板式铅阻尼器

技术领域

本发明涉及建筑施工抗震领域，尤其涉及一种板式铅阻尼器。

背景技术

消能器件的基本形式是各类阻尼器，铅阻尼器属于金属屈服阻尼器，其阻尼材料是金属铅，铅的结晶构造是面芯立方体，滑移系和滑移方向较多，塑性变形能力好，具有较高的柔性和展性，在室温条件下变形，将同时发生动态回复和动态再结晶的过程，通过回复和再结晶，应变硬化消失，铅的组织和性能将恢复至变形前的状态，因此不会产生残余应力，也不会出现疲劳。因此铅阻尼器性能不会由于长期使用而出现退化，具有使用寿命长的突出特点。此外，铅在自然环境下很稳定，不会因长期使用而被侵蚀，铅挤压阻尼器利用铅受挤压出现塑性流动产生阻尼来消耗能量。

现有的铅阻尼器主要有两种，铅剪切阻尼器和铅挤压阻尼器。

铅剪切阻尼器是通过铅的剪切屈服塑形变形来耗能。铅虽然具有较高的柔性和展性，但是由于铅的屈服强度较低，仅为钢材的十分之一以下，因此与软钢阻尼器相比同样的屈服力需要十倍以上的剪切截面；同时铅与钢部件的连接固定也比较困难。因此铅剪切阻尼器一般工作效率低，成本较高。

铅挤压阻尼器由三部分组成，铅是阻尼器发挥消能作用的核心部分，中部凸起的挤压轴受到外力作用时，其凸起部分将挤压铅，产生阻尼力，外套筒将铅封闭在有限空间内。当震动传给阻尼器，推动挤压轴往复运动，套筒内的铅随之发生塑性流动变形，产生阻尼力，同时吸收消耗外部输入的能量。但是，铅挤压阻尼器仅能通过挤压轴上的凸起部分在运动中挤压铅摩擦铅进行耗能，凸起部分和铅之间的受力面积小，效率低。另外由于外套筒和挤压轴间的密封层位于运动轴的运动方向上，密封层受力面大，一旦与外套筒和挤压轴间结合不够紧密的话，极易发生漏铅。同时由于挤压轴是异形而需要融铅灌铅并采用铣床进行制作，加工难度大费用高。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷和不足，本发明提供了一种板式铅阻尼器，能够提高耗能效率，密封效果好，有效防止铅泄漏，并且加工制作简单，降低生产成本。

为解决上述问题，本发明提供的方案是：一种板式铅阻尼器，其包括：

芯板，插设于铅块中间；

夹板结构，包括对称设于所述铅块两侧且与所述芯板平行的夹板，所述夹板在与铅块对应的中间区域采用限位板围合形成四周封闭的铅块封挡空间；

密封结构，对称设于铅块两端的所述芯板与所述夹板之间，所述夹板的两端设有供容置密封结构的嵌入槽，所述密封结构包括依次嵌入所述嵌入槽中的蝶形弹簧、垫片和密封板，且所述密封板在无压力状态下高出所述限位板；

加载结构，对称夹设在所述夹板结构的两侧，通过所述加载结构对所述夹板和所述密封结构施加预压力，使所述限位板和所述密封板贴抵于所述芯板上。

作为本发明的优选实施例，所述芯板的一侧延伸出所述夹板结构并连接有第一端头，所述夹板结构在远离所述第一端头的一侧连接有第二端头。

作为本发明的优选实施例，所述芯板两侧表面铣平。

作为本发明的优选实施例，所述芯板两侧在与所述铅块对应的中间区域开细长浅槽，所述芯板呈长条形形状，所述浅槽沿所述芯板短边方向且与所述铅块滑动方向垂直。

作为本发明的优选实施例，所述芯板在所述浅槽两侧沿长边方向设有第一限位块，且所述第一限位块抵靠于临近一侧的限位板的外侧。

作为本发明的优选实施例，所述夹板呈长条形形状，且两块夹板沿短边方向的两侧通过侧边板封闭连接。

作为本发明的优选实施例，所述夹板在与所述铅块对应的中间区域沿边开设L型槽，所述限位板部分嵌入并固定于所述L型槽中，所述限位板高出所述L型槽的部分与所述芯板相抵顶。

作为本发明的优选实施例，所述夹板沿长边方向的两侧在所述限位板的外侧对称设有第二限位块，所述第二限位块与临近一侧的所述限位板之间形成所述密封结构的所述嵌入槽。

作为本发明的优选实施例，所述加载结构包括对称设于夹板结构两侧的多个加载横梁，多个所述加载横梁沿所述夹板的短边方向延伸且两端端部均通过侧拉板连接固定，所述加载横梁上沿垂直于所述芯板的方向设置有用于对所述铅块和所述密封结构施加预压力的高强螺杆，所述加载横梁上开设有供所述高强螺杆穿设的孔洞且对应所述孔洞焊接预焊螺母，所述高强螺杆螺合于所述预焊螺母。

作为本发明的优选实施例，所述板式铅阻尼器还包括垫板结构，所述垫板结构对称设于所述夹板结构的两侧并设有与所述加载结构的加载端位置相对的高强平垫片，所述垫板结构在所述高强平垫片的两侧对称设有加劲肋。

由于采用上述技术方案，使得本发明具有以下有益效果：

本发明利用夹板结构和加载结构对铅块进行施压，当芯板在铅块中间横向移动时，利用芯板与铅块之间的挤压及摩擦来进行耗能，增大了挤压摩擦面积，提高耗能效率。通过在夹板上设置L型槽和限位板，将铅块封闭在限位板内，可防止铅溢出；同时通过铅块两端设置多层叠合的密封结构(蝶形弹簧+垫片+高分子密封板)，替换原端头单一密封材料方式，可进一步有效防止铅自端头溢出，增加铅密封效果。

本发明板式铅阻尼器结构简单，可采用铅块和钢板拼装的方式进行铅的冷加工封装，避免了对铅热处理导致的加工制造不方便的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的板式铅阻尼器的整体结构示意图。

图2是图1中1-1处剖面图。

图3是图2中加载结构的示意图。

图4是图3中2-2处剖面图。

图5是本发明实施例中的夹板结构的示意图(图中仅显示了单块夹板构造)。

图6是图5中的夹板的结构示意图。

图7是图6中3-3处剖面图。

图8是图5中4-4处剖面图。

图9是图5中5-5处剖面图。

图10是本发明实施例中的密封结构的示意图。

图11是图10中密封结构的分解结构示意图。

图12是本发明实施例中的垫板结构的示意图。

图13是图12中6-6处剖面图。

图14是本发明实施例中的芯板的结构示意图。

图15是图14中7-7处剖面图。

图中标记对应关系如下：

1-第一端头；2-第二端头；3-芯板；31-浅槽；32-第一限位块；4-铅块；5-夹板；51-限位板；52-L型槽；53-第二限位块；54-嵌入槽；55-侧边板；56-开孔点焊固定；6-密封结构；61-蝶形弹簧；62-垫片；63-高分子密封板；7-垫板结构；71-加劲肋；72-高强平垫片；8-加载结构；81-加载横梁；82-侧拉板；83-高强螺杆；84-环形垫片；85-预焊螺母；86-端头螺母。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1和图2，是本发明实施例提供的一种板式铅阻尼器，其主要部件包括：芯板3、铅块4、夹板结构5、密封结构6、垫板结构7以及加载结构8。

其中，芯板3可采用钢板，插设在上下两层铅块4中间，芯板3与铅块4之间可相对滑动；芯板3两侧在与铅块4对应的中间区域开细长浅槽31，芯板3呈长条形形状，该些细长浅槽31沿芯板3的短边方向开设并且与铅块4滑动方向垂直，可进一步增加铅块4与芯板3间滑动阻力，浅槽31的尺寸可为：槽深0.5mm，宽3mm，槽净距1.5mm。如图14和图15所示。进一步的，芯板3沿长边方向在浅槽31区域的两侧部位整体铣平，这是为了减少滑动时对与该部位接触的高分子密封板的损伤。

另外，芯板3在浅槽31两侧沿长边方向对称设有第一限位块32，第一限位块32垂直于芯板3面，一端延伸至芯板3的一短边，另一端与芯板3的另一短边之间留有一定间距，两侧第一限位块32之间的间距与铅块4的宽度一致，目的是限制铅块4仅可沿芯板3的长边方向滑动于两侧的第一限位块32之间，而不会沿芯板3的短边方向滑动，如图14和图15所示。

高分子密封板63是密封结构6的一部分，高分子密封板63采用适合的高分子密封材料制作即可。如图10和图11所示，密封结构6采用多层叠合方式，包括依次叠设的蝶形弹簧61、垫片62和高分子密封板63。替换传统铅阻尼器端头单一密封材料方式，可进一步有效防止运动过程中产生的铅屑从端头溢出。

具体的，密封结构6对称设于铅块4两端的芯板3与夹板结构之间。夹板结构包括对称设于铅块4两侧且与芯板3平行的两块夹板5，夹板5在与铅块4对应的中间区域采用限位板51围合形成四周封闭的铅块封挡空间，如图5、图8和图9所示；夹板5呈长条形形状，且两块夹板5沿短边方向的两侧通过侧边板55封闭连接，如图2所示，从而在两夹板5和两侧边板55之间围设形成供容置铅块4的一个两端开口的空间，芯板3插设在该空间内并且位于上下两层铅块4中间。芯板3的一端延伸出该空间并且连接于第一端头1，第一端头1用于与外部建筑或构件连接；两块夹板5在远离第一端头1的一侧连接于一个第二端头2并且通过该第二端头2将夹板5结构的该侧端部进行密封，通过该第二端头2将夹板结构连接于另一外部建筑或构件，从而完成本发明板式铅阻尼器的安装。

进一步的，夹板5沿长边方向的两侧在限位板51的外侧对称设有第二限位块53，第二限位块53与限位板51高度齐平，第二限位块53与临近一侧的限位板51之间形成嵌入槽54，如图10和图11所示，密封结构6的蝶形弹簧61、垫片62和高分子密封板63依次嵌入嵌入槽54内，且高分子密封板63在无压力状态下高出限位板51，通过加载结构对密封结构施加压力，使高分子密封板63与限位板51齐平，此时蝶形弹簧61具有一定初始压强，即使限位板51被铅块4局部顶起，高分子密封板63在蝶形弹簧作用下也可压紧芯板3，限制运动过程中产生铅屑溢出。本实施例中的密封结构6的数量为四组，分别对称位于两层铅块4两端的芯板3与夹板5之间。

另外，夹板5在与铅块4对应的中间区域沿边开设L型槽52，如图5～9所示，限位板51部分嵌入并固定于L型槽52中，且限位板51的嵌入部分与L型槽52的槽壁采用开孔点焊固定56，限位板51高出L型槽的部分用于与芯板3相抵顶。夹板结构中夹板侧边采用L型槽和限位板的组合方式，替换传统铅阻尼器侧边单一密封材料方式，可更好的抑制铅屑自侧边溢出。

加载结构8对称夹设在夹板结构的两侧，通过加载结构8对夹板5和密封结构6施加预压力，使限位板51和高分子密封板63贴抵于芯板3的两侧表面。配合图3和图4所示，本实施例中的加载结构具体包括对称设于夹板结构两侧的多个加载横梁81，多个加载横梁81沿夹板的短边方向延伸且两端端部均通过侧拉板82连接固定，侧拉板82的设置使加载系统具有更大的刚度，也可防止加载过程中加载横梁81发生倾斜。

进一步的，在每根加载横梁81上沿垂直于芯板3的方向设置有用于对铅块4和密封结构6施加预压力的高强螺杆83，加载横梁81上开设有供高强螺杆83穿设的孔洞且对应孔洞在加载横梁81靠近芯板3的一侧依次焊接有环形垫片84和预焊螺母85，环形垫片84和预焊螺母85的中心孔与加载横梁81上的孔洞同轴且尺寸相当，高强螺杆83一一对应地螺合于预焊螺母85内，并且，高强螺杆82的头部朝外，螺纹段的端部在向内穿过预焊螺母85后螺合有端头螺母86，通过端头螺母86抵顶垫板结构7，对铅块及密封结构施压。

加载横梁81可采用方钢管制作，装配过程，先将预焊螺母85、环形垫片84与加载横梁81分别焊接固定，然后将高强螺杆83拧入预焊螺母85，端头螺母86再拧进高强螺杆83后，端头塞焊磨平，最后将上述焊接完成的加载横梁连接到侧拉板82上。

垫板结构7如图12和图13所示，作为本发明板式铅阻尼器的可选部件，对称设于夹板结构的两侧并设有与加载结构8的加载端(即高强螺杆83)位置相对的高强平垫片72，可防止高强螺杆83对垫板产生局部划痕导致加载压力的降低。另外，垫板结构7在高强平垫片72的两侧对称焊接有两道加劲肋71，可防止垫板发生弯曲。

本发明的板式铅阻尼器在使用时，配合图1和图2所示，通过芯板3侧的第一端头1安装于一构件，将夹板结构侧的第二端头2安装于另一构件，实现安装本发明板式阻尼器。当板式阻尼器受力时，通过芯板侧第一端头1和夹板结构侧第二端头2带动夹板结构和芯板3相对移动，铅块4与夹设于铅块4两侧的夹板5和芯板3相互摩擦产生摩擦耗能。

本实施例中，芯板3和夹板5均为钢板，利用钢板和铅块之间具有高摩擦系数的特点，使本发明板式铅阻尼器具有较高的耗能能力。

利用夹板上的限位板和密封结构可以将铅块侧边及端部完全封闭，防止运动过程中产生铅屑溢出。通过加载结构对密封结构施加压力，使高分子密封板63与限位板51齐平，此时蝶形弹簧61具有一定初始压强，即使限位板51被铅块4局部顶起，高分子密封板63在蝶形弹簧作用下也可压紧芯板3，限制运动过程中产生铅屑溢出。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。