CN103572856A - 建筑用串联屈服条带耗能减震装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及建筑减震装置，尤其涉及建筑用耗能减震装置。一种建筑用串联屈服条带耗能减震装置，它包括由上下、左右连接板构成的框架，框架平面内设有平行于上下连接板方向波浪状耗能板带，该波浪状耗能板带的两端各自由一对连接在左右连接板上的补强板夹持，上下连接板内侧设限制波浪状耗能板带面外运动的外约束导轨，导轨内设有隔离材料。本发明提供的附加刚度较小，其对结构的自振周期影响不显著。

Description

建筑用串联屈服条带耗能减震装置

技术领域

本发明涉及建筑减震装置，尤其涉及建筑用耗能减震装置。 

背景技术

地震是一种高度不确定性的自然灾害，给人类的生命与财产安全带来了巨大威胁，强烈的地震将会造成难以估量的损失。为建筑结构安装耗能减震装置是减小结构地震损伤有效手段。从能量的观点来看，结构在罕遇地震下倒塌的主要原因是结构自身的耗能能力不足以消耗地震输入结构的能量，从而导致结构的节点、梁、柱等关键部件发生疲劳断裂破坏。即使结构不发生倒塌，结构的损伤与相应的修复工作也耗资巨大，周期很长，会影响结构的正常使用功能，导致次生灾害的产生，将对人们的生活与生产造成巨大负面影响。为建筑结构附加的耗能减震装置可在地震中吸收大量能量，使损伤集中于耗能减震装置本身，从而起到保护主体结构，减小结构关键部位构件损伤的作用。历次震害调研结果表明，采用耗能减震装置的建筑结构均具有较为优越的抗震性能。常用的消能减震装置有粘滞阻尼器、粘弹性阻尼器、金属阻尼器等。但是这些阻尼器附加刚度较大，其对结构的自振周期影响显著。 

发明内容

本发明旨在克服现有技术的缺陷，提供一种建筑用串联屈服条带耗能减震装置。本发明提供的附加刚度较小，其对结构的自振周期影响不显著。在建筑结构中使用该金属屈服耗能阻尼减震装置，可减小地震力与结构在地震下的各种位移响应，从而减轻地震灾害。同时，其具有安装灵活方便、加工成本低、制作工艺简单、经济效益好、施工方便等优点。 

为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：一种建筑用串联屈服条带耗能减震装置，它包括由上下、左右连接板构成的框架，框架平面内设有平行于上下连接板方向波浪状耗能板带，该波浪状耗能板带的两端各自由一对连接在左右连接板上的补强板夹持，上下连接板内侧设限制波浪状耗能板带运动的外约束导轨，导轨内设有隔离材料。 

所述的建筑用串联屈服条带耗能减震装置，所述上下连接板以头尾相叠连接成一个矩形框架，内部设有梯形的加劲板。 

所述的建筑用串联屈服条带耗能减震装置，它均匀设置在建筑物两个立柱间的梁的中部。 

金属消能减震阻尼器是建筑结构被动耗能减震技术中应用最广泛、最可靠、最经济的技术方案。其耗能工作机理为利用金属材料的材料非线性特征与良好的低周疲劳性能，通过金属材料的反复屈服变形，将地震能量转换为热能进行耗散。目前，金属消能器的具体消能方式有如下几种：（1）轴向拉压型屈服耗能，如屈曲约束支撑；（2）往复剪切型屈服耗能，如钢板面内剪切屈服型阻尼器；（3）反复弯曲型屈服耗能，如钢板面外弯曲型阻尼器。这些金属消能器大多被布置在结构的抗震薄弱部位，并通过附属装置与结构主体相连接。在地震中，金属消能减震阻尼器通常先于结构主体进入屈服耗能，从而起到了保护主体结构的作用。 

本发明的工作原理为利用波浪状的耗能板带在沿板带纵向的拉压作用下，金属材料的塑性耗能将集中于板带横向的波峰与波谷处，从而形成了多条相互平行的耗能区域，以耗散地震输入的能量。金属材料的塑性耗能会分布于各波峰与波谷之间，形成均匀分散的耗能区域，不易产生塑性过于集中的现象。该耗能机理是金属耗能减震装置的一种新颖形式。 

本发明不但可用于新建建筑也可用于抗震加固建筑，本发明属于不同于粘滞阻尼器与粘弹性阻尼器，进入消能减震工作状态仅与结构相对变形有关，与结构的振动速度无关。 

本发明的有益效果在于：本发明可极大地提高建筑结构抵抗水平地震作用的能力，提高结构的抗震性能，而较小地影响结构的固有自振特性，使得结构设计更加方便。并且，通过改变金属耗能板带的宽度、高度、厚度以及波峰、波谷的数量与波形等参数，可方便地调整该金属减震阻尼器的屈服位移与屈服力，可满足不同建筑结构的多种需求。本发明的材料利用率极高，基本不产生任何废料，经济节省，造价低廉，且加工与施工方便快捷，震后更换检修也较为便利。本发明的抗震性能优良，耗能能力稳定，其试验滞回曲线饱满光滑。 

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明： 

图1为本发明装置示意立面图。

图2为本发明俯视图（图1中1-1）。 

图3 为本发明横截面图（图1中2-2）。 

图4 为本发明装置的试验滞回曲线图。 

图5 和图6为本发明在建筑结构中的布置方式示意图。 

具体实施方式

如图1至图5所示，一种建筑用串联屈服条带耗能减震装置，它包括由上下、左右连接板1、2构成的框架，框架平面内设有平行于上下连接板方向波浪状耗能板带3，该波浪状耗能板带3的两端各自由一对连接在左右连接板上的补强板4夹持，上下连接板内侧设限制波浪状耗能板带运动的外约束导轨6，导轨内设有隔离材料7。 

所述的建筑用串联屈服条带耗能减震装置，所述上下、左右连接板以头尾相叠连接成一个矩形框架，内部设有梯形的加劲肋5。 

请参见图5和图6，图中，所述的建筑用串联屈服条带耗能减震装置10，它均匀设置在建筑物两个立柱8间的梁9的中部。 

本发明的实施方式： 

（1）确定本装置的安装位置与数量，将其尽量布置在结构抗震的薄弱位置；

（2） 根据结构分析设计，确定该装置的屈服承载力、刚度与节点连接力等参数；

（3） 根据设计参数，结合该装置的具体构造措施进行本发明装置的设计与加工；

（4）将本发明装置与建筑结构主体通过螺栓、栓钉、化学锚栓、焊接等方式，进行可靠连接，具体实例如图5或图6所示。

本发明装置的具体构造措施为： 

（1）根据建筑与分析设计要求，确定该装置的外观尺寸，包括长度、高度、宽度等参数，以方便与主体结构连接；

（2）根据屈服承载力与屈服位移要求，适当选择波浪状板带的波长，屈服条带数量，波峰波谷的曲率半径等参数与连接方式及连接键数量，以符合设计要求；

（3）首先在上、下连接板1开螺栓孔，预留用于安装螺栓或锚栓的位置；

（4）将隔离材料7黏贴于上下连接板内侧与波浪状板带相接触的部位进行脱离；

（5）将与波浪状耗能板带3两端相连的两横向钢板2与分别与上下连接板1焊接，形成两个互不相连接的L型钢构件；

（6）将波浪状耗能板带3两端分别与上、下两个L型钢构件一部2焊接连接，并各用前后二块板条4围焊接补强连接；

（7）将形成上下二个约束导轨6的四块钢板条分别焊接在上、下连接板1的内侧，并与波浪状耗能板带留有一定间隙；

（8）分别将二块梯形加劲板5焊接在上、下二个L型接部件的拐角处，并且其与约束导轨之间留有一很小间隙，防止摩擦。

Claims (3)

1.一种建筑用串联屈服条带耗能减震装置，其特征在于，它包括由上、下左右连接板构成的框架，框架平面内设有平行于上下连接板方向波浪状耗能板带，该波浪状耗能板带的两端各自由一对连接在左右连接板上的补强板夹持，上下连接板内侧设限制波浪状耗能板带面外运动的外约束导轨，导轨内设有隔离材料。

2.根据权利要求1所述的建筑用串联屈服条带耗能减震装置，其特征在于，所述上下、左右连接板以头尾相叠连接成一个矩形框架，内部设有梯形的加劲板。

3.根据权利要求1所述的建筑用串联屈服条带耗能减震装置，其特征在于，它均匀设置在建筑物两个立柱间的梁的中部。

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