CN101974951B - 墙型软钢弯曲耗能阻尼器 - Google Patents

墙型软钢弯曲耗能阻尼器 Download PDF

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本发明公开了一种墙型软钢弯曲耗能阻尼器,该阻尼器由一块内钢板(1)、两块外钢板(2)、软钢耗能钢片(3)和套箍件(4)组成;所述的内钢板(1)和外钢板(2)的板面呈镂空形式,外钢板(2)位于内钢板(2)的两侧相对平行设置;所述的软钢耗能钢片(3)的中部垂直嵌入内钢板(1)上的镂空中,软钢耗能钢片(3)的两端分别垂直嵌入内钢板(1)两侧外钢板(2)的镂空中,软钢耗能钢片(3)的两端伸出外钢板(2)的部分与套箍件(4)相连。本发明的墙型整体结构解决了传统阻尼器易产生的受压失稳问题,具有构造简单、受力清晰、易于更换、建筑相容性好的特点,适用于多层、高层混凝土或钢结构的新建或改造建筑工程中。

Description

墙型软钢弯曲耗能阻尼器
技术领域
[0001] 本发明属于土木工程抗震与减震领域,尤其涉及结构减震控制系统中的金属耗能阻尼器,具体的说是一种可以增加结构阻尼、减少地震中结构响应的墙型软钢弯曲耗能阻尼器。
背景技术
[0002] 金属耗能阻尼器是利用金属不同形式的塑性滞回变形来消耗能量。由于金属在进入塑性状态后具有良好的滞回特性,并在弹塑性滞回变形过程中吸收大量能量,因而被用来制造不同类型和构造的耗能减震器。从受力形式上可分为轴向屈服型、剪切屈服型、弯曲屈服型和扭转屈服型阻尼器。已形成产品的代表性:X型和三角形耗能器、扭转梁耗能器、 弯曲梁耗能器、U行钢板耗能器、钢棒耗能器、圆环耗能器、双圆环耗能器、加劲圆环耗能器等。相比于其粘弹型、摩擦型、黏滞液体型等其他类型阻尼器,金属阻尼器易加工、滞回性能稳定、易于更换、造价及维护费用低廉,因此广泛应用于工程结构的抗震加固和修复领域。
[0003] 目前已知的金属耗能阻尼器大多利用软钢耗能钢片平面内或平面外等厚度处同时屈服的特性实现塑性耗能。其优点在于塑性变形大,滞回性能稳定,然而这种阻尼器的理论与试验是建立在地震中结构上部梁为刚性的假定前提下的,实际地震响应中上部梁容易产生不同程度的挠度变形,此时耗能钢片将会承受相应的压力,在压弯或压剪同时作用中耗能钢片的性能将会与设计性能产生明显差异,甚至发生受压失稳的问题。
发明内容
[0004] 本发明的目的是针对现有金属耗能阻尼器存在的缺陷,提供一种具有良好耗能性能并能解决传统软钢阻尼器耗能钢片因上部梁变形而受压失稳问题的墙型软钢弯曲耗能阻尼器。
[0005] 本发明的目的是通过以下技术方案解决的:
[0006] 一种墙型软钢弯曲耗能阻尼器,该阻尼器由一块内钢板、两块外钢板、软钢耗能钢片和套箍件组成;所述的内钢板和外钢板的板面呈镂空形式,外钢板位于内钢板的两侧相对平行设置;所述的软钢耗能钢片的中部垂直嵌入内钢板上的镂空中,软钢耗能钢片的两端分别垂直嵌入内钢板两侧的外钢板镂空中,软钢耗能钢片的两端伸出外钢板的部分与套箍件相连。
[0007] 所述外钢板上的镂空长度小于内钢板上的镂空长度,内钢板和外钢板由刚性钢板制成。
[0008] 所述的软钢耗能钢片采用屈服强度在100MPa-225MPa之间的钢材制成,软钢耗能钢片竖直分布在外钢板之间。
[0009] 所述的套箍件位于外钢板的外侧并焊接在外钢板的外侧面上;套箍件和软钢耗能钢片之间采用高强螺栓连接。
[0010] 所述的内钢板、外钢板和套箍件采用屈服强度不低于235MPa的钢材制成。
3[0011] 所述的内钢板的上部和外钢板的下部分别通过高强螺栓与建筑结构相连。
[0012] 本发明相比现有技术有如下优点:
[0013] 本发明有效解决了传统剪切或弯曲型软钢阻尼器耗能钢片因上部梁在地震响应中的变形而产生受压失稳的问题,而且构造简单、受力清晰、耗能能力强、易于安装和更换、 建筑相容性较好。
[0014] 本发明在实际工程设计中,可以通过调整软钢耗能钢片的布置密度制造出不同初始刚度和耗能能力的阻尼器。
附图说明
[0015] 附图1为本发明墙型软钢弯曲耗能阻尼器的平面示意图;
[0016] 附图2为本发明墙型软钢弯曲耗能阻尼器的立体示意图;
[0017] 附图2为本发明墙型软钢弯曲耗能阻尼器软钢耗能钢片的结构示意图;
[0018] 附图4为本发明墙型软钢弯曲耗能阻尼器在建筑结构中采用中间柱型安装的示意图;
[0019] 附图5为本发明墙型软钢弯曲耗能阻尼器在建筑结构中采用支撑型安装的示意图。
[0020] 其中:1 一内钢板;2—外钢板;3—软钢耗能钢片;4一套箍件。 具体实施方式
[0021] 下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。
[0022] 如图1-5所示:一种墙型软钢弯曲耗能阻尼器,该阻尼器由一块内钢板1、两块外钢板2、软钢耗能钢片3和套箍件4组成。内钢板1的上部通过高强螺栓与建筑结构固定相连,外钢板2的下部分别通过高强螺栓与建筑结构固定相连,刚性的内钢板1和外钢板2 的板面呈镂空形式,为了克服传统钢片耗能阻尼器在上部梁产生挠度后受压失稳的技术不足,外钢板2上的镂空长度设计时小于内钢板1上的镂空长度,两块外钢板2分别位于内钢板1的两侧相对平行设置。软钢耗能钢片3的中部垂直嵌入内钢板1上的镂空中,其两端分别垂直嵌入内钢板1两侧的外钢板2的镂空中,软钢耗能钢片3的两端伸出外钢板2的部分与套箍件4相连,软钢耗能钢片3竖直分布在外钢板2之间,软钢耗能钢片3采用屈服强度在100MPa-225MPa之间的钢材制成,其尺寸和厚度应根据实际减震方案中的结构尺寸和耗能要求确定。套箍件4位于外钢板2的外侧并焊接在外钢板2的外侧面上,套箍件4和软钢耗能钢片3之间采用高强螺栓连接,用以固定软钢耗能钢片3。另外为保证内钢板1、 外钢板2以及套箍件4在大震下保持稳定,其采用屈服强度不低于235MPa的钢材制成。
[0023] 实施例1
[0024] 本发明采用中间柱型安装在建筑结构中时,如图4所示,数个墙型软钢弯曲耗能阻尼器组合在一起,安装在建筑结构的承重结构中。墙型软钢弯曲耗能阻尼器的内钢板1 的上部通过高强螺栓和建筑结构的上梁相连,墙型软钢弯曲耗能阻尼器的外钢板2的下部通过高强螺栓与建筑结构的承重平台固定相连。当发生地震时,内钢板1和外钢板2产生相对位移进而带动软钢耗能钢片3实现全截面塑性屈服,吸收地震输入的能量,最终达到衰减结构的地震反应,保护结构主体安全的目的。[0025] 实施例2
[0026] 本发明采用支撑型安装在建筑结构中时,如图5所示,数个墙型软钢弯曲耗能阻尼器组合在一起,安装在建筑结构的承重结构中。墙型软钢弯曲耗能阻尼器的内钢板1的上部通过高强螺栓和建筑结构的上梁相连,墙型软钢弯曲耗能阻尼器的外钢板2的下部通过高强螺栓与建筑结构的支撑架固定相连,支撑架起到固定阻尼器的作用。当发生地震时, 内钢板1和外钢板2产生相对位移进而带动软钢耗能钢片3实现全截面塑性屈服,吸收地震输入的能量,最终达到衰减结构的地震反应,保护结构主体安全的目的。
[0027] 本发明采用墙型整体结构,并将内钢板1设计为加长镂空形式,不仅构造简单、受力清晰、易于更换、建筑相容性好,并且有效解决了传统软钢阻尼器耗能钢片在地震作用中由于上部梁的挠度变形而产生受压失稳的问题。本发明可用于多层、高层混凝土结构和钢结构的建筑中,作为耗能减震构件以解决建筑结构在地震作用下的安全性问题,该装置既可用于新建工程中,也可用于抗震加固改造工程中。

Claims (6)

1. 一种墙型软钢弯曲耗能阻尼器,其特征在于所述的阻尼器由一块内钢板(1)、两块外钢板(2)、软钢耗能钢片(3)和套箍件(4)组成;所述的内钢板(1)和外钢板(2)的板面呈镂空形式,外钢板(2)位于内钢板(1)的两侧相对平行设置;所述的软钢耗能钢片(3)的中部垂直嵌入内钢板(1)上的镂空中,软钢耗能钢片(3)的两端分别垂直嵌入内钢板(1)两侧的外钢板(2)镂空中,软钢耗能钢片(3)的两端伸出外钢板(2)的部分与套箍件(4)相连。
2.根据权利要求1所述的墙型软钢弯曲耗能阻尼器,其特征在于所述外钢板(2)上的镂空长度小于内钢板(1)上的镂空长度,内钢板(1)和外钢板(2)由刚性钢板制成。
3.根据权利要求1所述的墙型软钢弯曲耗能阻尼器,其特征在于所述的软钢耗能钢片 (3)采用屈服强度在100MPa-225MI^之间的钢材制成,软钢耗能钢片(3)竖直分布在外钢板 (2)之间。
4.根据权利要求1所述的墙型软钢弯曲耗能阻尼器,其特征在于所述的套箍件(4)位于外钢板(2)的外侧并焊接在外钢板(2)的外侧面上;套箍件(4)和软钢耗能钢片(3)之间采用高强螺栓连接。
5.根据权利要求1所述的墙型软钢弯曲耗能阻尼器,其特征在于所述的内钢板(1 )、外钢板(2)和套箍件(4)采用屈服强度不低于235MPa的钢材制成。
6.根据权利要求1所述的墙型软钢弯曲耗能阻尼器,其特征在于所述的内钢板(1)的上部和外钢板(2)的下部分别通过高强螺栓与建筑结构相连。
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