一種圓盤形狀記憶合金阻尼器制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種圓盤形狀記憶合金阻尼器，包括木柱和連接木柱的木梁，在木柱和木梁相連的轉(zhuǎn)角處連接有基座，基座內(nèi)設(shè)有能夠沿其轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤，基座通過豎向連接鋼板和木柱卡箍固定在木柱內(nèi)側(cè)；轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤通過L型固定鋼板分別連接豎向連接鋼板和木梁，轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤通過剛性系桿與木梁底面連接，基座與轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤間的空隙處設(shè)有超彈性形狀記憶合金絲，通過剛性系桿的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤的往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)，使得超彈性形狀記憶合金絲發(fā)生反復(fù)拉伸及復(fù)位，承受木柱和木梁的內(nèi)力。本發(fā)明專利技術(shù)采用節(jié)點(diǎn)加固方式，限制層間側(cè)移，顯著提高結(jié)構(gòu)在地震作用下的耗能及自復(fù)位能力，解決振動(dòng)產(chǎn)生的動(dòng)力響應(yīng)而導(dǎo)致的建筑物傾斜、倒塌，避免建筑物震后的二次糾偏加固。

A disk shape memory alloy damper

The invention discloses a disc shape memory alloy damper, including wooden poles and connecting beams, pillars and beams in the corner is connected with the base, the base includes along the rotation of the rotating disc, the base through the connecting plate and the vertical wooden clamps on the pillars inside; rotating disc by L type fixed plate are respectively connected with the connecting plate and the vertical beams, rotating disc connected by rigid tie bar and beam bottom, the base and the gap between the rotating disc is provided with superelastic shape memory alloy wire, through the rigid tie bar on the reciprocating movement of the reciprocating rotation of the rotation of the disk drive, the superelastic shape memory alloy wire repeated tension and reset. The internal force of beams and columns under. The invention adopts the node reinforcement, limiting the floor displacement, significantly improve the energy consumption structure under earthquake and self reset capability, solve the dynamic vibration response and tilt, causing collapse of buildings, two buildings after the earthquake to avoid rectification and reinforcement.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種圓盤形狀記憶合金阻尼器
本專利技術(shù)涉及古建筑木結(jié)構(gòu)及現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)減震控制、防災(zāi)減災(zāi)領(lǐng)域，具體來說就是一種圓盤形狀記憶合金阻尼器，符合傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)古建筑及現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)抗震減災(zāi)需求。
技術(shù)介紹
中國(guó)古建筑木結(jié)構(gòu)歷史悠久，遍布全國(guó)各地，蘊(yùn)含著寶貴的傳統(tǒng)營(yíng)造技藝和建筑文化。現(xiàn)存的古建筑有北京故宮、山西應(yīng)縣木塔、承德避暑山莊、薊縣獨(dú)樂寺等。古建筑木結(jié)構(gòu)梁柱連接方式主要為榫卯連接，即梁端做成榫頭形式，柱端做成卯口形式。榫卯連接具有剛?cè)岵?jì)的作用，為典型的半剛性連接。在諸如地震、風(fēng)荷載作用下，榫卯節(jié)點(diǎn)發(fā)生擠壓變形，榫頭松動(dòng)甚至拔出，其受彎、剪、扭等基本承載能力減弱。現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)連接方式大多采用鋼連接件連接或部分采用榫卯節(jié)點(diǎn)連接，但連接較弱，其抗彎剛度較小，屬于半剛性連接。上述木結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造方式造成了木構(gòu)架整體抗側(cè)剛度不足，在地震、橫風(fēng)等動(dòng)力荷載作用下，整體結(jié)構(gòu)容易產(chǎn)生較強(qiáng)的動(dòng)力響應(yīng)和較大的層間側(cè)移，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)遭受嚴(yán)重破壞甚至倒塌。因此，對(duì)榫卯節(jié)點(diǎn)進(jìn)行加固以降低木構(gòu)架的整體動(dòng)力響應(yīng)和限制層間側(cè)移是木結(jié)構(gòu)修繕加固的重點(diǎn)。現(xiàn)行常見的木結(jié)構(gòu)榫卯節(jié)點(diǎn)加固方式有很多，比如L型鐵箍加固、U型扁鋼加固、節(jié)點(diǎn)處附加支撐加固、纖維復(fù)合增強(qiáng)材料加固等。但是，這些常用的加固方式在大幅度提高了節(jié)點(diǎn)剛度的同時(shí)，也大幅度地提高了結(jié)構(gòu)整體剛度，而且上述加固方式不具備耗能能力或者僅能提供較小的耗能能力。因此，地震作用下結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)大幅度提高，使結(jié)構(gòu)潛伏著巨大的安全隱患。此外，震后木構(gòu)架存在著較大的殘余變形，難以自動(dòng)恢復(fù)到初始狀態(tài)，仍需要二次糾偏加固。隨著科技的發(fā)展，阻尼器越來越廣泛地應(yīng)用在結(jié)構(gòu)的加固中。目前，開發(fā)應(yīng)用較多的是基于粘彈性材料、粘滯流體、軟鋼等材料的阻尼器，但該類材料制作的阻尼器仍然存在著許多缺點(diǎn)，如粘彈性材料的易老化，粘滯阻尼器的再維護(hù)成本高，軟鋼阻尼器的塑性殘余變形大等。此外，采用摩擦阻尼器進(jìn)行加固也是一種常見的類型，其具有良好可靠的耗能能力，且耗能性能受荷載大小、加載頻率和加載循環(huán)次數(shù)的影響較小，但摩擦阻尼器摩擦耗能后存在較大的殘余變形，不能自復(fù)位。因此，有必要開發(fā)一種新型的阻尼器，該阻尼器既要具有良好的耗能能力，又要具有變形后自動(dòng)恢復(fù)到初始狀態(tài)的能力，如此便可以消除地震后更換阻尼器及二次加固帶來的巨額成本，并具有良好的工程應(yīng)用前景。形狀記憶合金正是開發(fā)上述目標(biāo)阻尼器的理想材料，形狀記憶合金是一種具有多種特殊力學(xué)性能的新型功能材料，具有顯著的形狀記憶效應(yīng)、相變超彈性和高阻尼特性。較其他材料相比，形狀記憶合金的抗疲勞性能很好，變形可恢復(fù)應(yīng)變很大(6％～8％)。因此，基于形狀記憶合金制成的阻尼器，較其他類型的阻尼器相比，具有變形可自動(dòng)回復(fù)的特點(diǎn)，又具有較高的阻尼耗能能力，是減輕建筑結(jié)構(gòu)在地震作用下?lián)p傷，減小地震后修復(fù)結(jié)構(gòu)本身或修復(fù)、更換阻尼器費(fèi)用的有效方案。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺陷，本專利技術(shù)給出的是一種圓盤形狀記憶合金阻尼器，其目的是克服以上
技術(shù)介紹
存在的缺陷與不足，采用節(jié)點(diǎn)加固的方法，限制層間側(cè)移，顯著提高結(jié)構(gòu)在地震作用下的耗能及自復(fù)位能力，從而解決因地震、風(fēng)振或者機(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生的動(dòng)力響應(yīng)而導(dǎo)致的建筑物傾斜、倒塌等問題，并避免建筑物震后的二次糾偏加固。本專利技術(shù)是通過下述技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。一種圓盤形狀記憶合金阻尼器，包括木柱和連接木柱的木梁，在木柱和木梁相連的轉(zhuǎn)角處連接有基座，基座內(nèi)設(shè)有能夠沿其轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤，基座通過豎向連接鋼板和木柱卡箍固定在木柱內(nèi)側(cè)；轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤通過L型固定鋼板連接其中心圓軸分別連接豎向連接鋼板和木梁，轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤通過剛性系桿連接其偏心圓軸與木梁底面連接，所述基座與轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤間的空隙處設(shè)有超彈性形狀記憶合金絲，通過剛性系桿的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤的往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)，使得超彈性形狀記憶合金絲發(fā)生反復(fù)拉伸及復(fù)位，承受木柱和木梁的內(nèi)力。進(jìn)一步，所述剛性系桿為沿轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤兩側(cè)對(duì)稱布置的雙臂桿，其一端與轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤右側(cè)偏心圓軸鉸接，另一端與固定在木梁底部的水平連接鋼板鉸接。進(jìn)一步，所述水平連接鋼板通過木梁卡箍固定在木梁底面，通過水平連接鋼板使剛性系桿沿轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤豎直設(shè)置。進(jìn)一步，所述豎向連接鋼板通過木柱卡箍固定在木柱內(nèi)側(cè)，一側(cè)與基座焊接固定，上端與木柱和木梁相連的對(duì)角節(jié)點(diǎn)之間的間隙為10～30mm。進(jìn)一步，所述基座與豎向連接鋼板焊接一側(cè)開有供木柱卡箍通過的方形通孔。進(jìn)一步，所述基座為在頂邊削去一角的五邊形開孔板，頂邊為傾斜邊，開孔半徑為R，轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤通過基座中的中心圓軸連接在開孔中。進(jìn)一步，所述轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤半徑小于基座通孔半徑50～100mm。進(jìn)一步，所述基座孔壁上均布至少2個(gè)基座夾具，轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤圓周面上均布與基座孔壁上同等數(shù)量的圓盤夾具，超彈性形狀記憶合金絲通過交替設(shè)置的基座夾具和圓盤夾具固定在基座和轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤上。進(jìn)一步，所述超彈性形狀記憶合金絲位于基座孔壁與轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤外側(cè)圓周面之間，并且等距依次穿過基座孔壁和轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤圓周面上的夾具，形成閉合線圈。進(jìn)一步，所述木柱卡箍和木梁卡箍均由一個(gè)框型板連接一個(gè)矩形板構(gòu)成，連接端通過螺栓連接或卡槽形式連接，即在框型板的端部設(shè)凸起狀的銷釘，矩形板對(duì)應(yīng)端設(shè)有卡槽進(jìn)行對(duì)接。本專利技術(shù)的效果和優(yōu)點(diǎn)：本專利技術(shù)利用形狀記憶合金的自復(fù)位、變形后無殘余等特點(diǎn)，加固后的木結(jié)構(gòu)榫卯節(jié)點(diǎn)，其抗剪承載能力、抗彎承載能力明顯提高，耗能能力也顯著提高，震后可恢復(fù)，無殘余變形。節(jié)點(diǎn)加固后的抗震性能提高，使得整個(gè)結(jié)構(gòu)抗震性能得到優(yōu)化。本專利技術(shù)具有良好的耐久性、抗腐蝕性能和抗疲勞性能。采用卡箍將阻尼器與木結(jié)構(gòu)連接，不使用木釘或木螺絲，對(duì)原有結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生任何損壞，達(dá)到了修舊如舊及保持結(jié)構(gòu)原狀的修繕加固原則。附圖說明圖1為圓盤形狀記憶合金阻尼器示意圖；圖2為圓盤形狀記憶合金阻尼器后視圖；圖3為圓盤形狀記憶合金阻尼核心部件裝置示意圖；圖4(a)-(b)分別為基座及其附屬部分的正視圖圖4(a)A-A剖視圖；圖5(a)-(b)分別為轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤及其附屬件正視圖和圖5(a)B-B剖視圖；圖6(a)-(b)分別為剛性系桿的正視圖和圖6(a)C-C剖視圖；圖7(a)-(c)分別為卡箍的正視圖、左視圖和俯視圖。圖中：1、木柱；2、木梁；3、基座；4、轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤；5、剛性系桿；6、豎向連接鋼板；7、水平連接鋼板；8、木柱卡箍；9、木梁卡箍；10、基座夾具；11、圓盤夾具；12、超彈性形狀記憶合金絲；13、L型固定鋼板；14、中心圓軸；15、偏心圓軸。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)專利技術(shù)作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但并不作為對(duì)專利技術(shù)做任何限制的依據(jù)。如圖1、圖2所示，一種圓盤形狀記憶合金阻尼器，包括木柱1和連接木柱1的木梁2，在木柱1和木梁2相連的轉(zhuǎn)角處連接有基座3，基座3內(nèi)設(shè)有能夠沿其轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤4，基座3通過豎向連接鋼板6和木柱卡箍8固定在木柱1內(nèi)側(cè)；轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤4通過L型固定鋼板13連接其中心圓軸14分別與豎向連接鋼板6和木梁2連接，轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤4通過剛性系桿5連接其偏心圓軸15與木梁2底面連接；基座3與轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤4間的空隙處設(shè)有超彈性形狀記憶合金絲12，通過剛性系桿5的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤4的往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)，使得超彈性形狀記憶合金絲12反復(fù)拉伸及復(fù)位，承受木柱1和木梁2的內(nèi)力。其中，剛性系桿5為沿轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤兩側(cè)對(duì)稱布置的雙臂桿，其一端與轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤的偏心圓軸15鉸接，另一端與固定在本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種圓盤形狀記憶合金阻尼器，包括木柱(1)和連接木柱(1)的木梁(2)，其特征在于：在木柱(1)和木梁(2)相連的轉(zhuǎn)角處連接有基座(3),基座(3)內(nèi)設(shè)有能夠沿其轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤(4)，基座(3)通過豎向連接鋼板(6)和木柱卡箍(8)固定在木柱(1)內(nèi)側(cè)；轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤(4)通過L型固定鋼板(13)連接其中心圓軸(14)分別與豎向連接鋼板(6)和木梁(2)連接，轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤(4)通過剛性系桿(5)連接其偏心圓軸(15)與木梁(2)底面連接；所述基座(3)與轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤(4)間的空隙處設(shè)有超彈性形狀記憶合金絲(12)，通過剛性系桿(5)的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤(4)的往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)，使得超彈性形狀記憶合金絲(12)反復(fù)拉伸及復(fù)位，承受木柱(1)和木梁(2)的內(nèi)力。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種圓盤形狀記憶合金阻尼器，包括木柱(1)和連接木柱(1)的木梁(2)，其特征在于：在木柱(1)和木梁(2)相連的轉(zhuǎn)角處連接有基座(3),基座(3)內(nèi)設(shè)有能夠沿其轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤(4)，基座(3)通過豎向連接鋼板(6)和木柱卡箍(8)固定在木柱(1)內(nèi)側(cè)；轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤(4)通過L型固定鋼板(13)連接其中心圓軸(14)分別與豎向連接鋼板(6)和木梁(2)連接，轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤(4)通過剛性系桿(5)連接其偏心圓軸(15)與木梁(2)底面連接；所述基座(3)與轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤(4)間的空隙處設(shè)有超彈性形狀記憶合金絲(12)，通過剛性系桿(5)的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤(4)的往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)，使得超彈性形狀記憶合金絲(12)反復(fù)拉伸及復(fù)位，承受木柱(1)和木梁(2)的內(nèi)力。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圓盤形狀記憶合金阻尼器，其特征在于：所述剛性系桿(5)為沿轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤(4)兩側(cè)對(duì)稱布置的雙臂桿，其一端與轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤(4)右側(cè)偏心圓軸(15)鉸接，另一端與固定在木梁(2)底部的水平連接鋼板(7)鉸接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種圓盤形狀記憶合金阻尼器，其特征在于：所述水平連接鋼板(7)通過木梁卡箍(9)固定在木梁(2)底面，通過水平連接鋼板(7)使剛性系桿(5)沿轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤(4)豎直設(shè)置。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圓盤形狀記憶合金阻尼器，其特征在于：所述豎向連接鋼板(6)通過木柱卡箍(8)固定在木柱(1)內(nèi)側(cè)，一側(cè)與基座(3)焊接固定，上端與木柱(1)和木梁...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張錫成，張玉濤，余武憬，張代強(qiáng)，楊偉棋，吳瑩瑩，陳若愚，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：西安建筑科技大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：陜西,61