CN103498515B - 一种用于梁柱节点夹角处或柱脚处的软钢阻尼器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于梁柱节点夹角处或柱脚处的软钢阻尼器，属于建筑工程结构抗震领域。本发明的一种用于梁柱节点夹角处或柱脚处的软钢阻尼器，包括耗能钢板、竖向连接钢板和水平连接钢板，所述的耗能钢板的结构形状设计为直角三角形，且该耗能钢板的面板上开设有圆形孔；所述的耗能钢板的一直角边与竖直方向放置的竖向连接钢板相固连；所述的耗能钢板的另一直角边与水平方向放置的水平连接钢板相固连；所述的竖向连接钢板与水平连接钢板相固连。本发明主要目的为了解决框架结构中梁柱节点夹角处以及柱脚处受震害的问题，结构简单，设计新颖，灵活性好，制作简单，具有一定的经济和使用价值，可广泛地应用于土木工程结构抗震领域。
Description
技术领域
本发明涉及建筑工程结构抗震技术领域，更具体地说，涉及一种用于梁柱节点夹角处或柱脚处的软钢阻尼器。
背景技术
结构抗震是土木工程领域研究的重要内容之一。一般的抗震设计是通过增强结构本身的抗震能力，来抵抗作用于结构上的地震作用，此方法在某种程度上会增加结构的刚度，从而增加作用在结构上的地震作用；也可以在结构上设置耗能减震装置，以吸收输入到结构上的大部分能量，达到保护主体结构的目的。近年来，我国在房屋结构的减震方面做了大量研究，并取得了丰硕的研究成果。常用于结构减震作用的阻尼器有：软钢阻尼器、油压阻尼器、黏性阻尼器、黏弹性阻尼器以及摩擦型阻尼器。
软钢阻尼器是靠金属本身的屈服耗散能量，在地震作用下结构发生塑性变形前软钢阻尼器先进入屈服，并在塑性阶段呈现出良好的滞回特性，以耗散大部分的地震能量，从而达到保护主体结构的安全的目的。因此，作为软钢阻尼器其屈服荷载应较低，同时应具有良好的塑性变形能力。低屈服点钢材所特有的材性，非常适合于制作软钢阻尼器。因此，低屈服点钢材自投放市场以来即刻受到抗震工作者的关注，用其制作各种形式的软钢阻尼器，并收到了很好的减震效果。用低屈服点钢材可制作钢板屈服阻尼器、钢板减震墙、耗能支撑等。其中，钢板屈服阻尼器的构造简单，使用方便，它是用极低屈服点钢制作薄板，在其周边加设相当于翼缘的边框，两者之间焊接而成。此类阻尼器具有以下特点：(1)极低屈服点钢材的屈服应变仅为普通钢材的1/2.5，变形能力约为2倍，这对提高耗能构件的工作性能非常有利。(2)低屈服点钢材在焊接性能、抗火性能、施工工法、加工工艺以及耐久性等方面与普通的结构用钢具有相类似的特点，因此与主体结构间的兼容性较好。(3)钢板屈服阻尼器与耗能支撑以及减震抗震墙相比，加工制作及施工更加容易，所占空间更小。(4)钢板阻尼器一般通过刚度较大的连接构件与主体结构相连，地震作用后若阻尼器的受损较严重，只需更换阻尼器，其修复成本很低。
经检索，已有针对现有的软钢阻尼器进行改进的技术方法公开，如中国专利申请号200410020893.2，申请公告日为2005年3月16日，发明创造名称为：圆孔型软钢阻尼器，该申请案涉及一种圆孔型软钢阻尼器，主要由耗能钢板、角钢、水平连接钢板组成，既具有高的初始刚度，同时具有较好的耗能性能。该申请案可用于多层建筑结构中的人字型支撑上，也可以应用于梁和墙之间。但是该申请案忽略了框架结构的梁柱节点的夹角处以及柱脚处急需增设抗震减震装置的问题，忽视了建筑结构中的梁柱节点受震害对整体结构抗震的严重影响。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明的目的在于克服现有技术中忽略了框架结构的梁柱节点的夹角处以及柱脚处急需增设抗震减震装置的不足，提供了一种用于梁柱节点夹角处或柱脚处的软钢阻尼器，采用本发明的技术方案，将软钢阻尼器设计为直角三角形，利用直角三角形斜边的预留钢板的屈服变形来消耗掉输入到结构上的地震能量，以达到增强竹框架结构或木框架或钢框架结构中梁、柱节点夹角处或柱脚处的耗能能力，以免梁、柱受震害或减轻震害的目的，同时在耗能钢板上设有圆形孔，可以大幅提高耗能钢板的变形能力，也可以通过对圆形孔的大小和位置以及耗能钢板的厚度的改变，进而改变阻尼器的耗能能力，具有很大的灵活性。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的一种用于梁柱节点夹角处或柱脚处的软钢阻尼器，包括耗能钢板、竖向连接钢板和水平连接钢板，所述的耗能钢板的材质为抗拉屈服强度为235MPa的低碳钢；所述的耗能钢板的结构形状为直角三角形，该直角三角形耗能钢板的斜边屈服变形能够消耗地震能量；所述的耗能钢板的面板上开设有圆形孔，该圆形孔的大小和位置的改变均能改变耗能钢板的耗能能力，且耗能钢板的厚度也能改变耗能钢板的耗能能力；所述的耗能钢板的一直角边与竖直方向放置的竖向连接钢板相固连；所述的耗能钢板的另一直角边与水平方向放置的水平连接钢板相固连；所述的竖向连接钢板与水平连接钢板相固连。
更进一步地，所述的耗能钢板的一直角边与竖向连接钢板采用焊接连接；所述的耗能钢板的另一直角边与水平连接钢板采用焊接连接；所述的竖向连接钢板与水平连接钢板采用焊接连接。
更进一步地，所述的耗能钢板设有两块或两块以上，且耗能钢板并列放置。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：
(1)本发明的一种用于梁柱节点夹角处或柱脚处的软钢阻尼器，其耗能钢板的结构形状设计为直角三角形，利用直角三角形斜边预留钢板的屈服变形来消耗掉输入到结构上的地震能量，以达到增强竹框架结构或木框架结构或钢框架结构中梁、柱节点夹角处或柱脚处的耗能能力，以免梁、柱受震害或减轻震害的目的；
(2)本发明的一种用于梁柱节点夹角处或柱脚处的软钢阻尼器，其该耗能钢板的面板上开设有圆形孔，可以大幅提高耗能钢板的变形能力，另外，由于软钢阻尼器的耗能能力由耗能钢板的直角三角形斜边预留钢板受拉屈服后耗能性能决定，因此可通过改变圆形孔的大小和位置以及耗能钢板的厚度来改变阻尼器的耗能能力，具有很大的灵活性；
(3)本发明的一种用于梁柱节点夹角处或柱脚处的软钢阻尼器，其耗能钢板采用抗拉屈服强度为235MPa的低碳钢，在小震阶段(即弹性阶段)，低屈服点耗能钢板可以增大结构侧向刚度，减小层间位移；在大震阶段(即弹塑性阶段)，低屈服点耗能钢板的滞回变形可以消耗地震能量，从而以免梁、柱受震害或减轻震害；
(4)本发明的一种用于梁柱节点夹角处或柱脚处的软钢阻尼器，其结构简单，设计新颖，将在建筑结构中易被忽视的关于框架结构的梁柱节点的夹角处以及柱脚处受震害的细节性问题解决，具有重大意义，另外，制作简单，具有一定的经济和使用价值，可广泛地应用于土木工程结构抗震领域；
(5)本发明的一种用于梁柱节点夹角处或柱脚处的软钢阻尼器，其可以布置在多层竹框架结构或木框架结构或多高层钢框架结构的梁柱节点的任一夹角处或框架柱柱脚处。
附图说明
图1为本发明的一种用于梁柱节点夹角处或柱脚处的软钢阻尼器的正立面图；
图2为本发明的一种用于梁柱节点夹角处或柱脚处的软钢阻尼器的侧立面图；
图3为本发明的一种用于梁柱节点夹角处或柱脚处的软钢阻尼器的俯视图；
图4为本发明中耗能钢板的正立面图。
示意图中的标号说明：1、耗能钢板；11、圆形孔；2、竖向连接钢板；3、水平连接钢板。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。
实施例1
结合图1、图2、图3和图4，本实施例的一种用于梁柱节点夹角处或柱脚处的软钢阻尼器，包括耗能钢板1、竖向连接钢板2和水平连接钢板3，耗能钢板1的结构形状为直角三角形，利用直角三角形斜边预留钢板的屈服变形来消耗掉输入到结构上的地震能量，以达到增强竹框架结构或木框架结构或钢框架结构中梁、柱节点夹角处或柱脚处的耗能能力，以免梁、柱受震害或减轻震害的目的，本实施例中耗能钢板1采用抗拉屈服强度为235MPa的低碳钢制成，在小震阶段(即弹性阶段)，低屈服点耗能钢板可以增大结构侧向刚度，减小层间位移；在大震阶段(即弹塑性阶段)，低屈服点耗能钢板的滞回变形可以消耗地震能量，从而以免梁、柱受震害或减轻震害；该耗能钢板1的面板上开设有圆形孔11，可以大幅提高耗能钢板1的变形能力，另外，由于软钢阻尼器的耗能能力由耗能钢板1的直角三角形斜边预留钢板受拉屈服后耗能性能决定，因此可通过改变圆形孔11的大小和位置以及耗能钢板1的厚度来改变阻尼器的耗能能力，具有很大的灵活性；耗能钢板1的一直角边与竖直方向放置的竖向连接钢板2相固连，本实施例中耗能钢板1的一直角边与竖向连接钢板2采用焊接连接；耗能钢板1的另一直角边与水平方向放置的水平连接钢板3相固连，本实施例中耗能钢板1的另一直角边与水平连接钢板3采用焊接连接；竖向连接钢板2与水平连接钢板3相固连，本实施例中竖向连接钢板2与水平连接钢板3采用焊接连接；在框架结构的梁柱节点的夹角处以及柱脚处布置耗能钢板1的数量根据实际情况而定，一般耗能钢板1设有两块或两块以上，且耗能钢板1并列放置，本实施例中耗能钢板1设有三块，该三块耗能钢板1并列放置。
使用时竖向连接钢板2与框架柱采用焊接或螺栓连接，本实施例中采用焊接；水平连接钢板3与框架梁采用焊接或螺栓连接，本实施例中采用焊接。
本发明的一种用于梁柱节点夹角处或柱脚处的软钢阻尼器，其结构简单，设计新颖，将在建筑结构中易被忽视的关于框架结构中梁柱节点夹角处以及柱脚处受震害的细节性问题解决，具有重大意义，另外，制作简单，具有一定的经济和使用价值，可广泛地应用于土木工程结构抗震领域。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种用于梁柱节点夹角处或柱脚处的软钢阻尼器，包括耗能钢板(1)、竖向连接钢板(2)和水平连接钢板(3)，其特征在于：所述的耗能钢板(1)的材质为抗拉屈服强度为235MPa的低碳钢；所述的耗能钢板(1)的结构形状为直角三角形，该直角三角形耗能钢板(1)的斜边屈服变形能够消耗地震能量；所述的耗能钢板(1)的面板上开设有圆形孔(11)，该圆形孔(11)的大小和位置的改变均能改变耗能钢板(1)的耗能能力，且耗能钢板(1)的厚度也能改变耗能钢板(1)的耗能能力；所述的耗能钢板(1)的一直角边与竖直方向放置的竖向连接钢板(2)相固连；所述的耗能钢板(1)的另一直角边与水平方向放置的水平连接钢板(3)相固连；所述的竖向连接钢板(2)与水平连接钢板(3)相固连。
2.根据权利要求1所述的一种用于梁柱节点夹角处或柱脚处的软钢阻尼器，其特征在于：所述的耗能钢板(1)的一直角边与竖向连接钢板(2)采用焊接连接；所述的耗能钢板(1)的另一直角边与水平连接钢板(3)采用焊接连接；所述的竖向连接钢板(2)与水平连接钢板(3)采用焊接连接。
3.根据权利要求2所述的一种用于梁柱节点夹角处或柱脚处的软钢阻尼器，其特征在于：所述的耗能钢板(1)设有两块或两块以上，且耗能钢板(1)并列放置。
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