一种建筑阻尼器论文和设计-杨伟松

全文摘要

本实用新型属于土木工程结构技术领域，尤其涉及一种建筑阻尼器，包括水平设置的支撑板，支撑板的中央开设有十字交叉形绝磁轨道，绝磁轨道的四个臂端内均各设置一个条状永磁铁，两个平行的条状永磁铁同极相对，条状永磁铁上均套置有一固定座，固定座的外侧与伸缩杆的一端铰接，伸缩杆的另一端固定连接有末端马蹄铁，末端马蹄铁的另一侧安装有第一球铰支座，第一球铰支座位于支撑板的上方，固定座的外侧还与压缩弹簧的一端铰接，每个压缩弹簧的另一端均通过第二球铰支座与底部支座铰接。本实用新型在水平各个方向上提供均匀的力学性能，同时能够为结构提供多方向的阻尼，能够提供剪切、轴向等多种抵抗机制，且构造简单、成本低。

主设计要求

1.一种建筑阻尼器，其特征在于：包括水平设置的支撑板，所述支撑板的中央开设有十字交叉形绝磁轨道，所述绝磁轨道的四个臂端内均各设置一个条状永磁铁，四个所述臂端成中心对称设置，且四个条状永磁铁完全相同，每个所述条状永磁铁均在其所在的臂端内沿轨道滑动设置，位于同一延长线上的所述绝磁轨道的两臂端内的条状永磁铁同极相对，每个所述条状永磁铁上均设置有一固定座，所述固定座固定套置于条状永磁铁的中端外围，所述固定座的外侧设置有第一铰接轴和第二铰接轴，所述第一铰接轴和第二铰接轴分别位于条状永磁铁的两侧，所述第一铰接轴上转动设置有第一转动环，所述第一转动环的外侧固定连接于伸缩杆的一端，所述伸缩杆的另一端固定连接有末端马蹄铁，所述末端马蹄铁的另一侧安装有第一球铰支座，所述第一球铰支座位于支撑板的上方，所述第二铰接轴上转动设置有第二转动环，所述第二转动环的外侧固定连接于压缩弹簧的一端，所述支撑板的中央下方设置有一个底部支座，每个所述压缩弹簧的另一端均通过第二球铰支座与底部支座铰接，所述底部支座上的第二球铰支座数量为四个。

设计方案

2.根据权利要求1所述的建筑阻尼器，其特征在于：所述条状永磁铁的形状为长方体。

3.根据权利要求1或2所述的建筑阻尼器，其特征在于：所述绝磁轨道的四个臂端均为上下镂空设置，每个所述臂端所形成的镂空区域均具有竖向设置的第一侧壁、第二侧壁和第三侧壁，所述第一侧壁和第三侧壁相互平行，所述第二侧壁位于第一侧壁和第三侧壁之间并分别与第一侧壁、第三侧壁垂直相交，所述第二侧壁始终与条状永磁铁的滑动方向相垂直。

4.根据权利要求3所述的建筑阻尼器，其特征在于：每个所述臂端的第一侧壁和第三侧壁上均沿水平方向开设有方形凹槽，所述方形凹槽远离第二侧壁的一端为封闭设置，所述方形凹槽的上、下侧壁均始终与其对应的条状永磁铁的外侧壁相抵，所述条状永磁铁的两端端部侧壁均与方形凹槽的侧壁相抵。

5.根据权利要求1所述的建筑阻尼器，其特征在于：所述条状永磁铁的材料为钕铁硼永磁铁。

6.根据权利要求1所述的建筑阻尼器，其特征在于：所述支撑板的材质为铜。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于土木工程结构技术领域，尤其涉及一种建筑阻尼器。

背景技术

我国建筑结构规范要求建筑结构及其构件都需要具备充分的抗震能力和抵抗变形的能力，现有技术抗震主要依赖于结构本身的抵抗能力，为提高结构抵抗外力的作用，必须加大构件的截面积，同时现有技术所使用的耗能装置的耗能抵抗荷载的效果不明显，为提高效果，不可避免出现了耗费的建筑材料增加、对材料性能要求提高、反应速度慢、安装步骤复杂等一系列问题，进而导致成本提高。

此外，现有技术中的耗能装置主要依靠弹簧的拉伸与压缩来实现，因为只在弹簧运动的方向上才产生阻尼，所以若想同时提供剪切、轴向等多种抵抗机制，则较为困难。

实用新型内容

根据以上现有技术的不足，本实用新型提供了一种建筑阻尼器，其能有效解决现有技术中减震耗能装置为保证有效作用而不能避免地通过增加建筑材料的投入、提高对材料性能的要求等手段致使成本升高的问题，以及该类减震耗能装置反应速度慢、安装步骤复杂的问题，和因耗能装置主要依弹簧而存在的作用形式单一的问题。

本实用新型解决的技术问题采用的技术方案为：

一种建筑阻尼器，包括水平设置的支撑板，所述支撑板的中央开设有十字交叉形绝磁轨道，所述绝磁轨道的四个臂端内均各设置一个条状永磁铁，四个所述臂端成中心对称设置，且四个条状永磁铁完全相同，每个所述条状永磁铁均在其所在的臂端内沿轨道滑动设置，位于同一延长线上的所述绝磁轨道的两臂端内的条状永磁铁同极相对，每个所述条状永磁铁上均设置有一固定座，所述固定座固定套置于条状永磁铁的中端外围，所述固定座的外侧设置有第一铰接轴和第二铰接轴，所述第一铰接轴和第二铰接轴分别位于条状永磁铁的两侧，所述第一铰接轴上转动设置有第一转动环，所述第一转动环的外侧固定连接于伸缩杆的一端，所述伸缩杆的另一端固定连接有末端马蹄铁，所述末端马蹄铁的另一侧安装有第一球铰支座，所述第一球铰支座位于支撑板的上方，所述第二铰接轴上转动设置有第二转动环，所述第二转动环的外侧固定连接于压缩弹簧的一端，所述支撑板的中央下方设置有一个底部支座，每个所述压缩弹簧的另一端均通过第二球铰支座与底部支座铰接，所述底部支座上的第二球铰支座数量为四个。

其中，优选方式为：

所述条状永磁铁的形状为长方体。

所述绝磁轨道的四个臂端均为上下镂空设置，每个所述臂端所形成的镂空区域均具有竖向设置的第一侧壁、第二侧壁和第三侧壁，所述第一侧壁和第三侧壁相互平行，所述第二侧壁位于第一侧壁和第三侧壁之间并分别与第一侧壁、第三侧壁垂直相交，所述第二侧壁始终与条状永磁铁的滑动方向相垂直。

每个所述臂端的第一侧壁和第三侧壁上均沿水平方向开设有方形凹槽，所述方形凹槽远离第二侧壁的一端为封闭设置，所述方形凹槽的上、下侧壁均始终与其对应的条状永磁铁的外侧壁相抵，所述条状永磁铁的两端端部侧壁均与方形凹槽的侧壁相抵。

条状永磁铁只能在方形凹槽内部滑动，不会从方形凹槽的两端滑出。

为长方体的条状永磁铁，其两端端部能够与方形凹槽侧壁良好相抵，所以在滑动过程中，条状永磁铁能始终保持与第一侧壁和第三侧壁相垂直的状态，确保两个同极相对的条状永磁铁始终相互平行。

所述条状永磁铁的材料为钕铁硼永磁铁。

条状永磁铁需要满足具有足够大的磁能积，并且需要耐氧化和耐腐蚀的性能。

所述支撑板的材质为铜。铜既具有足够的强度，又有绝磁功能，非常适用于制作本建筑阻尼器。

本实用新型具有以下有益效果：(1)本实用新型在与建筑物连接的十字形绝磁轨道的四个臂端内均设置上条状永磁铁，并将条状永磁铁通过伸缩杆、球铰支座与建筑物相连接，通过在绝磁轨道内的两两同极相对的条状永磁铁的同极相斥作用，使得阻尼器能够在水平各个方向上提供均匀的力学性能，同时能够为结构提供多方向的阻尼，能够提供剪切、轴向等多种抵抗机制；(2)本实用新型构造简单、成本低、受力合理、实用性强、效果好，具有很好的推广应用前景。

附图说明

图1是本实用新型所提供实施例的俯视示意图；

图2是图1中固定座、第一转动环、第二转动环和条状永磁铁的组合部分纵向剖视示意图；

图3是固定座的俯视示意图；

图4是支撑板的纵向剖视示意图；

图中：1、支撑板 2、绝磁轨道 21、臂端 211、第一侧壁 212、第二侧壁 213、第三侧壁 214、方形凹槽 3、条状永磁铁 31、固定座 32、第一铰接轴 33、第二铰接轴 41、第一转动环 42、第二转动环 5、伸缩杆 51、马蹄铁 6、压缩弹簧 61、第二球铰支座 7、底部支座。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步描述。

实施例一：

如图1～图4所示，本实用新型所述的一种建筑阻尼器，包括水平设置的支撑板1，所述支撑板1的中央开设有十字交叉形绝磁轨道2，所述绝磁轨道的四个臂端21内均各设置一个条状永磁铁3，四个所述臂端21成中心对称设置，且四个条状永磁铁3完全相同，每个所述条状永磁铁3均在其所在的臂端21内沿轨道滑动设置，位于同一延长线上的所述绝磁轨道2的两臂端21内的条状永磁铁3同极相对，每个所述条状永磁铁3上均设置有一固定座31，所述固定座31固定套置于条状永磁铁3的中端外围，所述固定座31的外侧设置有第一铰接轴32和第二铰接轴33，所述第一铰接轴32和第二铰接轴33分别位于条状永磁铁3的两侧，所述第一铰接轴32上转动设置有第一转动环41，所述第一转动环41的外侧固定连接于伸缩杆5的一端，所述伸缩杆5的另一端固定连接有末端马蹄铁51，所述末端马蹄铁51的另一侧安装有第一球铰支座，所述第一球铰支座位于支撑板1的上方，所述第二铰接轴33上转动设置有第二转动环42，所述第二转动环42的外侧固定连接于压缩弹簧6的一端，所述支撑板1的中央下方设置有一个底部支座7，每个所述压缩弹簧6的另一端均通过第二球铰支座61与底部支座7铰接，所述底部支座7上的第二球铰支座61数量为四个。

进一步地，所述条状永磁铁3的形状为长方体。

进一步地，所述绝磁轨道2的四个臂端21均为上下镂空设置，每个所述臂端21所形成的镂空区域均具有竖向设置的第一侧壁211、第二侧壁212和第三侧壁213，所述第一侧壁211和第三侧壁213相互平行，所述第二侧壁212位于第一侧壁211和第三侧壁213之间并分别与第一侧壁211、第三侧壁213垂直相交，所述第二侧壁212始终与条状永磁铁3的滑动方向相垂直。

进一步地，每个所述臂端21的第一侧壁211和第三侧壁213上均沿水平方向开设有方形凹槽214，所述方形凹槽214远离第二侧壁212的一端为封闭设置，所述方形凹槽214的上、下侧壁均始终与其对应的条状永磁铁3的外侧壁相抵，所述条状永磁铁3的两端端部侧壁均与方形凹槽214的侧壁相抵。条状永磁铁3只能在方形凹槽214内部滑动，不会从方形凹槽214的两端滑出。

为长方体的条状永磁铁3，其两端端部能够与方形凹槽214侧壁良好相抵，所以在滑动过程中，条状永磁铁3能始终保持与第一侧壁211和第三侧壁213相垂直的状态，确保两个同极相对的条状永磁铁3始终相互平行。

进一步地，条状永磁铁3的材料为钕铁硼永磁铁。

条状永磁铁3需要满足具有足够大的磁能积，并且需要耐氧化和耐腐蚀的性能。

进一步地，支撑板1的材质为铜。铜既具有足够的强度，又有绝磁功能，非常适用于制作本建筑阻尼器。

作用过程和原理：

当有风荷载或地震荷载作用于建筑物时，建筑物会发生震动，产生形变，层间产生微小位移，通过第一球铰支座(图中未示出)和伸缩杆5将形变产生的力传递给其中一个臂端21内的条状永磁铁3，该条状永磁铁3受力向十字交叉形绝磁轨道2的中心滑动，滑动过程中其受到与之相对的条状永磁铁3的排斥作用逐渐增大，该因层间位移而移动的条状永磁铁3将受到的对侧同性磁铁的排斥力，即受到的运动阻力，传递给建筑物，进而阻碍风荷载或地震荷载对建筑物产生的形变，从而起到减震作用，增强了建筑结构的抗风、抗震性能，使建筑在强风、强震情况下更好更快捷地减少振动幅度。

本建筑型阻尼器安装在建筑物的层间,即在整个建筑物的层间安装数个本实用新型所述阻尼器，实质是将过去传统的整体建筑分离为底部建筑、阻尼器和层间上部建筑三部分，三部分重叠承受垂直压力这种结构当受竖向冲击力时，不管外力是从地基向上冲击,还是从上部建筑物向下冲击,其冲击力都能在其中的阻尼器中消耗和减弱,从而达到隔震减震的目的。当外力停止时,所述阻尼器能恢复原状(即：磁极相同的条状永磁铁3受排斥作用沿绝磁轨道2回到两个磁铁相距最远的位置)，而准备着下一次承受向下或向上的竖向外力冲击。地震对建筑基础的冲击力,是水平往覆冲击力，在死抗硬抗地震冲击力的建筑结构中,地震冲击力水平冲击建筑物基础后，建筑物基础将地震冲击力传递到上部建筑结构,造成建筑物整体倾覆性摆动,这是地震冲击力破坏建筑物的主要原因和表现形成。本实用新型的所述阻尼器分布在建筑物的层间,地震爆发冲击力时,仍然水平冲击建筑物基础，进而传递到上层建筑物的各个层间，由于所述阻尼器能将各个部分传递的能量最大程度地耗散掉，从而大大减少了传递给上部建筑物的冲击力,这时上部建筑物几近于没有受到外力冲击。

以上所述为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书以及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

设计图

一种建筑阻尼器论文和设计

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主设计要求

设计方案

设计说明书

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