【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种可自复位金属阻尼器，属于消能减震。
技术介绍
0、技术背景
1、结构构件的耗能性能对建筑结构抗震起着至关重要的作用。传统的抗震结构常利用结构自身的承载能力和弹塑性变形能力来抵抗地震作用和耗散地震能量。当地震作用超过结构的屈服承载力时，结构通过塑性铰部位的塑性变形抵抗地震，利用塑性铰的滞回耗能耗散地震输入到结构中的能量。实际工程中，塑性铰的位置可能未出现在预期的位置，或者塑性铰未能达到预期的变形能力，从而使得建筑结构可能出现较为严重的破坏甚至倒塌。此外，传统的钢筋混凝土结构震后会产生较大的残余变形，使得结构无法修复，因此，建筑结构的减震耗能措施和自复位技术显得尤为重要。
2、随着建筑行业的发展，通过在结构构件上安装消能阻尼器，使之与原构件组成消能减震结构体系，是建筑结构耗能减震的重要措施之一。地震作用下，消能减震结构通过阻尼器消耗或吸收输入的地震能量，减小结构的地震反应，同时还需使结构在震后具有可恢复功能，从而减轻建筑结构的损伤破坏。
3、传统的阻尼器存在较多不足：黏弹性阻尼器易老化；粘滞阻尼器易产生漏液；现有的金属阻尼器刚度较大，且大多是单向耗能，震后残余变形不可恢复。因此，本专利技术提出一种内置碟簧可自复位金属阻尼器，将其应用于结构构件中，使之既能在地震发生时耗能减震，又能实现结构的自复位功能，同时实现震后修复可更换的多重目标。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的是提供一种内置碟簧可自复位金属阻尼器，
2、为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：
3、本专利技术提出一种内置碟簧可自复位金属阻尼器，包括外部钢管、内部钢管、碟簧装置、叠层橡胶、加劲钢板和锚固部件。所述外部钢管下端与阻尼器下连接钢板相连；所述内部钢管上下两端分别与阻尼器底部钢板和上连接钢板相连；所述顶部钢板、碟簧装置、叠层橡胶和加劲钢板均预留孔洞套在内部钢管上且可活动，加劲钢板共设有两块；所述顶部钢板与第一块加劲钢板之间，以及第二块加劲钢板与底部钢板之间套设有碟簧装置；两块加劲钢板之间设有叠层橡胶；所述锚固部件为预埋钢板与阻尼器连接钢板通过高强度螺栓连接，各部件独立加工成型。
4、进一步地，所述外部钢管整体为空腔长方体，下部与阻尼器连接钢板相连，上部盖板开有圆孔，便于内部钢管插入；此外，所述外部钢管在承担外部荷载的同时，可增强阻尼器的整体性且可避免内部碟簧装置受外界环境影响，并可对叠层橡胶起到变形约束的作用。同时，外部钢管在承受荷载发生变形的过程中耗散大量能量，可实现结构的耗能功能。
5、进一步地，所述内部钢管整体为空心圆管，上下端分别与阻尼器上连接钢板和底部钢板相连，其上端焊接在阻尼器上连接钢板的中心位置，下端插入底部钢板圆孔后焊接；所述内部钢管受压时与外部钢管共同受力，受拉时在承担荷载同时可将荷载传递给碟簧装置，同时，内部钢管在承受荷载发生变形的过程中耗散大量能量，可实现结构的耗能功能。
6、进一步地，所述碟簧装置单片碟簧呈圆锥碟状，为主要复位元件，中心设有圆孔方便内部钢管插入，其他部件用于协助压缩碟簧并传递荷载。碟簧常用组合形式有叠合、对合和复合组合形式等，碟簧装置的弹性承载力、变形量与单个碟簧的自由高度和厚度均有关，在设计时，应当选取较大外径碟簧，以减少组合片数。多片碟簧叠合可成倍增大阻尼器的承载能力和变形能力，为构件提供较大的恢复力。此外，碟簧叠合后的叠合面会产生摩擦，碟簧受压变形及变形恢复的过程中，均可为阻尼器提供附加耗能，为了保证碟簧可靠工作，碟簧支承面应与碟簧外周边相接触。在轴向拉力作用下，内部钢管将荷载通过底部钢板传递给碟簧装置和叠层橡胶，碟簧装置受压并提供反向的恢复力；在轴向压力作用下，连接钢板将荷载传递给内、外部钢管，同时阻尼器在受压变形过程中顶部钢板挤压碟簧装置和叠层橡胶，碟簧装置受压并提供反向的恢复力，实现结构的自复位功能。
7、进一步地，所述叠层橡胶由多层橡胶垫贴合而成，每层橡胶垫尺寸厚度均相同，橡胶垫中间开设有圆孔的方便内部钢管插入；所述叠层橡胶主要承受压力并传递给碟簧装置，叠层橡胶在挤压变形产生位移过程中与外部钢板内壁摩擦可为构件提供附加耗能。
8、进一步地，所述加劲钢板为平面厚钢板，一方面发挥加劲板作用，预防内部钢管发生压曲，另一方面可作为碟簧挡板，传递荷载使碟簧受力均匀，加劲钢板中间部位开有圆孔，方便内部钢管插入。
9、进一步地，所述连接钢板为平面厚钢板，四角处开设有螺栓通孔，并与预埋钢板螺栓孔位置对齐，方便与预埋钢板通过高强螺栓进行连接，并能实现震后修复阻尼器的可替换。
10、进一步地，所述预埋钢板为平面厚钢板，四角处开设有螺栓通孔，并与连接钢板螺栓孔位置对齐，在螺栓孔处焊接内螺纹套筒，方便与连接钢板通过高强螺栓进行连接；此外，所述预埋钢板需焊接锚固钢筋。
11、进一步地，所述高强螺栓穿过阻尼器连接钢板与预埋钢板螺栓孔，拧入焊接在预埋钢板上的内螺纹套筒，实现阻尼器连接钢板与预埋钢板相连。
12、进一步地，所述内螺纹套筒焊接在预埋钢板螺栓孔处，内部丝口与高强螺栓丝口相匹配。
13、总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下技术优势：
14、1.本专利技术通过采用塑性变形能力较好的内、外部钢管作为耗能单元的主体，叠层橡胶作为次要耗能与传力单元，主要承受压力的碟簧装置提供恢复力，实现了耗能与自复位的双重目标。
15、2.本专利技术的金属阻尼器整体性较好，各单元部件相互独立工作又共同协调受力，相对于其他金属阻尼器，不存在单元部件局部破坏阻尼器就工作完全失效的问题。
16、3.本专利技术的金属阻尼器通过高强螺栓和内螺纹套筒将阻尼器的连接钢板与预埋件进行有效连接，可实现阻尼器的震后修复可更换。
17、4.本专利技术设计的内置弹簧摩擦型金属阻尼器取材广泛、构造简单、传力明确、成本较低，具有广阔的应用前景。
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1.一种内置碟簧可自复位金属阻尼器，其特征在于，包括外部钢管、内部钢管、碟簧装置、叠层橡胶、加劲钢板和锚固部件。所述外部钢管下端与阻尼器下连接钢板相连；所述内部钢管上下两端分别与阻尼器底部钢板和上连接钢板相连；所述顶部钢板、碟簧装置、叠层橡胶和加劲钢板均预留孔洞套在内部钢管上且可活动，加劲钢板共设有两块；所述顶部钢板与第一块加劲钢板之间，以及第二块加劲钢板与底部钢板之间套设有碟簧装置；两块加劲钢板之间设有叠层橡胶；所述锚固部件为预埋钢板与阻尼器连接钢板通过高强度螺栓连接，各部件独立加工成型。
2.根据权利要求1所述的一种内置碟簧可自复位金属阻尼器，其特征在于，所述外部钢管整体为空腔长方体，下部与阻尼器连接钢板相连，上部盖板开有圆孔，便于内部钢管插入；所述外部钢管在承担外部荷载的同时，能够增强阻尼器的整体性且避免内部碟簧装置受外界环境影响，并对叠层橡胶变形约束。外部钢管在承受荷载发生变形的过程中耗散大量能量，实现结构的耗能功能。
3.根据权利要求1所述的一种内置碟簧可自复位金属阻尼器，其特征在于，所述内部钢管整体为空心圆管，上下端分别与阻尼器上连接钢板和底部
4.根据权利要求1所述的一种内置碟簧可自复位金属阻尼器，其特征在于，所述碟簧装置单片碟簧呈圆锥碟状，为主要复位元件，中心设有圆孔方便内部钢管插入，其他部件用于协助压缩碟簧并传递荷载。碟簧常用组合形式有叠合、对合和复合组合形式，碟簧装置的弹性承载力、变形量与单个碟簧的自由高度和厚度均有关，在设计时，选取大外径碟簧减少组合片数。多片碟簧叠合成倍增大阻尼器的承载能力和变形能力，为构件提供恢复力。碟簧叠合后的叠合面会产生摩擦，碟簧受压变形及变形恢复的过程中为阻尼器提供附加耗能，碟簧支承面与碟簧外周边相接触。在轴向拉力作用下，内部钢管将荷载通过底部钢板传递给碟簧装置和叠层橡胶，碟簧装置受压并提供反向的恢复力；在轴向压力作用下，连接钢板将荷载传递给内、外部钢管，同时阻尼器在受压变形过程中顶部钢板挤压碟簧装置和叠层橡胶，碟簧装置受压并提供反向的恢复力实现自复位。
5.根据权利要求1所述的一种内置碟簧可自复位金属阻尼器，其特征在于，所述叠层橡胶由多层橡胶垫贴合而成，每层橡胶垫尺寸厚度均相同，橡胶垫中间开设有圆孔的方便内部钢管插入；所述叠层橡胶主要承受压力并传递给碟簧装置，叠层橡胶在挤压变形产生位移过程中与外部钢板内壁摩擦提供附加耗能。
6.根据权利要求1所述的一种内置碟簧可自复位金属阻尼器，其特征在于，所述加劲钢板为平面厚钢板，一方面发挥加劲板作用，预防内部钢管发生压曲，另一方面作为碟簧挡板，传递荷载使碟簧受力均匀，加劲钢板中间部位开有圆孔，方便内部钢管插入。
7.根据权利要求1所述的一种内置碟簧可自复位金属阻尼器，其特征在于，所述连接钢板为平面厚钢板，四角处开设有螺栓通孔，并与预埋钢板螺栓孔位置对齐，与预埋钢板通过高强螺栓进行连接，并能实现震后修复阻尼器替换。
8.根据权利要求1所述的一种内置碟簧可自复位金属阻尼器，其特征在于，所述预埋钢板为平面厚钢板，四角处开设有螺栓通孔，并与连接钢板螺栓孔位置对齐，在螺栓孔处焊接内螺纹套筒，方便与连接钢板通过高强螺栓进行连接；此外，所述预埋钢板上焊接有锚固钢筋。
9.根据权利要求1所述的一种内置碟簧可自复位金属阻尼器，其特征在于，所述高强螺栓穿过阻尼器连接钢板与预埋钢板螺栓孔，拧入焊接在预埋钢板上的内螺纹套筒，实现阻尼器连接钢板与预埋钢板相连。
10.根据权利要求1所述的一种内置碟簧可自复位金属阻尼器，其特征在于，所述内螺纹套筒焊接在预埋钢板螺栓孔处，内部丝口与高强螺栓丝口相匹配。
...【技术特征摘要】
1.一种内置碟簧可自复位金属阻尼器，其特征在于，包括外部钢管、内部钢管、碟簧装置、叠层橡胶、加劲钢板和锚固部件。所述外部钢管下端与阻尼器下连接钢板相连；所述内部钢管上下两端分别与阻尼器底部钢板和上连接钢板相连；所述顶部钢板、碟簧装置、叠层橡胶和加劲钢板均预留孔洞套在内部钢管上且可活动，加劲钢板共设有两块；所述顶部钢板与第一块加劲钢板之间，以及第二块加劲钢板与底部钢板之间套设有碟簧装置；两块加劲钢板之间设有叠层橡胶；所述锚固部件为预埋钢板与阻尼器连接钢板通过高强度螺栓连接，各部件独立加工成型。
2.根据权利要求1所述的一种内置碟簧可自复位金属阻尼器，其特征在于，所述外部钢管整体为空腔长方体，下部与阻尼器连接钢板相连，上部盖板开有圆孔，便于内部钢管插入；所述外部钢管在承担外部荷载的同时，能够增强阻尼器的整体性且避免内部碟簧装置受外界环境影响，并对叠层橡胶变形约束。外部钢管在承受荷载发生变形的过程中耗散大量能量，实现结构的耗能功能。
3.根据权利要求1所述的一种内置碟簧可自复位金属阻尼器，其特征在于，所述内部钢管整体为空心圆管，上下端分别与阻尼器上连接钢板和底部钢板相连，其上端焊接在阻尼器上连接钢板的中心位置，下端插入底部钢板圆孔后焊接；所述内部钢管受压时与外部钢管共同受力，受拉时在承担荷载同时将荷载传递给碟簧装置，同时，内部钢管在承受荷载发生变形的过程中耗散大量能量，实现结构耗能。
4.根据权利要求1所述的一种内置碟簧可自复位金属阻尼器，其特征在于，所述碟簧装置单片碟簧呈圆锥碟状，为主要复位元件，中心设有圆孔方便内部钢管插入，其他部件用于协助压缩碟簧并传递荷载。碟簧常用组合形式有叠合、对合和复合组合形式，碟簧装置的弹性承载力、变形量与单个碟簧的自由高度和厚度均有关，在设计时，选取大外径碟簧减少组合片数。多片碟簧叠合成倍增大阻尼器的承载能力和变形能力，为构件提供恢复力。碟簧叠合后的叠合面会产生摩擦，碟簧受压变形及变形...
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