本发明专利技术公开了一种基于SMA的自复位墙式阻尼器，该阻尼器与仅通过摩擦耗能或SMA耗能的阻尼器相比耗能能力更强，同时该阻尼器具有自复位性能，可有效减小结构残余变形。本发明专利技术的T形内板和两侧L形外板通过SMA螺栓连接固定，T形内板和L外板上均加工有可贴合的坡面，当T形内板与L形外板发生水平方向相对移动时，两侧L形外板向外移动，SMA螺栓受拉伸长。SMA螺栓的轴力引起坡面之间的法向接触力，进而产生摩擦力。该阻尼器的耗能能力由两部分组成，即坡面之间的摩擦耗能和SMA螺栓的滞回耗能。SMA螺栓的超弹性实现阻尼器的自复位性能。的超弹性实现阻尼器的自复位性能。的超弹性实现阻尼器的自复位性能。
【技术实现步骤摘要】
一种基于SMA的自复位墙式阻尼器
[0001]本专利技术涉及一种基于SMA(形状记忆合金)的自复位墙式阻尼器，属于土木工程的结构消能减震
技术介绍
[0002]消能减震是一种常用的结构被动控制方法，通过在结构体系中安装耗能构件或耗能装置消耗地震能量，可有效提高结构抗震性能，减轻结构在地震中的损伤。墙式阻尼器可通过墙体连接构件与结构上、下层梁连接，具有构造简单、布置灵活、节省建筑空间等优势。常用的墙式阻尼器有剪切型金属阻尼器、粘滞阻尼器等，通过不同的消能机制消耗地震输入结构的能量，保护主体结构。然而，这些墙式阻尼器不具有自复位性能，使得结构在地震结束后存在较大残余变形，影响震后使用功能且难以修复，造成严重的经济、时间损失。
[0003]为了克服这一缺点，实现结构震后功能可恢复，本专利技术提出了一种基于SMA的自复位墙式阻尼器，该专利技术将坡面变摩擦机制与SMA螺栓相结合，可与结构墙式连接，兼具消能能力和自复位性能，在消能减震的同时有效减小结构残余变形，提高抗震韧性。
技术实现思路
[0004]为了克服传统墙式阻尼器残余变形大的缺点，提高结构抗震韧性，本专利技术提出了一种新型墙式阻尼器，该阻尼器与仅通过摩擦耗能或SMA耗能的阻尼器相比耗能能力更强，同时该阻尼器具有自复位性能，可有效减小结构残余变形。
[0005]本专利技术的T形内板和两侧L形外板通过SMA螺栓连接固定，T形内板和L外板上均加工有可贴合的坡面，当T形内板与L形外板发生水平方向相对移动时，两侧L形外板向外移动，SMA螺栓受拉伸长。SMA螺栓的轴力引起坡面之间的法向接触力，进而产生摩擦力。该阻尼器的耗能能力由两部分组成，即坡面之间的摩擦耗能和SMA螺栓的滞回耗能。SMA螺栓的超弹性实现阻尼器的自复位性能。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采取了如下技术方案：
[0007]一种基于SMA的自复位墙式阻尼器，主要包括T形内板(1)、L形外板(2)、SMA螺栓(3)、螺母(4)、垫块(5)、上连接螺栓(6)和下连接螺栓(7)。所述T形内板(1)腹板两侧加工有多个纵向连续坡面(9)和横向长槽孔(8)；T形内板(1)翼缘两侧加工有螺栓孔I(10)；L形外板(2)的长边外侧加工有多个纵向连续坡面(12)和螺栓孔II(11)；L形外板的短边上加工有槽孔(13)。T形内板(1)为一块，L形外板(2)为两块，两块L形外板(2)拼装在T形内板(1)两侧，T形内板(1)腹板两侧的第一坡面(9)与L形外板(2)长边外侧的第二坡面(12)相贴合。SMA螺栓(3)穿过两块L形外板(2)上的螺栓孔II(11)、T形内板(1)上的长槽孔(8)和垫块(5)上的螺栓孔III(17)，两侧通过螺母(4)固定于L形外板(2)上。
[0008]进一步地，所述SMA螺栓(3)由SMA棒材加工而成，SMA螺栓(3)上加工有螺纹段(14)、过渡段(15)和削弱段(16)，目的分别是实现螺纹连接、避免应力集中和使变形均匀。
[0009]进一步地，所述垫块(5)上加工有螺栓孔III(17)，调整垫块(5)高度可匹配不同削
弱段(16)长度的SMA螺栓(3)。本专利技术可与结构墙式连接，如图1所示。
[0010]进一步地，所述上连接螺栓(6)穿过T形内板(1)翼缘两侧的螺栓孔I(10)与上连接墙螺栓连接，下连接螺栓(7)穿过L形板短边(2)上的槽孔(13)与下连接墙螺栓连接。下连接螺栓(7)安装于槽孔(13)外侧，其目的是螺栓连接的同时，允许两侧L形外板(2)向外移动。
[0011]进一步地，当遭遇地震水平荷载，T形内板(1)将与L形外板(2)发生水平方向的相对滑动，由于T形内板(1)的第一坡面(9)与L形外板(2)的第二坡面(12)贴合在一起，水平方向滑动将引起两侧L形外板(2)向外移动，间距增大，进而使得SMA螺栓(3)受拉伸长，如图8
‑
9所示。T形内板(1)腹板上的长槽孔(8)避免SMA螺栓(3)削弱段(16)受到剪切。SMA螺栓(3)的轴力使得第一坡面(9)和第二坡面(12)之间存在法向接触力，进而产生摩擦力，且摩擦力大小随SMA螺栓轴力(3)改变。该阻尼器的耗能能力由两部分组成，即第一坡面(9)与第二坡面(12)之间的摩擦耗能和SMA螺栓(3)的滞回耗能。改变关键设计参数可以调整阻尼器的强度、刚度、变形能力和耗能能力。
[0012]进一步地，所述关键设计参数包括SMA螺栓(3)削弱段(16)的直径和长度、SMA螺栓(3)的数量和坡面倾角。地震结束后，SMA螺栓(3)的恢复力将使T形内板(1)与L形外板(2)回复至初始位置，实现阻尼器的自复位。
[0013]与现有技术相比，本专利技术的优点如下：
[0014](1)本专利技术整体耗能能力由坡面之间的摩擦耗能和SMA螺栓的滞回耗能两部分组成，与仅采用摩擦耗能或仅采用SMA耗能的阻尼器相比耗能能力更强。
[0015](2)本专利技术具有自复位的优点，消能减震的同时帮助减小结构残余变形，提高抗震韧性。
[0016](3)本专利技术L形外板的长边外侧和T形内板的腹板两侧均加工有纵向坡面，地震引起的结构层间位移使T形内板和L形外板发生水平方向的相对移动，SMA螺栓受拉伸长，使变摩擦机制与SMA螺栓相结合。
[0017](4)本专利技术L形外板短边上加工有槽孔，下连接螺栓安装在槽孔外侧，当T形内板和L形外板发生水平方向的相对移动时，两侧L形外板将向外移动。
[0018](5)本专利技术T形内板的腹板上加工有横向的长槽孔，避免当阻尼器滑动时SMA螺栓削弱段受到剪切。
[0019](6)本专利技术的强度、刚度、变形能力和耗能能力，可以通过改变关键设计参数进行调整。关键设计参数包括SMA螺栓削弱段的直径和长度、SMA螺栓的数量和坡面倾角。
附图说明
[0020]图1是阻尼器与结构连接示意图。
[0021]图2是阻尼器装配示意图。
[0022]图3是阻尼器的正视图、侧视图和仰视图。
[0023]图4是T形内板示意图。
[0024]图5是L形外板示意图。
[0025]图6是SMA螺栓示意图。
[0026]图7是垫块示意图。
[0027]图8是阻尼器变形示意图(轴测)。
[0028]图9是阻尼器变形示意图(仰视)。
具体实施方式
[0029]以下结合附图和实施例对本专利技术进行详细说明。
[0030]如图1
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9所述，一种基于SMA的自复位墙式阻尼器，该阻尼器的施作方法如下：T形内板(1)、T形内板两侧的第一坡面(9)、长槽孔(8)和螺栓孔I(10)、L形外板(2)、L形外板(2)上的第二坡面(12)、螺栓孔II(11)、槽孔(13)、SMA螺栓(3)、SMA螺栓(3)上的螺纹段(14)、过渡段(15)、削弱段(16)、垫块(5)、垫块(5)上的螺栓孔III(17)、等均在工厂事先预制而成，而后运输至施工现场。
[0031]首先通过上连接螺栓(6)将T形内本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于SMA的自复位墙式阻尼器，其特征在于，包括T形内板(1)、L形外板(2)、SMA螺栓(3)、螺母(4)、垫块(5)、上连接螺栓(6)和下连接螺栓(7)；所述T形内板(1)腹板两侧加工有多个纵向连续坡面即第一坡面(9)和横向长槽孔(8)；T形内板(1)翼缘两侧加工有螺栓孔I(10)；L形外板(2)的长边外侧加工有多个纵向连续坡面(12)和螺栓孔II(11)；L形外板的短边上加工有槽孔(13)；T形内板(1)为一块，L形外板(2)为两块，两块L形外板(2)拼装在T形内板(1)两侧，T形内板(1)腹板两侧的第一坡面(9)与L形外板(2)长边外侧的第二坡面(12)相贴合；SMA螺栓(3)穿过两块L形外板(2)上的螺栓孔II(11)、T形内板(1)上的长槽孔(8)和垫块(5)上的螺栓孔III(17)，两侧通过螺母(4)固定于L形外板(2)上。2.根据权利要求1所述的一种基于SMA的自复位墙式阻尼器，其特征在于，所述SMA螺栓(3)由SMA棒材加工而成，SMA螺栓(3)上加工有螺纹段(14)、过渡段(15)和削弱段(16)。3.根据权利要求1所述的一种基于SMA的自复位墙式阻尼器，其特征在于，所述垫块(5)上加工有螺栓孔III(17)，调整垫块(5)高度可匹配不同削弱段(16)长度的SMA螺栓(3)；基于SMA的自复位墙式阻尼器与结构墙式连接。4.根据权利要求1所述的一种基于SMA的自复位墙式阻尼器，其特征在于，所述上连接螺...
【专利技术属性】
技术研发人员：邱灿星，刘家旺，杜修力，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：
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