CN101413296A - 软钢剪切滞回阻尼器 - Google Patents

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袁勇
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Abstract

一种剪切滞回阻尼器,包括:与建筑结构相连接的上下刚性连接板、滞回耗能腹板、翼缘板,刚性连接板与翼缘板固定连接于滞回耗能腹板上。所述滞回耗能腹板的至少一侧上设置有横向加劲肋或/和纵向加劲肋。所述滞回耗能腹板的柔细比参数在0.2至0.5区间,翼缘对腹板的板厚比不小于4,加劲肋刚度比不小于3.0,且形状系数为0.5至1.5。所述滞回耗能腹板由屈服强度不大于235MPa的钢材制成;所述翼缘板和刚性连接板由屈服强度不低于235MPa的钢材制成。所述加劲肋由屈服强度不低于235MPa的钢材制成。本发明构造简单、性能稳定、制作和维护费用优越,具有空间占用率小、易于空间布置和震后替换等优点。

Description

软钢剪切滞回阻尼器
技术领域
本发明属于土木工程抗震与减震领域,涉及土木工程中,安装于建筑、桥梁结构的震害 控制装置,以提高结构在强震作用下的抗震水平,保证结构安全。
背景技术
金属滞回耗能阻尼器作为被动控制装置的一种,目前已广泛应用于建筑和桥梁结构的振 动控制中。其工作原理为:在地震或风振时,通过钢材发生塑性屈服,产生滞回变形,耗散 输入结构中的能量,从而达到减轻结构损坏的目的。目前,国内外已研制出大量的阻尼器, 如摩擦型阻尼器、粘弹性阻尼器、粘滞液体阻尼器等。但都存在高维护成本问题。由于金属 材料为工程界长期使用,性能稳定且造价低廉,因此便于在工程结构的抗震加固与修复领域 内大范围推广使用。金属耗能阻尼器从受力形式上可分为拉压型、弯曲型、扭转型和剪切型。 剪切滞回阻尼器属于剪切型耗能阻尼器,可达到全截面屈服,充分利用金属材料的特性。与 其他金属耗能阻尼器,如屈曲约束支撑、X形或三角形板阻尼器,剪切滞回阻尼器还具有空 间占用率小、易于空间布置和震后替换的优点。因此,在震后需要快速恢复结构功能使用的 场合中具有广阔的工程应用前景。
发明内容
本发明的目的在于提供一种剪切型滞回阻尼器,该阻尼器可实现钢材的全截面剪切耗能, 在中、强地震中进入塑性状态,充分发挥钢材特性,实现滞回耗能减震。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案如下:本阻尼器主要包括与建筑结构相连接的 上下刚性连接板、滞回耗能腹板、翼缘板和横向、纵向加劲肋,刚性连接板与翼缘板固定连 接于滞回耗能腹板上。通过前述的滞回耗能腹板进入全截面塑性屈服,吸收地震输入的能量, 实现金属滞回耗能,保证结构不遭受损坏或受到的损害在可以接受的水平以内。
前述的滞回耗能腹板,由屈服强度不大于235MPa的钢材制成,以剪切为主要受力形式, 钢材达到屈服强度后,腹板进入全截面塑性屈服,吸收地震输入的能量,实现金属滞回耗能。
为防止耗能腹板在屈服前发生局部屈曲现象及在大变形阶段保持稳定的滞回耗能特性, 在腹板两端设置左右翼缘板,并可根据条件在腹板单侧或双侧加设横向或/和纵向加劲肋。翼 缘板、加劲肋和刚性连接板由屈服强度不低于235MPa的钢材制成。翼缘也承担由外部输入的 少量拉压力和弯矩。
软钢剪切滞回阻尼器的尺寸和腹板厚度应根据实际减震方案中结构尺寸和要求耗能量确 定。为保证阻尼器在承受非常大的变形时,实现稳定的耗能特性,避免不利的捏合现象和强 度退化,耗能腹板的柔细比参数宜在0.2至0.5区间,翼缘对腹板的板厚比不小于4,加劲 肋刚度比不小于3.0,且形状系数宜为0.5至1.5。
本发明的优点为:由于设置了翼缘板和双向加劲肋,增加了腹板刚度,形成固定节线, 可避免钢板局部屈曲以及随后产生的强度退化,实现钢材的全截面剪切耗能。因此,可充分发挥钢材能力,获得充足的耗能能力。本发明构造简单、性能稳定、制作和维护费用低廉, 与其它金属阻尼器相比还具有空间占用率小、易于空间布置和震后替换等优点。
附图说明
图l为本发明实施例的软钢剪切滞回阻尼器的正面示意图。 图2为图1所示实施例的A-A剖面图。
图3为本发明实施例的软钢剪切滞回阻尼器在建筑结构中的安装示意图(支撑型) 图4为本发明实施例的软钢剪切滞回阻尼器在建筑结构中的安装示意图(间柱型) 附图中标号说明:
l一刚性连接板;2 —滞回耗能腹板;3 —横向加劲肋;4一翼缘;5 —纵向加劲肋。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明的内容加以说明。如图1所示,为本发明软钢剪切滞回阻尼器
的主体部分,即图3和图4中的阴影所示部件。
本发明阻尼器包括:刚性连接板l、滞回耗能腹板2、横向加劲肋3、翼缘4和纵向加劲 肋5。其中,滞回耗能腹板2为耗能的主要板件,其周围焊接刚性连接板1和翼缘4。当滞回 耗能腹板2周围具有可靠的边缘约束时(如图4所示实例),可取消此类刚性连接板1和翼 缘4。滞回耗能腹板2上可单侧或双侧焊接横向加劲肋3及纵向加劲肋5。滞回耗能腹板2的 柔细比参数满足要求时,也可不设置加劲肋3和5,但须通过相关疲劳试验证明。
如图3所示的建筑框架结构中,软钢剪切滞回阻尼器的上部刚性连接板1可通过螺栓(简 明起见,图中未显示)与框架结构梁的下翼缘拴接,软钢剪切滞回阻尼器的下部刚性连接板 1可与支撑杆件焊接相连。支撑可采用普通的焊接钢构件,或者采用约束屈曲支撑实现双效 耗能装置。
当建筑框架结构有下部通行要求时,可采用如图4所示的间柱型安装方式。在此种情况 下,将图l所示的软钢剪切滞回阻尼器旋转90度安装于框架结构中。框架间柱的左右翼缘可 同时作为软钢剪切滞回阻尼器的上下刚性连接板,而软钢剪切滞回阻尼器的上下翼缘与间柱 的腹板通过焊接连接。必要时,可增加三角钢,将阻尼器翼缘与间柱相连,保证剪切力的传 递。
无论釆用哪种安装方式。当地震来临时,框架结构的上下层楼面及框架梁发生侧向位移, 产生位移差。这种位移差作用于软钢剪切滞回阻尼器上即形成剪切变形。当剪切变形增大到 一定程度时,阻尼器滞回耗能腹板在反复剪切作用下进入屈服,形成滞回变形,从而吸收地 震输入的能量,减轻结构的破坏甚至抑制结构振动而不产生破坏,实现金属耗能减震目的。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉 本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改,并把在此说明的一般原理应 用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此,本发明不限于这里的实施例,本领域技 术人员根据本发明的揭示,对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1、一种剪切滞回阻尼器,其特征在于:包括:与建筑结构相连接的上下刚性连接板、滞回耗能腹板、翼缘板,刚性连接板与翼缘板固定连接于滞回耗能腹板上。
2、 根据权利要求1所述的剪切滞回阻尼器,其特征在于:所述滞回耗能腹板的至少一侧 上设置有横向加劲肋或/和纵向加劲肋。
3、 根据权利要求1所述的剪切滞回阻尼器,其特征在于:所述滞回耗能腹板的柔细比参数在0.2至0.5区间,翼缘对腹板的板厚比不小于4,加劲肋刚度比不小于3.0,且形状系 数为O. 5至1.5。
4、 根据权利要求1所述的剪切滞回阻尼器,其特征在于:所述滞回耗能腹板由屈服强度不大于235MPa的钢材制成;所述翼缘板和刚性连接板由屈服强度不低于235MPa的钢材制成。
5、 根据权利要求2所述的剪切滞回阻尼器,其特征在于:所述加劲肋由屈服强度不低于 235MPa的钢材制成。
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C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Open date: 20090422