CN102116056B - 金属阻尼器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种金属阻尼器，包括上下水平连接部件和设置在上下水平连接部件之间的耗能部件，在所述的耗能部件两侧分别设有至少一个防屈曲部件，优选地，所述的耗能部件两侧设有四个防屈曲部件。所述的防屈曲部件与上下水平连接部件通过螺栓连接，且两侧面的防屈曲部件之间通过螺栓连接，耗能部件和防屈曲部件采用螺栓连接，或耗能部件和上下水平连接部件采用焊接方式连接。本发明的金属阻尼器采用平面内受力形式，耗能效率高、性能稳定，同时具有较高初始刚度，且采用防屈曲装置防止耗能部件发生屈曲。

Description

金属阻尼器
技术领域
本发明涉及建筑工程结构抗震技术领域，具体涉及一种建筑消能金属阻尼器。
背景技术
建筑结构的消能减震是指在建筑结构中设置适当的消能部件，消能部件可由耗能减震装置及斜撑、墙体、梁或节点等支承构件组成。金属耗能器是一种耗能性能优越、构造简单、制作方便、造价低廉、易于更换的耗能减震装置。它既可以配合隔震支座或隔震系统，作为其中的耗能单元或限位装置，又可以单独用于建筑结构中作为耗能装置，提供附加阻尼和刚度，因此具有广泛的应用前景。
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。国内外学者、工程技术人员先后开发了多种类型的金属耗能器，目前主要应用的有X型、三角形和开孔性加劲阻尼装置。这类金属耗能器具有较好的耗能性能，然而由于采用的是平面外受力形式，初始刚度较小，当所需吨位较大时重量、长度也相应较大。
对此，可采用平面内受力形式的金属阻尼器，来克服上述缺点。但平面内受力的金属阻尼器可能发生平面外屈曲，导致阻尼器的耗能能力下降、性能不稳定。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，为了克服现有技术中存在的问题，通过精心设计截面形状和采用防屈曲装置，提供一种既有较好的耗能性能和较高的初始刚度，又不会发生屈曲的新型金属阻尼器。
为了解决上述问题本发明的技术方案是这样的：一种金属阻尼器，包括耗能部件、设置在耗能部件上下方的连接水平连接部件，其特征在于，在耗能部件两侧还分别设有至少1个防屈曲部件。
所述的防屈曲部件的底座固定板和水平连接部件通过螺栓连接固定。如所述的耗能部件两侧分别设有2个防屈曲部件：1个上部防屈曲部件和1个下部防屈曲部件：即耗能部件两侧设有四个防屈曲部件：两个上防屈曲部件，两个下防屈曲部件。它们的底座固定板分别和上下水平连接部件通过螺栓连接固定。优选地，所述的上、下防屈曲部件高度相等、对称分布。
所述耗能部件两侧的防屈曲部件对称，通过螺栓对拉连接紧固，“夹紧“里面的耗能部件，约束耗能部件的平面外变形，起到防止耗能钢板发生屈曲的作用。
所述的防屈曲部件与上下水平连接部件通过螺栓连接，所述的耗能部件通过焊接方式与上下水平连接部件连接固定或者通过螺栓连接与防屈曲部件的约束板根部连接固定。采用螺栓与防屈曲部件连接时，耗能部件设有连接部分。
所述的耗能部件与防屈曲部件之间设有脱粘层，优选地，脱粘层厚度为1-2mm。脱粘层采用软玻璃或橡胶材料制成，采用脱粘层是防止耗能部件与防屈曲部件之间产生摩擦。
优选地，防屈曲部件的底座固定板与水平连接部件、耗能部件与防屈曲部件的约束板根部都采用螺栓连接固定，大大降低制作和安装的难度。
所述的耗能部件为一片或若干片耗能钢板组合而成。所述的组合方式为横向叠加组合或纵向排列组合。
所述的耗能钢板包括耗能部分的主体，为中间细、两头宽的形状。所述的耗能钢板的两侧边缘曲线可以是圆弧内凹形，也可以是双折线内凹形，也可以是带圆弧倒角的双折线内凹形。
所述的耗能钢板上设有镂空。镂空形状为圆形、近似圆形、菱形或矩形；优选为圆形。镂空位置优选为在所述耗能部件的中央位置。
耗能钢板的两端设有连接部分时，其上设有与其它结构连接的连接机构。
优选地，耗能钢板材料采用普通低碳钢或低屈服点钢材，以保证其具有良好的塑性变形能力。
所述的防屈曲部件，包括约束板、底座固定板、焊接在约束板和底座固定板上的垂直加劲板、焊接在约束板和垂直加劲板上的水平加劲板。
所述的约束板和底座固定板组合为L形，优选地，约束板和底座固定板组合为角钢。
所述的垂直加劲板的纵切面为直角梯形或直角三角形。
所述的防屈曲部件，还设有连接结构，如预留的与另一侧屈曲部件的连接孔。
本发明的优点：
1.采用平面内受力的特殊形状的耗能钢板，该金属阻尼器同时具有较好耗能性能和较高初始刚度；
2.采用防屈曲部件约束耗能部件的平面外变形，使耗能部件避免发生屈曲，保证耗能部件高效、稳定的耗能性能；
3.采用水平加劲板、垂直加劲板及拉结螺栓对防屈曲部件的约束板和底座固定板进行加强，提高了防屈曲部件的防屈曲能力，同时节省了防屈曲部件的材料，降低了造价；
4.采用脱粘层防止耗能部件与防屈曲部件之间产生摩擦；
5.优选地，耗能部件与防屈曲部件、防屈曲部件与水平连接部件通过螺栓连接固定，大大降低了制作和安装的难度。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；
图1为本发明的金属阻尼器整体的纵切面结构示意图(包括图1a和图1b)。
图2为图1的金属阻尼器的1-1方向的剖面图(包括图2a和图2b)。
图3为本发明的金属阻尼器的1-1方向的又一实施例剖面图(包括图3a和图3b)。
图4为本发明的单片耗能钢板示意图(包括图4a和图4b)。
图5为本发明的防屈曲装置的纵切面示意图。
图6为上下水平连接部件示意图。
图7为耗能钢板的几种实施例图(包括图7a、图7b和图7c)。
其中，1耗能部件          2上防屈曲部件
      3下防屈曲部件      4上下水平连接部件
      5脱粘层            6固定防屈曲部件和水平连接部件的连接螺栓
      7两侧面防屈曲部件之间的拉结螺栓      8耗能钢板连接部分
      9耗能钢板耗能部分  10开孔            11两侧内凹曲线
      12防屈曲部件和耗能部件连接的预留螺栓孔
      40防屈曲部件与上下水平连接部件连接的预留螺栓孔
      28约束板           29底座固定板
      30固定防屈曲部件和耗能部件的连接螺栓
      31垂直加劲板       32水平加劲板
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
参看图1的金属阻尼器整体的横切面结构示意图：包括与其它建筑结构连接的上下水平连接部件4和设置在上下水平连接部件4之间的耗能部件1，在所述的耗能部件1的两侧设有四个防屈曲部件，两个上防屈曲部件2，两个下防屈曲部件3。
四个防屈曲部件与上下水平连接部件4通过螺栓方式连接固定。两个上防屈曲部件2分别通过其上的预留连接孔用连接螺栓6和上水平连接板4连接；相似地，两个下防屈曲部件3分别通过其上的预留连接孔用连接螺栓6和下水平连接部件4连接。耗能部件1两侧的防屈曲部件通过拉结螺栓7拉结，约束耗能部件的平面外变形。图1a的上部两个防屈曲部件2与耗能部件1的连接部分通过连接螺栓30连接固定；相似的，下部两个防屈曲部件3与耗能部件1的连接部分通过连接螺栓30连接固定。图1b中，耗能部件1与上下连接部件4焊接固定。
图2是图1中1-1方向的剖面图。上、下防屈曲部件2、3的高度相等、对称分布，通过螺栓7对拉连接紧固。上下防屈曲部件2、3与上下水平连接部件4通过螺栓6连接固定。图2a的防屈曲部件2、3与耗能部件1的连接部分通过螺栓30连接固定，所有连接为螺栓连接；图2b的耗能部件1与上下水平连接板4通过焊接固定。
图3是本发明的金属阻尼器的1-1方向的又一实施例。所述的上、下防屈曲部件2、3的高度是不相等的，通过螺栓对拉连接紧固：图3a中，防屈曲部件2、3与耗能部件1的连接部分通过螺栓30连接固定，所有连接为螺栓连接；图3b中，耗能部件1与上下水平连接部件4通过焊接固定。
图4为单片耗能钢板示意图。图4a：耗能钢板包括耗能部分9和设于两端的连接部分8，其上设有与其它结构连接的连接机构，耗能钢板的平面为中间细、两头宽的形状，两侧边缘曲线11是圆弧内凹形，且在耗能钢板的中央位置设有镂空10，镂空形状10为圆形，本实施例的耗能钢板与防屈曲部件螺栓连接。图4b：耗能钢板包括耗能部分9，耗能钢板的平面为中间细、两头宽的形状，两侧边缘曲线11为圆弧内凹形，且在耗能部件的中央位置设有圆形镂空10；本实施例的耗能钢板与上下水平连接部件采用焊接固定。
图5为图1中1-1方向的防屈曲部件结构图，防屈曲部件包括约束板28、底座固定板29、焊接在约束板28和底座固定板29上的垂直加劲板31、焊接在约束板28和垂直加劲板31上的水平加劲板32。垂直加劲板31的纵截面为近似直角梯形。所述的约束板28和底座固定板29组成L形。
在约束板28和底座固定板29上设置有拉结螺栓和连接螺栓的连接孔。
图6为上下水平连接部件4示意图，40为上下水平连接部件4上预留的螺栓孔。
图7为耗能钢板耗能部分9的几种实施例图：7a为两侧边缘曲线是圆弧的内凹形；7b为两侧边缘曲线是双折线内凹形；7c为两侧边缘曲线是带圆弧倒角的双折线内凹形。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (1)

1.一种金属阻尼器，包括耗能部件、设置在耗能部件上、下方的水平连接部件，其特征在于，在所述的耗能部件两侧设有四个防屈曲部件：两个上防屈曲部件，两个下防屈曲部件；所述的上、下防屈曲部件高度相等、对称分布，所述的防屈曲部件，包括约束板、底座固定板、焊接在约束板和底座固定板上的垂直加劲板、焊接在约束板和垂直加劲板上的水平加劲板；所述的约束板、底座固定板组成L形；所述的垂直加劲板纵切面为直角梯形或直角三角形；所述防屈曲部件设有预留与其它部件连接的连接孔；所述的上、下防屈曲部件的底座固定板与上、下水平连接部件通过螺栓连接，耗能部件和防屈曲部件的约束板根部采用螺栓连接，且两侧面的防屈曲部件之间通过螺栓连接，或者所述的上、下防屈曲部件的底座固定板与上、下水平连接部件通过螺栓连接，耗能部件和上、下水平连接部件采用焊接方式连接，且两侧面的防屈曲部件之间通过螺栓连接；所述的耗能部件与防屈曲部件之间设有脱粘层，所述的脱粘层为软玻璃或橡胶材料，脱粘层厚度为1-2mm，所述耗能部件为一片或若干片耗能钢板组合而成；所述的组合方式为横向叠加组合或纵向排列组合；所述的耗能钢板平面为中间细、两头宽的形状；所述耗能钢板平面两侧边缘曲线是圆弧内凹形或者是双折线内凹形；所述的耗能部件上设有镂空；所述的镂空形状为圆形、菱形或矩形；所述的镂空设于所述耗能钢板的中央位置；所述耗能钢板材料采用低屈服点钢材。
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