CN103541452A - 软钢与摩擦阻尼器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种软钢与摩擦阻尼器，主要由椭圆形摩擦板、软钢板、固定板、中轴锚栓、中轴螺孔、固定板螺孔、摩擦板弹簧卡口和弹簧等组成。其特征在于：两个椭圆形摩擦板交叉设置，两个长轴相互垂直；两个椭圆形摩擦板的外侧分别设置软钢板。两个椭圆形摩擦板和两个软钢板组成矩形耗能体。本发明的效果和优点是具有较大的初始刚度，在风振和地震作用下，能够迅速进入耗能状态，并且在大变形下仍具有较好的耗能能力。整个系统的受力均匀、稳定、节省材料，又保证耗能体系稳固、有效，构造简单，经济实用。既可以用于新建建筑工程的抗震设计，也可以用于已有工程的加固维修。

Description

软钢与摩擦阻尼器

技术领域

本发明涉及一种建筑结构震动控制装置，特别是涉及一种建筑结构震动控制的建筑用软钢与摩擦阻尼器。

背景技术

金属屈服阻尼器(metallic yielding damper)是用软钢或其它软金属材料做成的各种形式的阻尼耗能器。金属屈服后具有良好的滞回性能，利用某些金属具有的弹塑性滞回变形耗能，包括软钢屈服阻尼器、铅阻尼器和形状记忆合金(shape memory alloys，简称SMA)阻尼器等。它对结构进行振动控制的机理是将结构振动的部分能量通过金属的屈服滞回耗能耗散掉，从而达到减小结构反应的目的。

软钢屈服阻尼器是充分利用软钢进入塑性阶段后具有良好的滞回特性。1972年，Kelly和Skinner等美国学者首先开始研究利用软钢的这种性能来控制结构的动力反应，并提出软钢屈服阻尼器的几种形式，包括扭转梁、弯曲梁、U形条耗能器等。随后，其它学者又相继提出许多形式各异的软钢屈服阻尼器，其中比较典型的如X形、三角形板软钢屈服阻尼器、E型钢阻尼器、C型钢阻尼器。经过国内外许多学者的理论分析和实验研究，证实软钢屈服阻尼器具有稳定的滞回特性，良好的低周疲劳性能，长期的可靠性和不受环境、温度影响等特点，是一种很有前途的耗能器。

摩擦阻尼器作为一种耗能装置，因其耗能能力强，荷载大小、频率对其性能影响不大，且构造简单，取材容易，造价低廉，因而具有很好的应用前景。特别是在控制结构近断层地震反应和中高层结构地震反应方面有独特优势。摩擦阻尼器对结构进行振动控制的机理是：阻尼器在主要结构构件屈服前的预定荷载下产生滑移或变形，依靠摩擦或阻尼耗散地震能量，同时，由于结构变形后自振周期加长，减小了地震输入，从而达到降低结构地震反应的目的。摩擦阻尼器的发展始于20世纪70年代末，随后为适应不同类型的建筑结构，国内外学者陆续研制开发了多种摩擦阻尼器，其摩擦力大小易于控制，可方便地通过调节预紧力大小来确定。目前，研究开发的摩擦阻尼器主要有：普通摩擦阻尼器、Pall摩擦阻尼器、Sumitomo摩擦阻尼器、摩擦剪切铰阻尼器、滑移型长孔螺栓节点阻尼器、T形芯板摩擦阻尼器、拟粘滞摩擦阻尼器、多级摩擦阻尼器以及一些摩擦复合耗能器。

如果摩擦阻尼器提供的力过大，就需要提高正压力，因此会致使计算的参数误差较大，也容易造成耗能效果显著降低，并且也容易造成装置的失效。因此，采用软钢与摩擦阻尼器联合使用，提高阻尼器的可靠性。

发明内容

 

本发明的目的在于提供一种软钢与摩擦阻尼器，主要为了改善软钢屈服阻尼器的变形能力和耗能能力。将软钢屈服与摩擦联合阻尼器安装在交叉支撑节点，有效控制软钢的严重变形，保证软钢始终具有良好的耗能能力，而摩擦阻尼器具有良好的耗能能力，二者联合作用，充分发挥二者的优点，有效控制结构的风振和地震反应，保护结构安全。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：

软钢与摩擦阻尼器主要由椭圆形摩擦板、软钢板、固定板、中轴锚栓、耗能板体安装锚栓、安装螺孔、垫板、中轴螺孔、固定板螺孔、摩擦板弹簧卡口（和弹簧组成。其特征在于：两个椭圆形摩擦板交叉设置，两个长轴相互垂直；两个椭圆形摩擦板的外侧分别设置软钢板，两个椭圆形摩擦板和两个软钢板组成矩形耗能体。在椭圆形摩擦板和软钢板的形心设置中轴锚栓； 两个椭圆形摩擦板的形心分别设置弹簧。在两个椭圆形摩擦板的长轴端部和软钢板四个角部分别设置固定板螺孔。在矩形耗能体的四个角部分别安装固定板，固定板的轴线与中轴锚栓和耗能板体安装锚栓形心的连线的夹角在10°~20°之间。固定板之间设置垫板。在两个椭圆形摩擦板的形心分别设置摩擦板弹簧卡口，两个摩擦板弹簧卡口的卡口方向相反。

本发明的效果和优点是具有较大的初始刚度，在风振和地震作用下，能够迅速进入耗能状态，并且在大变形下仍具有较好的耗能能力。整个系统的受力均匀、稳定、节省材料，又保证耗能体系稳固、有效，构造简单，经济实用。既可以用于新建建筑工程的抗震设计，也可以用于已有工程的加固维修。方案是在总结国内外的经验和反复试验取得的，还要通过安全计算。

附图说明

图1为本发明软钢与摩擦阻尼器正视示意图；

图2为本发明软钢与摩擦阻尼器俯视示意图；

图3为图2的A-A剖面图。

图中，1为椭圆形摩擦板；2为软钢板；3为固定板；4为中轴锚栓；5为耗能板体安装锚栓；6为安装螺孔；7为垫板；8为中轴螺孔；9为固定板螺孔；10为摩擦板弹簧卡口；11为弹簧。

具体实施方式

下面结合技术方案和参照附图对本发明进行详细说明。

本发明提出的软钢与摩擦阻尼器如图1~图3所示。整个装置主要由椭圆形摩擦板1、软钢板2、固定板3、中轴锚栓4、耗能板体安装锚栓5、安装螺孔6、垫板7、中轴螺孔8、固定板螺孔9、摩擦板弹簧卡口10和弹簧11等组成。

根据实际要求，分别对椭圆形摩擦板1和软钢板2开挖固定板螺孔9；对椭圆形摩擦板1的形心进行开孔，并形成摩擦板弹簧卡口10，两个摩擦板弹簧卡口10的卡口方向相反。将弹簧11设置在两个椭圆形摩擦板1之间，并根据要求将椭圆形摩擦板1交叉安装；分别将软钢板2安装到椭圆形摩擦板1的两侧，并固定中轴锚栓4及安装固定板3，最后焊接垫板7。

Claims (4)

1.一种软钢与摩擦阻尼器，由椭圆形摩擦板（1）、软钢板（2）、固定板（3）、中轴锚栓（4）、耗能板体安装锚栓（5）、安装螺孔（6）、垫板（7）、中轴螺孔（8）、固定板螺孔（9）、摩擦板弹簧卡口（10）和弹簧（11）组成，其特征在于：两个椭圆形摩擦板（1）交叉设置，两个长轴相互垂直；两个椭圆形摩擦板（1）的外侧分别设置软钢板（2），两个椭圆形摩擦板（1）和两个软钢板（2）组成矩形耗能体，在椭圆形摩擦板（1）和软钢板（2）的形心设置中轴锚栓（4）； 两个椭圆形摩擦板（1）的形心分别设置弹簧（11），在两个椭圆形摩擦板（1）的长轴端部和软钢板（2）四个角部分别设置固定板螺孔（9），在矩形耗能体的四个角部分别安装固定板（3）。

2.根据权利要求1所述的一种软钢与摩擦阻尼器，其特征在于：固定板（3）的轴线与中轴锚栓（4）和耗能板体安装锚栓（5）形心的连线的夹角在10°~20°之间。

3.根据权利要求1所述的一种软钢与摩擦阻尼器，其特征在于：固定板（3）之间设置垫板（7）。

4.根据权利要求1所述的一种软钢与摩擦阻尼器，其特征在于：在两个椭圆形摩擦板（1）的形心分别设置摩擦板弹簧卡口（10），两个摩擦板弹簧卡口（10）的卡口方向相反。

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