结构承受剪切力的主方向一致；滚轴支座内与金属板邻近的上表面和下表面上分别设置多个凹槽，每个凹槽内分别设置一个滚轴，与金属板的上下两面滚动或滑动连接。本发明专利技术利用钢材等材料良好的塑性变形能力和摩擦阻尼实现耗能，其滞回曲线饱满，耗能能力出色；结构新颖合理，易于加工，使用方便灵活，适用性强，可以有效提高建筑结构和桥梁结构的抗震性能，具有广阔的市场推广和应用前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于土木工程结构减震
，具体涉及ー种安装于建筑结构或桥梁エ程上，用于消耗地震能量的滚轴金属阻尼器。
技术介绍
当今建筑的发展越来越趋向于高大化，由钢构件、组合构件或钢筋混凝土构件组成的框架结构是建筑物中经常被采用的结构形式。为使建筑结构具有较强的抵抗地震或风荷载等外力破坏的能力，经常需要在框架结构中增设耗能构件。与此同时，桥梁工程的发展也越来越趋向于大型化，为保证地震时桥梁结构的安全性，防止发生落桥，现普遍在桥墩与梁板的连接处设置橡胶隔振垫，并在桥墩与梁板间配合设置耗能构件，常见的耗能构件有粘滞型阻尼器、磁流变阻尼器、金属阻尼器等。其中金属阻尼器因其耐久性和经济性较好，在工程中应用较广。对于阻尼器来说，良好的耗能能力是阻尼器设计的首要考虑。在良好的耗能前提下，实现更大的变形能力和更小的屈服后刚度对阻尼器的减震效果至关重要。目前金属阻尼器的一般多为钢或组合构件的防屈曲耗能支撑形式，主要用于承受拉カ或压力。例如，专利号为ZL200720175235.X的中国专利公开了ー种无粘结钢骨混凝土防屈曲耗能支撑，这种耗能支撑结构依靠在核心钢骨构件外部设置约束体，利用位于轴心处的核心钢骨构件承受轴向外力，当受压时，由于有约束体的限制，核心钢骨构件不会发生屈曲，而是在压カ达到一定极限时与受拉ー样发生屈服，从而耗散外界输入的能量。此类金属阻尼器是依靠核心钢骨构件在外力作用时钢材自身的拉压屈服变形来实现耗能及防止建筑物被破坏的功能，但是由于钢材的弹性模量较大，屈服时能实现的变形量很小，而金属阻尼器的屈服时变形对其耗能能力，减震有效阈值以及建筑的变形限值十分重要。不仅仅是防屈曲支撑式阻尼器，对于现有的绝大多数金属阻尼器来说，由于钢材的拉压屈服变形小，阻尼器的构造可设计性往往有限。因此当建筑结构需要实现较大变形量，通常阻尼器的尺寸会很大，以致于难以加工、运输和安装，甚至用普通钢材根本无法实现，这极大地限制了金属阻尼器的推广应用。另ー方面，大多数金属阻尼器在耗能金属原件发生屈曲之后仍存在较大的屈曲后刚度，这对建筑结构的抗震设计不利。市场迫切要求一种可以实现较大变形量且屈服后刚度较小的新型金属阻尼器。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有金属耗能阻尼器的缺陷，提供一种耗能性能良好，变形量大且屈服后刚度小的滚轴金属阻尼器。本专利技术采用的技术方案为该滚轴金属阻尼器包括固定在建筑结构或桥梁结构上的金属板支座和滚轴支座。ー块或多块金属板穿过滚轴支座，其两端与金属板支座固定连接，金属板的长度方向与建筑结构承受剪切力的主方向一致；滚轴支座内与金属板邻近的上表面和下表面上分别设置多个凹槽，每个凹槽内分别设置一个滚轴，与金属板的上下两面滚动或滑动连接。所述滚轴支座分为上下两部分，由螺栓固定。所述滚轴在每块金属板的上下两侧沿金属板的长度方向等间距布置，每块金属板上下两侧的滚轴竖向位置错开。所述滚轴支座的上下两部分之间设置多个中间层，层与层之间通过螺栓紧固连接，每两个中间层之间设置ー块金属板。所述金属板为多块时，各金属板的长度方向平行或垂直。所述多个金属板的长度方向相互垂直时，分别对应结构承受剪カ的两个方向，实现多向耗能；与此对应，与金属板所接触的滚轴的布置方向也彼此垂直布置。所述滚轴与其所在的圆柱面凹槽，两者接触面之间做光滑处理，以保证滚轴在阻尼器工作时进行自由转动，实现滚轴与钢板之间的滚动摩擦。相邻两排的滚轴之间的竖向距离通过滚轴支座上的螺栓进行调节，实现对金属板厚度方向不同程度的挤压，即实现阻尼器不同程度的阻尼值。所述滚轴支座与滚轴之间的接触面通过焊接连接，将滚轴固定于滚轴支座的圆柱面凹槽中，实现滚轴与钢板之间的滑动摩擦。所述金属板支座直接安装或通过ー个辅助支架与建筑结构上部(下部)相连接，所述滚轴支座直接安装或通过ー个辅助支架与建筑结构下部(上部)相连接，具体安装方法视工程情况和施工便利而定。金属板支座和滚轴支座上分別设置与建筑结构相连的连接机 构，所述连接机构是通孔、螺纹孔或带有安装孔的耳板。与现有技术相比，本专利技术剪切型金属弯曲耗能阻尼器具有如下优点(I)可实现较大变形量。金属板在滚轴之间运动，此阻尼器的可实现变形量即为金属板长度减去滚轴支座的长度。这ー设计在有限的构件尺寸内将阻尼器的允许形变最大化，有利于提高阻尼器的耗能能力，増大阻尼器的工作阈值，实现建筑结构在大变形下出色的抗震能力。(2)屈服后刚度小。滚轴金属阻尼器利用金属板的局部弯曲和摩擦阻力进行耗能，金属板屈服后刚度较小，保证了该阻尼器良好的耗能稳定性。(3)结构简单紧凑，适用性強。目前现有的阻尼器中，阻尼器构件特别是核心耗能原件往往涉及构造的特殊加工以及多材料的协同工作，为阻尼器的制作生产和工程安装带来了诸多不便。滚轴金属阻尼器无论从连接形式还是构件制造方面都十分简单，特别是核心耗能元件即金属板无需任何多余加工，构造连接方式也简洁明了。且与现有阻尼器相比，滚轴金属阻尼器的变形能力强，在有限的构件尺寸下可以实现结构的大变形，从而大大减小了阻尼器的构件尺寸。当需要安装多块金属板时，各金属板平行放置即可，结构紧凑，适用于不同的工程需要。(4)可设计性強。本专利技术可以通过改变金属板数量、宽度、厚度滚轴的数量和半径在设计阶段实现在较大范围内任意变化的屈服力和阻尼器刚度，可以满足各类结构的需要。并可针对不同的工程需要和现场安装的具体情况灵活调节金属板支座之间的螺栓紧固件，实现工程安装阶段对阻尼器性能的微调。另外，滚轴阻尼器可以实现双向的水平减震，两个方向上金属板的数量厚度等设计參数可以分别设计，以满足结构两个方向上不同的减震需求。试验证明，本专利技术利用钢材等良好的塑性变形能力和摩擦阻尼实现耗能，其滞回曲线饱满，耗能能力出色。该设计结构新颖合理，易于加工，使用方便灵活，适用性强，可以有效提高建筑结构和桥梁结构的抗震性能，具有广阔的市场推广和应用前景。附图说明图I为滚轴金属阻尼器的结构示意图之一。图2为图I的Y向视图。图3为图I所示滚轴金属阻尼器的A-A剖面图。图4为图I所示滚轴金属阻尼器的B-B剖面图。图5为滚轴金属阻尼器的结构示意图之ニ。 图6为图5的Y向视图。图I为滚轴安装示意图(D部放大图)之一。图8为图7所示的滚动摩擦下金属板和滚轴的相对运动示意图。图9为滚轴安装示意图(D部放大图)之ニ。图10为滚轴金属阻尼器在框架结构上的安装示意图。图11为滚轴金属阻尼器在框架结构发生剪切变形下的工作示意图。图12滚轴金属阻尼器在桥梁上的应用示意图。图13为图12的C-C局部剖视图。图14为图12中的E部放大图。图中标号I-金属板；2_滚轴；3_滚轴支座；4_金属板支座；5_螺栓；6_螺栓通孔。具体实施例方式本专利技术提供了一种滚轴金属阻尼器，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进ー步说明。实施例一如图I、图2所示的本专利技术滚轴金属阻尼器，包括金属板I和滚轴2，以及滚轴支座3和金属板支座4。金属板I两端通过金属板支座4上的螺栓通孔6与建筑结构固定连接，金属板I的长度方向与建筑结构承受剪切力的方向一致。滚轴2为钢材制成并作表面光滑处理，放置于滚轴支座3中的圆柱面凹槽中。滚轴支座3分为上下两个部分(3 (I)和3 (2))，通过螺栓5的作用压紧之间的滚轴2和金属板I。滚轴2在金属板I的上下本文档来自技高网...
【技术保护点】
滚轴金属阻尼器，包括固定在建筑结构或桥梁结构上的金属板支座（4）和滚轴支座（3），其特征在于，一块或多块金属板（1）穿过滚轴支座（3），其两端与金属板支座（4）固定连接，金属板（1）的长度方向与建筑结构承受剪切力的主方向一致；滚轴支座（3）内与金属板（1）邻近的上表面和下表面上分别设置多个凹槽，每个凹槽内分别设置一个滚轴（2），与金属板（1）的上下两面滚动或滑动连接。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：潘鹏，林劲松，陈浩文，
申请(专利权)人：清华大学，北京羿射旭科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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