CN100516394C - 叠合钢板消能减震阻尼器 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种叠合钢板消能减震阻尼器。其特征在于由多片等宽度、等厚度、长度不等的钢板组成；在中间主钢板两侧有至少两层对称叠合的副钢板，钢板与下支座连接固定，中间主钢板还与上支座连接，两侧副钢板的上部两外端连接，将中间主钢板和副钢板层层夹紧。本发明的叠合钢板消能减震阻尼器具有刚度大、变形能力强、耗能能力强的特点，其受力明确，机构简单，制造方便，易于安装和维护，耐久性好。为建筑结构提供充足的抵抗强烈地震的阻力器。

Description

叠合钢板消能减震阻尼器
技术领域
本发明涉及建筑技术领域，具体地说是叠合钢板消能减震阻尼器。
背景技术
建筑结构的消能减震，是指在建筑结构的特定部位(如梁柱之间)装设阻尼器。当地震发生时，小震的情况下，阻尼器有足够的刚度以满足建筑物的正常使用，中震、大震的情况下，随着建筑侧向位移的加大，阻尼器能率先进入非弹性状态，大量消耗输入结构的地震能量，从而保护主体结构(梁、柱、墙)免遭地震破坏，保证建筑安全。
一般建筑结构的消能减震是由阻尼器、型钢或混凝土的人字支撑组成消能减震体系与建筑的主体结构相连接(如附图1)，其中的阻尼器是消能减震体系中的关键装置。
目前已公知的金属阻尼器，如三角形、X形、圆弧形、双圆环形、方框形软钢阻尼器，均是通过金属材料的塑性变形来消耗地震能量。这些金属阻尼器由于结构形状单一，其初始刚度不高，屈服变形偏小，耗能性能不理想，在进行建筑结构抗震的消能减震设计时，现有金属阻尼器的刚度、屈服变形和耗能能力不可兼顾。要么初始刚度太小，不能满足小震的情况下的正常使用；要么屈服变形和耗能能力差，不能保证中震和大震情况下有足够的耗能能力。单一的金属阻尼器要同时具备较大的刚度和变形耗能能力本身是一对矛盾。
发明内容
本发明的目的是提供一种在地震发生的情况下，同时具备较大的刚度和变形能力，能承担大部分的地震作用力，保护建筑主体结构免遭地震破坏的叠合钢板消能减震阻尼器。
本发明针对现有技术的问题和困难，运用力学原理和钢材的机械性能，设计出一种全新的“叠合钢板消能减震阻尼器”。
现有已公知的金属阻尼器，以三角形钢板阻尼器为例，在地震水平力P的作用下，其刚度K和屈服变形Δy的表达式如下：
K＝Ebt3/6L3----------式(1)
Δy＝fyL2/Et----------式(2)
K----三角形钢板阻尼器的水平刚度
Δy----三角形钢板阻尼器的屈服变形
E----钢材的弹性模量
fy----钢材的屈服强度
b----三角形钢板底宽
t----三角形钢板厚度
L----三角形钢板高度
三角形钢板阻尼器具有板面应力均匀(等应力)的优点，从式(1)、式(2)可看出，提高刚度K的最有效途径是减小板高L，但同时其屈服变形Δy降低过多，单片三角形钢板阻尼器耗能能力较低。其它的X形、圆弧形、双圆环形、方框形软钢阻尼器均有类似特点。
本发明的叠合钢板消能减震阻尼器，由多片等宽、等厚、不等长的钢板对称叠合而成，运用等应力梁的受力原理，在地震水平力的作用下，各片钢板应力均匀。
本发明的叠合钢板消能减震阻尼器由多片等宽度、等厚度、长度不等的钢板组成；在中间主钢板两侧有至少两层对称叠合的副钢板，钢板与下支座连接固定，中间主钢板还与上支座连接，两侧副钢板的上部两外端连接，将中间主钢板和副钢板层层夹紧。保证叠合钢板在水平地震力作用下共同工作，整体变形，并能在叠合钢板接触面上相对摩擦滑动。
主钢板和副钢板的下部由螺杆贯穿相连并与下支座连接，两侧副钢板的上部两外端也由螺杆螺栓连接。中间主钢板最长，两侧副钢板长度依次等距离减短。
本发明的叠合钢板消能减震阻尼器具有刚度大、变形能力强、耗能能力强的特点，其受力明确，机构简单，制造方便，易于安装和维护，耐久性好。工程设计时，通过调整钢板的数量n、厚度t、宽度b、长度L和长度差s，可以设计制造出不同初始刚度和耗能能力的阻尼器，具有刚度大，变形能力和耗能能力强的特点，为建筑结构提供充足的抵抗强烈地震的阻力。
附图说明
附图1是消能减震体系在建筑结构中的布置示意图。
附图2是本发明的叠合钢板消能减震阻尼器结构示意图。
附图3是本发明的叠合钢板消能减震阻尼器透视图。
图中，1-主钢板，2-副钢板，3-下支座，4-上支座，5-连接螺杆，6-连接螺杆，7-螺帽，8-阻尼器，9-人字形支撑。
具体实施方式
如图3所示，是本发明的叠合钢板消能减震阻尼器由多片等宽度、等厚度、长度不等的钢板对称叠合组成，中间主钢板1与下支座3和上支座4相连，两侧副钢板2(一侧有三层)与下支座3相连，主钢板和副钢板的下部开圆形螺栓孔，由螺杆5贯穿相连并与下支座连接，两侧副钢板的上部两外端开有长圆形螺栓孔，并由螺杆6连接，将中间主钢板和副钢板夹紧。中间主钢板最长，两侧副钢板长度依次等距离减短。
本发明的叠合钢板消能减震阻尼器可以用于多层、高层混凝土结构和钢结构的建筑中，通过人字形支撑(型钢的或混凝土的)与建筑结构主体相连，连接可采用螺栓连接也可采用焊接，组成消能减震结构体系，解决建筑结构在强烈地震作用下的安全性问题，该装置可用于新建工程中，也可用于抗震加固改造工程中。
制造叠合钢板消能减震阻尼器的钢材选用GB/T700-1988碳素结构钢板Q195、Q215、Q235均可，该种钢材强度低、延性好。

Claims (3)

1、一种叠合钢板消能减震阻尼器，其特征在于由多片等宽度、等厚度、长度不等的钢板组成；在中间主钢板两侧各有至少两层对称叠合的副钢板，钢板与下支座连接固定，中间主钢板还与上支座连接，两侧副钢板的上部两外端连接，将中间主钢板和副钢板层层夹紧。
2、根据权利要求1所述的叠合钢板消能减震阻尼器，其特征在于主钢板和副钢板的下部由螺杆贯穿相连并与下支座连接，两侧副钢板的上部两外端也由螺杆螺栓连接。
3、根据权利要求1所述的叠合钢板消能减震阻尼器，其特征在于中间主钢板最长，两侧副钢板长度依次等距离减短。
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