[发明专利]扭转型铅挤压的阻尼产生方法及其阻尼器

说明书

技术领域

本发明为一种扭转型铅挤压的阻尼产生方法及其阻尼器，可有效将平动位移转换为转角位移，由此挤压耗能材料，进而消耗结构系统能量，对结构起到消能减震(振)的作用。

背景技术

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，以此减小结构在地震、大风或其它动力荷载作用下的动力响应。金属型阻尼器的一般荷载-位移曲线如图1所示，消耗能量如式(1)所示，荷载-位移曲线下包络面积(E_x)即为消耗能量，其量纲为“力×位移”。同样，当发生转角位移时宜可以耗能，其转角-弯矩曲线如图2所示，其包络面积即为消耗能量，如式(2)所示，量纲为“力×位移×弧度”，也即能量量纲。本发明正是利用(2)式构造适当的阻尼器形式。

Ex=∫0xF(x)dx---(1)]]>

Eθ=∫0θM(θ)dθ---(2)]]>

传统的铅阻尼器包括铅挤压阻尼器、铅剪切阻尼器、铅节点阻尼器、圆柱型铅阻尼器、Focardi型铅耗能装置、异型铅阻尼器等。图3和图4分别为铅挤压阻尼器和剪切阻尼器；前者依靠中心轴与管腔内铅的相对运动，铅被挤压发生塑性变形消耗能量；后者依靠剪切杆端头剪切板剪切铅，铅发生剪切变形消耗能量。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；(3)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。

传统铅阻尼器的一般均系利用相对平动位移的变化使得铅发生塑性变形，以此消耗能量；鲜有利用相对转动位移的变化使得铅发生塑性变形来耗能的情况。扭转铅挤压阻尼器与传统铅挤压阻尼器相比，两者弹性阶段的平面简化模型如图5和图6所示。其耗能本质分别如式(3)和(4)所示。可见，两者的耗能本质不同。

dE₁＝(Q₁+q₁L)dx                        (3)

dE₂＝(Q₂+q₂L/3)Ldθ                    (4)

式中：Q₁，q₁分别为传统铅挤压阻尼器挤压面压力和端部剪切力；Q₂，q₂分别为扭转铅挤压阻尼器挤压面压力和端部剪切力。