[发明专利]一种免震损可自恢复型金属双筒空间减震消能器

说明书

一种免震损可自恢复型金属双筒空间减震消能器，属于土木工程结构消能减震领域。包括消能筒A、消能筒B、限位环板、限位挡板、限位槽板、限位环腔、连接件、定位挂板和薄橡胶垫。其特征在于：两个消能筒间靠连接件磁体吸附固定，同时两个消能筒的接触面间通过凹槽和凸缘吻合镶嵌形成咬合，以实现双筒三维相对变形被约束；在消能筒内部设置拉伸和挤压变形的限位装置，可控制消能筒变形范围；当双筒相对拉伸变形过大时，吸附的接触面脱开并各自恢复变形，变形较小时又吸附咬合使双筒恢复成一个整体。本发明可实现消能筒在一定变形范围内产生稳定的塑性耗能，能适应空间三维变形及大位移，可自动恢复初始状态，免于震后修复，构造简单，安装便捷。

技术领域

本发明涉及土木工程结构消能减震技术领域，特别是涉及一种免震损可自恢复型金属双筒空间减震消能器。

背景技术

目前，金属消能器在工程结构消能减震中的应用日益增多，其主要原理是由金属材料屈服后产生的塑性滞回变形耗散地震能量，减缓结构的震动响应，避免结构发生破环。现有的软钢消能器有轴向屈服型、剪切屈服型、弯曲屈服型和扭转屈服型。

历次地震灾害表明，地震波的频段较宽，大震过后伴随有频繁的余震，因此金属消能器的持续耗能能力至关重要，确保在大震下消能器不发生损坏，满足结构大位移需要。而目前大部分金属消能器变形能力有限，往往在一次大震下产生损坏，因丧失变形耗能能力而失效。在经历一次地震之后，大多数种类的金属消能器都不能继续使用，需要更换或维护。

现有的金属耗能器主要在一维线单元或二维平面发生屈服变形耗能，不能更好的适应结构空间三维震动的特点，容易在垂直耗能变形方向上产生屈曲导致消能器提前失效，不利于稳定耗散地震能量。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种免震损可自恢复型金属双筒空间减震消能器，该消能器通过磁吸力和镶嵌形式将两个形状相同的金属耗能筒吸附咬合为一个可实现空间三维变形的整体，双筒可在小变形下提供稳定的弯曲耗能，在大变形下克服磁吸力而相互脱开，可防止因结构的大位移而造成消能器变形过大导致的失效。在一次地震后，双筒通过磁吸力和镶嵌形式可自行恢复初始状态。同时，双筒中的弧形板在耗能变形中的屈服位置不断变化，既可以充分发挥弧形板的塑性变形增强耗能能力，也可以显著提高消能器的低周疲劳性能。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种免震损可自恢复型金属双筒空间减震消能器，其特征在于：包括消能筒A、消能筒B、限位环板、限位挡板、限位槽板、限位环腔、连接件、定位挂板和薄橡胶垫。所述消能筒A的截面为类椭圆形，由矩形板和弧形板焊接或螺栓连接而成，一片圆孔矩形板采用铁质高强钢且开有大小不等的若干圆孔和矩形孔A，其在消能筒A外侧作为接触面连接消能筒B，另一片高强钢材质的矩形板在外侧通过焊接和螺栓连接固定在定位挂板上，弧形板采用非磁性材质的记忆合金，是主要的塑性弯曲耗能部件；在消能筒A内部设置拉伸和挤压变形的限位装置，一个是在消能筒A截面的长径边固定高强钢材质的限位环板，限位环板有两个且呈半椭圆形，分别在消能筒A中的两片矩形板内侧焊接，形成限位环腔，另一个是在消能筒A截面的长径中轴处设置限位槽板和限位挡板，限位槽板截面呈H形，H形长边的空槽插入限位挡板，其空槽宽度比限位挡板的厚度大4mm，H形短边端部与消能筒A的弧形板焊接；限位挡板一侧端部与消能筒A的弧形板焊接为一个整体，另一侧插入限位槽板的空腔内，并确保限位挡板平面与限位槽板平面间可相对自由滑动。

所述消能筒B在与消能筒A的接触面上设置与消能筒A中矩形板圆孔位置对应的钢铁质球状凸缘，该球状凸缘完全吻合嵌入圆孔内形成镶嵌，可以实现双筒三维相对位移被嵌固约束；所述消能筒B在与消能筒A接触的一片凸缘矩形板上开有大小不等的若干矩形孔B；所述矩形孔B与矩形孔A大小相同，接触位置完全对应；所述消能筒B的其余部分与消能筒A的完全相同。