一種新型耗能減震裝置mre-brb的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是一種減震裝置，尤其涉及一種用于土木工程結(jié)構(gòu)減振(震)的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在眾多荷載作用下，地震和風(fēng)等作用被認為是造成土木工程結(jié)構(gòu)損傷、失效的主要原因，全世界每年因此而造成的直接損失無比巨大，而造成的間接損失更是無法估量。我國作為一個地震多發(fā)國家亦是深受其害，特別是近年來地震災(zāi)害頻發(fā)、沿海地區(qū)臺風(fēng)肆虐，給國家和人民生命財產(chǎn)造成了巨大損失。
[0003]因而，結(jié)構(gòu)減震控制成為土木工程防災(zāi)減災(zāi)工作的重中之重。隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展及各行業(yè)領(lǐng)域的日益創(chuàng)新，結(jié)構(gòu)防震減災(zāi)技術(shù)得到了飛速發(fā)展，從傳統(tǒng)的單純依靠結(jié)構(gòu)構(gòu)件損傷來抵御外界不利荷載作用及基礎(chǔ)隔震措施，逐漸向被動耗能減振技術(shù)以及主動、半主動和智能控制技術(shù)發(fā)展。歷經(jīng)30余年的發(fā)展，土木工程結(jié)構(gòu)的被動耗能減振、主動和半主動控制研究和應(yīng)用取得了長足的進展，使得眾多減振、控制裝置在世界多幢高層建筑、電視塔及橋梁等大型結(jié)構(gòu)的風(fēng)振和地震反應(yīng)控制中得到應(yīng)用，并顯示出了良好的抗風(fēng)和抗震性能。其中，半主動控制技術(shù)將主動控制思想與被動控制策略完美結(jié)合，使之既能達到近乎主動控制的效果且控制過程穩(wěn)定可靠，又兼顧實現(xiàn)節(jié)約控制能源的目的，故而成為目前結(jié)構(gòu)振動控制領(lǐng)域性價比最高、最具應(yīng)用前景的控制技術(shù)。然而，由于現(xiàn)有控制裝置不同程度上存在著材料性能、構(gòu)造設(shè)計方法及經(jīng)濟性等各方面問題，導(dǎo)致其無法在實際工程中得到普遍應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種新型耗能減震裝置MRE-BRB，能夠提高土木工程結(jié)構(gòu)抗震、減震能力和抗災(zāi)性能，且參數(shù)可控，構(gòu)造相對簡單。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的:一種新型耗能減震裝置MRE-BRB，包括MRE-BRB主體結(jié)構(gòu)、約束套筒和連接單元，連接單元設(shè)置在MRE-BRB主體結(jié)構(gòu)兩端，MRE-BRB主體結(jié)構(gòu)包括BRB被動耗能元件和MRE參數(shù)可控元件，MRE參數(shù)可控元件設(shè)置在BRB被動耗能元件兩端，MRE參數(shù)可控元件包括MRE材料層、繞組線圈和磁軛，MRE材料層設(shè)置在磁軛和連接單元之間，繞組線圈纏繞于磁軛上。
[0006]所述MRE材料層硫化于磁軛和連接單元之間。
[0007]所述BRB被動耗能元件的截面為十字形。
[0008]所述BRB被動耗能元件分為屈曲耗能段和非屈曲耗能段，非屈曲耗能段與MRE參數(shù)可控元件連接。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:(1)充分利用了 MRE智能可控、響應(yīng)迅速及BRB軸向小應(yīng)變屈曲耗能工作機制，使該裝置具有很好的參數(shù)可控性和滯回耗能能力；
(2)試件制作簡單方便。本發(fā)明可廣泛地用于各種結(jié)構(gòu)減震控制，特別是對振動響應(yīng)有嚴(yán)格要求的土木工程結(jié)構(gòu)抗風(fēng)和抗震工程中。
【附圖說明】
[0010]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0011]圖1為本發(fā)明的主視示意圖。
[0012]圖2為本發(fā)明的立體示意圖。
[0013]圖3為MRE-BRB主體機構(gòu)的示意圖。
[0014]圖4為約束套筒的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖5為連接單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]其中:1、MRE-BRB主體結(jié)構(gòu)，2、約束套筒，3、連接單元，4、BRB被動耗能元件，5、MRE材料層，6、繞阻線圈，7、磁軛。
【具體實施方式】
[0017]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有付出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0018]被動耗能裝置防屈曲支撐(Buckling Restrained Brace縮寫為BRB)在中、大震作用下，能以較小應(yīng)變產(chǎn)生多波屈曲進而耗散地震能量，MRE (即MagnetorheologicalElastomers)是以小應(yīng)變工作為主的新興智能材料磁流變彈性體。
[0019]如圖1~4所示，一種新型耗能減震裝置MRE-BRB，包括MRE-BRB主體結(jié)構(gòu)1、約束套筒2和連接單元3，連接單元3設(shè)置在MRE-BRB主體結(jié)構(gòu)I兩端，MRE-BRB主體結(jié)構(gòu)I包括BRB被動耗能元件4和MRE參數(shù)可控元件，MRE參數(shù)可控元件設(shè)置在BRB被動耗能元件4兩端，MRE參數(shù)可控元件包括MRE材料層5、繞組線圈6和磁軛7，MRE材料層5設(shè)置在磁軛7和連接單元3之間，繞組線圈6纏繞于磁軛7上。
[0020]所述MRE材料層5硫化于磁軛7和連接單元3之間。
[0021]其中，繞阻線圈6纏繞于磁軛7上，繞組線圈6通以電流使磁軛7與連接單元3之間產(chǎn)生磁場，為MRE參數(shù)可控元件工作提供必要的工作條件。
[0022]所述的BRB被動耗能元件4由屈曲耗能段和非屈曲段組成，截面形式為十字形；其中非屈曲段與MRE參數(shù)可控元件相連，連接處采用焊接亦或采用螺栓連接；約束套筒置2于BRB被動耗能元件4外部，為其提供有效約束。BRB被動耗能元件4截面為十字形，可以用更小的截面尺寸獲得足夠的屈曲剛度，具有更好的穩(wěn)定性；并可在各向翼緣發(fā)生局部屈曲耗能。
[0023]使用的時候，本發(fā)明設(shè)于框架柱間、替代桁架桿件等結(jié)構(gòu)部位。當(dāng)結(jié)構(gòu)因振動而發(fā)生變形時，本發(fā)明中的連接單元3與MRE-BRB主體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生相對錯動，MRE材料層5發(fā)生剪切變形，通過實時調(diào)整電流大小而改變裝置磁場強度，進而改變MRE參數(shù)可控元件的裝置參數(shù)、對結(jié)構(gòu)振動進行控制；同時，BRB被動耗能元件4在軸向力作用下，產(chǎn)生軸向變形或屈曲變形以耗散振動能量，軸向屈曲時約束套筒2對其提供必要約束，使其不發(fā)生整體屈曲。因此，當(dāng)結(jié)構(gòu)遭遇外部激勵時，二者協(xié)調(diào)工作:MRE參數(shù)可控元件依據(jù)結(jié)構(gòu)響應(yīng)，通過實時改變裝置電流大小來調(diào)節(jié)其剪切模量，從而改變裝置參數(shù)對結(jié)構(gòu)實施減震控制；而BRB元件芯材發(fā)生屈曲變形，以耗散輸入結(jié)構(gòu)的能量，發(fā)揮耗能減震的作用。
[0024]因此，本發(fā)明的減震耗能裝置具有參數(shù)可控、性能優(yōu)良及構(gòu)造相對簡單的優(yōu)點。
[0025]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種新型耗能減震裝置MRE-BRB，其特征在于:包括MRE-BRB主體結(jié)構(gòu)(I )、約束套筒(2 )和連接單元(3 )，連接單元(3 )設(shè)置在MRE-BRB主體結(jié)構(gòu)(I)兩端，MRE-BRB主體結(jié)構(gòu)(I)包括BRB被動耗能元件(4 )和MRE參數(shù)可控元件，MRE參數(shù)可控元件設(shè)置在BRB被動耗能元件(4 )兩端，MRE參數(shù)可控元件包括MRE材料層(5 )、繞組線圈(6 )和磁軛(7 )，MRE材料層(5 )設(shè)置在磁軛(7 )和連接單元(3 )之間，繞組線圈(6 )纏繞于磁軛(7 )上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型耗能減震裝置MRE-BRB，其特征在于:所述MRE材料層(5 )硫化于磁軛(7 )和連接單元(3 )之間。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型耗能減震裝置MRE-BRB，其特征在于:所述BRB被動耗能元件(4)的截面為十字形。4.根據(jù)權(quán)利要求1~3之一所述的新型耗能減震裝置MRE-BRB，其特征在于:所述BRB被動耗能元件(4)分為屈曲耗能段和非屈曲耗能段，非屈曲耗能段與MRE參數(shù)可控元件連接。
【專利摘要】本發(fā)明提出一種新型耗能減震裝置MRE-BRB，能夠提高土木工程結(jié)構(gòu)抗震、減震能力和抗災(zāi)性能，且參數(shù)可控，構(gòu)造相對簡單。本發(fā)明包括MRE-BRB主體結(jié)構(gòu)、約束套筒和連接單元，連接單元設(shè)置在MRE-BRB主體結(jié)構(gòu)兩端，MRE-BRB主體結(jié)構(gòu)包括BRB被動耗能元件和MRE參數(shù)可控元件，MRE參數(shù)可控元件設(shè)置在BRB被動耗能元件兩端，MRE參數(shù)可控元件包括MRE材料層、繞組線圈和磁軛，MRE材料層設(shè)置在磁軛和連接單元之間，繞組線圈纏繞于磁軛上。本發(fā)明具有以下優(yōu)點：（1）充分利用了MRE智能可控、響應(yīng)迅速及BRB軸向小應(yīng)變屈曲耗能工作機制，使該裝置具有很好的參數(shù)可控性和滯回耗能能力；（2）試件制作簡單方便。
【IPC分類】E04B1/98
【公開號】CN105113653
【申請?zhí)枴緾N201510523782
【發(fā)明人】朱俊濤, 王新玲, 鄒旭巖, 李可, 張琰鑫
【申請人】鄭州大學(xué)
【公開日】2015年12月2日
【申請日】2015年8月25日