本发明专利技术提供一种装配简单、性能稳定的装配式铅剪切阻尼器。该阻尼器包括，中间拉板、端部连接板、铅柱、第一及第二内层拉板，第一、第二内层拉板分别位于中间拉板和端部连接板两侧，在中间拉板上设有中层铅柱孔和中层销孔，所述第一内层拉板和第二内层拉板为内层拉板，所述内层拉板包括内层拉板本体，在内层拉板本体上设有内层铅柱孔和长圆形限位孔且内层铅柱孔位于内层拉板本体的一端，所述端部连接板的另一端与内层拉板本体连接，在中间拉板的中层销孔中设有连接销且连接销穿过内层拉板的长圆形限位孔，所述内层铅柱孔与中层铅柱孔同轴，铅柱位于内层铅柱孔与中层铅柱孔中。改变铅柱的剪切面积，如增加铅柱直径或铅柱剪切面的数量，可增大输出力。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术为一种装配式铅剪切阻尼器，通过设定有效的铅柱剪切面，消耗结构系统能量，对结构起到消能减震(振)的作用。由于铅耗能的有效性，该装配式铅剪切阻尼器可以广泛应用于建筑结构的耗能支撑、桥梁减震等。
技术介绍
消能减震(振)技术是一种有效的结构控制技术，它通过在结构的适当位置安装耗能减震(振)装置，以减小结构在地震、大风或其它动力荷载作用下的动力响应。铅阻尼器是一种广泛应用于工程结构减震的有效阻尼器。常见的有铅挤压型和铅剪切型。近些年来，陆续出现一些新型的铅阻尼器，如北京工业大学闫维明等开发的转动式铅剪切阻尼器和板式剪切型铅阻尼器；转动式剪切阻尼器主要用于梁柱节点，地震中梁柱节点发生变形倾斜时该阻尼器将发生作用；广州大学周云等开发了铅阻尼筒减震器。既有研究表明，铅阻尼器(剪切型、挤压型)具有以下特点(1)在小变形下即可获得良好的耗能能力；(2)除圆柱型阻尼器外，其他阻尼器滞回环曲线具有典型的“库伦摩擦”特性，力学模型简单；C3)荷载频率和循环次数对工作性能影响较小，具有良好的稳定性和耐久性；(4)构造简单，制造方便。图1和图2分别是一种常见铅挤压和铅剪切阻尼器。前者通过带凸缘的中心轴挤压封闭腔体内的铅，以消耗能量；后者通过铅柱发生剪切变形消耗能量。图1所示铅挤压阻尼器的缺点在于对封闭腔体灌铅工艺较为复杂；图2所示铅剪切阻尼器的缺点是铅柱与滑动板以及上下盖板的有效连接较为困难。本专利技术根据既有铅阻尼器的特点，构造一种新型的装配式铅剪切阻尼器，在很大程度上解决了灌铅工艺复杂、铅柱连接复杂等问题。本专利技术提出的装配式铅剪切阻尼器可以广泛应用于建筑结构的耗能支撑、桥梁减震等；具有构造简单，加工方便，耗能效果优的特点。
技术实现思路
技术问题本专利技术提供一种构造简单、加工方便、性能稳定、耗能能力强的装配式铅剪切阻尼ο技术方案本专利技术所述的一种装配式铅挤压阻尼器，包括中间拉板、端部连接板、铅柱、第一内层拉板及第二内层拉板，第一内层拉板及第二内层拉板分别位于中间拉板和端部连接板的两侧，在中间拉板上设有中层铅柱孔和中层销孔，所述的第一内层拉板和第二内层拉板为内层拉板，所述的内层拉板包括内层拉板本体，在内层拉板本体上设有内层铅柱孔和长圆形限位孔且内层铅柱孔位于内层拉板本体的一端，所述端部连接板的另一端与内层拉板本体连接，在中间拉板的中层销孔中设有连接销且所述连接销穿过内层拉板的长圆形限位孔，所述内层铅柱孔与中层铅柱孔同轴，铅柱位于内层铅柱孔与中层铅柱孔中。有益效果本专利技术提供了一种构造简单、加工方便、性能稳定的装配式铅剪切阻尼器。所涉及的部件通过简单的组装即可，既无需灌铅，亦无需设置复杂的构造以连接铅柱和钢板。既有研究表明，铅阻尼器耗能能力强，不受工作硬化或疲劳的影响，具有良好的稳定性和耐久性，可广泛应用于工程结构的减振(震)耗能。本专利技术提出的装配式铅剪切阻尼器具有传统铅阻尼器的共性。铅剪切阻尼器的耗能能力与剪切铅面积直接相关，因而可以通过改变铅柱的剪切面积，以达到耗能和输出阻尼力的要求。常见改变铅柱剪切面积的方法包括(1) 增大铅柱直径；( 增加铅柱剪切面的数量。为说明该阻尼器的耗能效果，基于有限元平台进行简单算例以资说明。简化起见， 忽略装配板间的摩擦以及其他对阻尼器输出力影响较小的因素，以4个铅柱剪切面为例， 基于Abaqus平台分析该阻尼器的耗能特性。有限元模型中采取如下假定(1)钢板与铅柱的接触摩擦系数为0. 02 ； (2)铅的材料特性采取理想弹塑性本构，泊松比取0. 42以考虑其压缩性小的特点；C3)钢板仅发生弹性变形。假定铅柱直径为100mm、钢板厚度为20mm，建立非线性有限元分析模型如图3所示，单元和节点数分别为24840和15380。采用8节点缩减积分实体单元C3D8R模拟铅柱与钢板；铅柱的网格密度大于钢板的网格密度以有利于非线性求解收敛；铅柱与钢板间设置硬接触，即铅柱不可穿透钢板；约束铅柱沿轴向的平动自由度。由于铅柱在剪切过程中变形较大，为节约计算时间和便于模型收敛，文中采用Explicit求解器进行拟静力分析，并对铅柱单元进行质量缩放。非线性拟静力分析中同时考虑材料与几何非线性。钢板一端节点设置固定边界，另一端节点设置平动速度边界条件，速度加载历程如图4所示，对应的端部位移时程如图5所示。该阻尼器的滞回曲线如图6所示，由图6可见，⑴该滞回环较为饱满，耗能能力强O)阻尼器的初始刚度较大，一旦铅柱发生部分剪切破坏，其阻尼器输出力变化较小，铅柱屈服后的刚度与钢板的刚度有关；(3)滞回曲线上毛刺部分是由于铅柱变形剧烈而造成的。就算例而言，该阻尼器的最大输出力约440kN，增大阻尼力的方法如前所述。附图说明下面结合附图和实施方式进一步对本专利技术进行说明。图1传统铅挤压阻尼器。图2传统铅剪切阻尼器。图3装配式铅剪切阻尼器简化有限元模型。图4速度加载时程。图5位移时程。图6装配式铅剪切阻尼器的位移-荷载曲线。图7中间拉板三维视图。图8外层拉板三维视图。图9内层拉板三维视图。图10端部连接板三维视图。图11衬板三维视图。图12铅柱三维视图。图13铅柱封板三维视图。图14装配式铅挤压阻尼器平面图。图15装配式铅挤压阻尼器立面图。图16图14中的A-A剖面。图17图15中的B-B剖面。图18装配式铅剪切阻尼器三维视图(不含封板)。图19装配式铅剪切阻尼器三维视图。以上的图中有中间拉板(1)、端部连接板、铅柱(9)、第一内层拉板及第二内层拉板、连接销(8)、第一铅柱封板(61)及第二铅柱封板(6 第一外侧拉板和第二外侧拉板(22)。具体实施例方式一种装配式铅剪切阻尼器，包括中间拉板1、端部连接板4、铅柱9、第一内层拉板及第二内层拉板，第一内层拉板及第二内层拉板分别位于中间拉板1和端部连接板4的两侧，在中间拉板1上设有中层铅柱孔11和中层销孔12，所述的第一内层拉板和第二内层拉板为内层拉板3，所述的内层拉板3包括内层拉板本体30，在内层拉板本体30上设有内层铅柱孔31和长圆形限位孔32且内层铅柱孔31位于内层拉板本体30的一端，所述端部连接板4的另一端与内层拉板本体30连接，在中间拉板1的中层销孔12中设有连接销8且所述连接销8穿过内层拉板3的长圆形限位孔32，所述内层铅柱孔31与中层铅柱孔11同轴，铅柱9位于内层铅柱孔31与中层铅柱孔11中。在本实施例中，在第一内层拉板及第二内层拉板的外侧分别设有第一外侧拉板21和第二外侧拉板22，所述连接销8向外延伸并分别穿过第一外侧拉板21的一端和第二外侧拉板22的一端，第一外侧拉板21的另一端和第二外侧拉板22的另一端分别与中间拉板1连接，所述铅柱9向外延伸并分别穿过第一外侧拉板21的一端和第二外侧拉板22。在第一外侧拉板21和第二外侧拉板22分别设有用于覆盖铅柱9的第一铅柱封板 61及第二铅柱封板62。实施案例如图19所示实施案例中间拉板1与第一内层拉板及第二内层拉板可以采用高强螺栓7连接固定；端部连接板4与第一内层拉板及第二内层拉板亦可采用高强螺栓7连接固定；第一外侧拉板21和第二外侧拉板22与中间拉板1之间空隙采用衬板5填平，高强螺栓7穿过第一外侧拉板21、第二外侧拉板22、中间拉板1和衬板5，施加一定的预应力进行紧固。连接销(8)也可以采用高强螺栓，对3内层拉板、第一外侧本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种装配式铅剪切阻尼器，其特征在于，包括中间拉板（１）、端部连接板（４）、铅柱（９）、第一内层拉板及第二内层拉板，第一内层拉板及第二内层拉板分别位于中间拉板（１）和端部连接板（４）的两侧，在中间拉板（１）上设有中层铅柱孔（１１）和中层销孔（１２），所述的第一内层拉板和第二内层拉板为内层拉板（３），所述的内层拉板（３）包括内层拉板本体（３０），在内层拉板本体（３０）上设有内层铅柱孔（３１）和长圆形限位孔（３２）且内层铅柱孔（３１）位于内层拉板本体（３０）的一端，所述端部连接板（４）的另一端与内层拉板本体（３０）连接，在中间拉板（１）的中层销孔（１２）中设有连接销（８）且所述连接销（８）穿过内层拉板（３）的长圆形限位孔（３２），所述内层铅柱孔（３１）与中层铅柱孔（１１）同轴，铅柱（９）位于内层铅柱孔（３１）与中层铅柱孔（１１）中。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：焦常科，李爱群，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：84
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