一种高柔结构的多方向减震防护系统技术方案

一种高柔结构的多方向减震防护系统，包括环形钢扣件单元、环形固定单元以及若干消能减震单元；其中，环形钢扣件单元套装在高柔结构上部，所述环形固定单元套装在高柔结构底部且固定于地面上，所述若干消能减震单元连接所述环形钢扣件单元以及环形固定单元；所述消能减振单元由上侧传力单元、圆筒式阻尼器和下侧传力单元组成，圆筒式阻尼器包括：上螺纹连接钢套筒、下螺纹连接钢套筒、外围钢筒、上密封钢板、下密封钢板、上传力钢板、下传力钢板、上预压弹簧、下预压弹簧、上活塞钢板、下活塞钢板、上传力杆、下传力杆、上第一内钢筒、下第一内钢筒和第二内钢筒。本实用新型专利技术能够多向减震，高效灵活。

A multi direction damping protection system of high flexible structure

【技术实现步骤摘要】
一种高柔结构的多方向减震防护系统
本技术属于减震防护
，具体涉及一种高柔结构的多方向减震防护系统。
技术介绍
地震和强风(台风)长期以来对高柔结构的安全构成了巨大的威胁。历次所发生的地震和强风(台风)，对高耸的大树(尤其具有历史文化价值和研究价值的比较脆弱树木)，高柔历史文化古建筑(例如宝塔等)，烟囱，水塔等高柔结构都产生了严重的损伤破坏，甚至发生倾覆或倒塌，造成了巨大的损失。减振技术作为一种优越的振动控制技术被有效的运用于地震和强风作用的控制。目前，减震装置的使用一般直接加入建筑结构本身进行结构的耗能减震，而高柔结构由于本身结构形式的特点往往难以加设，加设效率和调节灵活程度较低，并且在加设过程中往往会对原有结构造成损伤。同时减震器大多仅仅只能对一个方向进行减震，而往往地震和强风(台风)的激励作用是多方向耦合的。
技术实现思路
为解决上述问题，本技术设计了一种在高柔结构外部无损加设的灵活高效且能多方减震防护的系统，同时能实时监测其预紧力的大小。为达到上述目的，本技术采用如下技术方案：一种高柔结构的多方向减震防护系统，包括环形钢扣件单元、环形固定单元以及若干消能减震单元；其中，所述环形钢扣件单元套装在高柔结构中上部，所述环形固定单元套装在高柔结构底部且固定于地面上，所述若干消能减震单元连接所述环形钢扣件单元以及环形固定单元；所述消能减震单元包括上侧传力单元、圆筒式阻尼器、下侧传力单元，所述上侧传力单元连接所述环形钢扣件单元以及圆筒式阻尼器，所述下侧传力单元连接所述环形固定单元以及圆筒式阻尼器；所述圆筒式阻尼器包括外围钢筒，所述外围钢筒内部两端对称填充有一段上可压缩耗能材料层和下可压缩耗能材料层，所述上可压缩耗能材料层和下可压缩耗能材料层之间对称设置有上预压弹簧和下预压弹簧，所述上预压弹簧和下预压弹簧之间对称设置有上第一内钢筒和下第一内钢筒，所述第一内钢筒和下第一内钢筒内部设置有第二内钢筒，所述外围钢筒与上第一内钢筒和下第一内钢筒之间以及所述第二内钢筒和上第一内钢筒和下第一内钢筒之间均填充有剪切型耗能材料；所述上预压弹簧与上第一内钢筒之间设置有上活塞钢板，所述下预压弹簧与下第一内钢筒之间设置有下活塞钢板，所述上活塞钢板连接有上传力杆，且所述上传力杆设置有刻度尺；所述下活塞钢板连接有下传力杆，所述下传力杆连接所述下侧传力单元，且所述下传力杆设置有刻度尺；所述上可压缩耗能材料层和上预压弹簧之间设置有上传力钢板，所述下可压缩耗能材料层和下预压弹簧之间设置有下传力钢板，所述外围钢筒两端安装有上密封钢板和下密封钢板，所述上传力杆穿过所述上传力钢板、上可压缩耗能材料层及上密封钢板并连接所述上侧传力单元，所述下传力杆穿过所述下传力钢板、下可压缩耗能材料层及下密封钢板并连接所述下侧传力单元。优选地，所述上第一内钢筒与下第一内钢筒之间相距50mm～150mm，所述第二内钢筒与上活塞钢板之间相距50mm～150mm，所述第二内钢筒与下活塞钢板之间相距50mm～150mm。优选地，所述可压缩耗能材料采用粘弹性材料或金属橡胶或泡沫铝，所述剪切型耗能材料采用粘弹性材料。优选地，所述粘弹性材料通过高温高压硫化或强力胶粘剂进行处理。进一步地，所述上传力杆上端以及所述下传力杆下端分别设置有上螺纹连接钢套筒和下螺纹连接钢套筒，所述上侧传力单元下端以及所述下侧传力单元上端分别对应设置有连接螺纹。优选地，所述的上侧传力单元和下侧传力单元为钢铰绳或钢支撑。进一步地，所述环形固定单元由多个可拆卸的弧形钢板单元连接而成，所述弧形钢板单元两端设置有连接用螺栓孔，它们之间通过螺栓进行连接；所述弧形钢板单元上还设置有若干钢桩孔，所述弧形钢板单元通过长钢桩固定在地面上。优选地，所述长钢桩横截面的形状为圆形或方形，其下端尖上端粗，且其表面设置有增大粗糙度的花纹。进一步地，所述环形钢扣件单元上设置有若干上连接件，所述连接件通过螺栓与所述上侧传力单元相连；所述环形固定单元上设置有若干下连接件，所述下连接件通过螺栓与所述下侧传力单元相连。相比于现有技术，本技术技术方案具有的有益效果为：1.本减震防护系统可以根据所保护结构的形式、性能以及受到外界荷载激励作用的特点，确定合适的消能减振单元的大小和数量，以及调节合适的布置位置和角度，可调节程度高，使减震防护系统的减震防护效率达到最优；2.当地震和强风产生多方向(水平、竖向和扭转)荷载激励时，本减震防护系统均可以将其振动能量最优的传递到圆筒式阻尼器中进行耗散掉，保证整个减震防护系统对任意方向振动的具有良好消能减振作用。3.消能减振单元与环形钢扣件单元和弧形钢板单元均采用铰接连接，在外界荷载激励作用下，减震防护系统的传力耗能机制明确。使得消能减振单元的受力方向始终为其轴向，使消能减振单元上不承受弯矩，保证了圆筒式阻尼器发挥良好的耗能性能，同时使得消能减振单元不会产生弯曲破坏。4.圆筒式阻尼器内部设置有可压缩耗能材料层，剪切型耗能材料和预压弹簧，构造合理，传力耗能机制明确。当所述多方向减震防护系统受到小震和风振激励作用时，圆筒式阻尼器发生小位移变形，主要由剪切型粘耗能材料层进行耗能，减小结构的动力响应，保证结构不发生疲劳破坏；当受到大震和强(台)风振激励作用时，剪切型粘耗能材料层和可压缩耗能材料层共同耗能，减小结构的动力响应，保证所保护结构不倾覆和倒塌，同时可压缩耗能材料可提供较大的刚度，起到限位作用，可以确保剪切型粘耗能材料层不发生剪切破坏，使本减震防护系统在小位移激励和大位移激励下均有良好的耗能减震效果。5.圆筒式阻尼器中的预压弹簧在装置受压时可提供较大的弹性恢复刚度，这增加了整个减震防护系统的抵抗变形和可恢复的能力。6.消能减振单元预紧力大小可根据传力杆上的刻度读数实时读取，以便于灵活准确的进行安装调节，也可保证后期随时间推移更好的进行观察预紧力的变化，判断预紧力是否失效或者需要进行调节，并且可以保证各预紧力之间达到最优的平衡7.本减震防护系统的各个部件单元均通过装配连接，使其安装施工效率高，调节灵活程度高，部件可更换率和利用率高。8.本弧形钢板之间可通过装配连接形成多个共同体或一个整体，大幅度提高了整个减震防护系统的稳定性和抗拉拔能力。附图说明图1是本技术一种高柔结构的多方向减震防护系统的主视图；图2是本技术圆筒式阻尼器的主视图；图3是本技术环形钢扣件单元与消能减振单元相连节点的主视图；图4是本技术弧形钢板单元与消能减振单元相连节点的主视图；图5是本技术长钢桩的主视图；图6是本技术环形钢扣件单元的主视图；图7是图1中本技术圆筒式阻尼器中外围钢筒、下可压缩耗能材料层和上传力杆A-A向剖视图；图8是图1中本技术圆筒式阻尼器中外围钢筒、剪切型耗能材料、下第一内钢筒和第二内钢筒B-B向剖视图；图中：1所保本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高柔结构的多方向减震防护系统，其特征在于：包括环形钢扣件单元、环形固定单元以及若干消能减震单元；/n其中，所述环形钢扣件单元套装在高柔结构中上部，所述环形固定单元套装在高柔结构底部且固定于地面上，所述若干消能减震单元连接所述环形钢扣件单元以及环形固定单元；/n所述消能减震单元包括上侧传力单元、圆筒式阻尼器、下侧传力单元，所述上侧传力单元连接所述环形钢扣件单元以及圆筒式阻尼器，所述下侧传力单元连接所述环形固定单元以及圆筒式阻尼器；/n所述圆筒式阻尼器包括外围钢筒，所述外围钢筒内部两端对称填充有一段上可压缩耗能材料层和下可压缩耗能材料层，所述上可压缩耗能材料层和下可压缩耗能材料层之间对称设置有上预压弹簧和下预压弹簧，所述上预压弹簧和下预压弹簧之间对称设置有上第一内钢筒和下第一内钢筒，所述第一内钢筒和下第一内钢筒内部设置有第二内钢筒，所述外围钢筒与上第一内钢筒和下第一内钢筒之间以及所述第二内钢筒和上第一内钢筒和下第一内钢筒之间均填充有剪切型耗能材料；/n所述上预压弹簧与上第一内钢筒之间设置有上活塞钢板，所述下预压弹簧与下第一内钢筒之间设置有下活塞钢板，所述上活塞钢板连接有上传力杆，且所述上传力杆设置有刻度尺；所述下活塞钢板连接有下传力杆，所述下传力杆连接所述下侧传力单元，且所述下传力杆设置有刻度尺；所述上可压缩耗能材料层和上预压弹簧之间设置有上传力钢板，所述下可压缩耗能材料层和下预压弹簧之间设置有下传力钢板，所述外围钢筒两端安装有上密封钢板和下密封钢板，所述上传力杆穿过所述上传力钢板、上可压缩耗能材料层及上密封钢板并连接所述上侧传力单元，所述下传力杆穿过所述下传力钢板、下可压缩耗能材料层及下密封钢板并连接所述下侧传力单元。/n...

【技术特征摘要】
1.一种高柔结构的多方向减震防护系统，其特征在于：包括环形钢扣件单元、环形固定单元以及若干消能减震单元；
其中，所述环形钢扣件单元套装在高柔结构中上部，所述环形固定单元套装在高柔结构底部且固定于地面上，所述若干消能减震单元连接所述环形钢扣件单元以及环形固定单元；
所述消能减震单元包括上侧传力单元、圆筒式阻尼器、下侧传力单元，所述上侧传力单元连接所述环形钢扣件单元以及圆筒式阻尼器，所述下侧传力单元连接所述环形固定单元以及圆筒式阻尼器；
所述圆筒式阻尼器包括外围钢筒，所述外围钢筒内部两端对称填充有一段上可压缩耗能材料层和下可压缩耗能材料层，所述上可压缩耗能材料层和下可压缩耗能材料层之间对称设置有上预压弹簧和下预压弹簧，所述上预压弹簧和下预压弹簧之间对称设置有上第一内钢筒和下第一内钢筒，所述第一内钢筒和下第一内钢筒内部设置有第二内钢筒，所述外围钢筒与上第一内钢筒和下第一内钢筒之间以及所述第二内钢筒和上第一内钢筒和下第一内钢筒之间均填充有剪切型耗能材料；
所述上预压弹簧与上第一内钢筒之间设置有上活塞钢板，所述下预压弹簧与下第一内钢筒之间设置有下活塞钢板，所述上活塞钢板连接有上传力杆，且所述上传力杆设置有刻度尺；所述下活塞钢板连接有下传力杆，所述下传力杆连接所述下侧传力单元，且所述下传力杆设置有刻度尺；所述上可压缩耗能材料层和上预压弹簧之间设置有上传力钢板，所述下可压缩耗能材料层和下预压弹簧之间设置有下传力钢板，所述外围钢筒两端安装有上密封钢板和下密封钢板，所述上传力杆穿过所述上传力钢板、上可压缩耗能材料层及上密封钢板并连接所述上侧传力单元，所述下传力杆穿过所述下传力钢板、下可压缩耗能材料层及下密封钢板并连接所述下侧传力单元。


2.根据权利要求1所述的一种高柔结构的多方向减震防护系统，其特征在于：所述上第一内钢筒与下第一内钢筒之间相...

【专利技术属性】
技术研发人员：成羽，李业学，王元元，董尧荣，
申请(专利权)人：湖北文理学院，
类型：新型
国别省市：湖北;42