CN104100018B - 功能可恢复软钢阻尼器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种功能可恢复软钢阻尼器，包括腹板、结构锚板、翼缘板和消能部件；所述腹板的两侧端面分别与翼缘板固定连接，腹板的上、下两个端面分别与结构锚板固定连接；所述腹板为完整腹板移除部分后的残余腹板；所述消能部件安装在移除腹板的空出位置，消能部件沿软钢阻尼器高度方向的两端分别与所述腹板固定连接。本发明在强震作用下，通过合理设计使得消能部件的消能板首先进入塑性消能，而腹板、结构锚板和翼缘板一直保持弹性范围内，因为消能部件与腹板是通过螺栓固接，所以在震后消能部件可方便快速更换，而软钢阻尼器的其它部件无需修复，显著降低了软钢阻尼器在震后整体更换的困难，满足当前结构和构件可快速恢复使用功能。

Description

功能可恢复软钢阻尼器
技术领域
本发明属于土木工程领域，涉及用于减小工程结构地震响应的一种软钢阻尼器。
背景技术
通过金属材料的塑性变形来耗散地震输入结构的能量，从而减轻结构在地震中的响应，这种消能减震的设计理念已经在结构设计中得到广泛的认可。软钢剪切板阻尼器是金属阻尼器的一种，作为消能减震装置常用于结构振动控制中。其基本的工作原理为：在地震或风振时，通过腹板的剪切变形进入塑性屈服形成滞回，耗散输入结构中的能量，从而增加结构等效阻尼，达到消能减震目的。自日本阪神地震与美国北岭地震后，软钢阻尼器就象结构“保险丝”，作为一种性能优越的消能减震装置，在日本、美国等多震的发达国家得到了广泛的关注，在我国的研究和应用也处于初步阶段。
如图1所示，为一种传统的软钢阻尼器结构示意图，由结构锚板2、翼缘板3和实心腹板组成，但是软钢剪切板阻尼器也存在一定的问题：(1)剪切板阻尼器与结构相连，承受剪力和部分轴力和弯矩，在地震过程中腹板进入塑性耗能，而震后有一定的残余变形，因为轴力和弯矩作用，如将剪切板阻尼器整体更换，施工会较为复杂；(2)在地震中剪切板阻尼器主要是通过腹板剪切耗能，所以一般腹板的残余变形较大，如将结构锚板和翼缘板一起更换，则会有较大的浪费，不符合节能环保的要求；(3)进一步，如果仅仅更换腹板，通过焊接替换，考虑到焊接和现场施工作业条件限制，很难进一步保证更换后腹板的耗能效果。(4)现阶段，大震过后会伴随系列强余震，如何快速恢复结构和构件的抗震能力和使用功能，也是今后设计需要特别关注的问题，对于软钢剪切板阻尼器的更换显然会花费较长的时间。
发明内容
本发明为了解决软钢剪切板阻尼器在震后更换困难，花费时间较长，不能够快速恢复结构抗震性能和使用功能，提出了一种功能可恢复软钢阻尼器。
本发明采用的技术方案为：一种功能可恢复软钢阻尼器，包括腹板、结构锚板、翼缘板和消能部件；所述腹板的两侧端面分别与翼缘板固定连接，腹板的上、下两个端面分别与结构锚板固定连接；
所述腹板为完整腹板移除部分后的残余腹板；所述消能部件安装在移除腹板的空出位置，消能部件沿软钢阻尼器高度方向的两端分别与所述腹板固定连接。
作为优选，所述消能部件包括一块消能板、连接板和连接盖板，所述消能板沿软钢阻尼器高度方向的两端分别与连接板直接对接，或者消能板和连接板共同焊接在垂直于消能板的加劲板上形成间接连接，连接板通过连接盖板与腹板螺栓拼接。
作为优选，所述消能部件包括两块位于腹板两侧的消能板，消能板沿软钢阻尼器高度方向的两端通过螺栓穿过腹板对拉连接。
作为优选，所述阻尼器的腹板、结构锚板和翼缘板由高屈服钢材制作(如Q345钢等)，消能部件中的消能板由低屈服钢材制作(如LY160钢和Q235钢等)。
作为优选，所述消能板是完整板或带有缝隙的板或带有孔洞的板，如条状槽、多边形孔或简单缝隙。
作为优选，所述消能板周围可焊接加劲翼缘板。
作为优选，所述消能板内部可焊接水平或竖向加劲肋。
作为优选，所述腹板为完整腹板上移除多个部分后的残余腹板。
本发明腹板是通过常规软钢剪切板阻尼器的腹板移除部分后得到，此时残余腹板与翼缘板形成T型截面，消能部件能够覆盖相应空出位置，沿着软钢阻尼器高度方向消能部件两端与腹板固接，此处沿着软钢阻尼器的高度方向即为垂直于结构锚固方向，或顺着翼缘板长度方向。本发明消能部件还可以使用于摩擦型阻尼器或者形状记忆合金阻尼器等。
本发明具有以下有益效果：
1.软钢阻尼器的结构锚板与结构相连，在地震过程中结构锚板、翼缘板和腹板保持在弹性范围内，震后无需更换，显著降低了施工难度；
2.在地震后软钢阻尼器的塑性变形主要集中在消能部件中，而消能部件主要通过螺栓与腹板相连，震后非常容易更换，可保证快速及时恢复结构的抗震性能和使用功能；
3.在地震过程中，消能部件的消能板基本全部进入屈服，将这部分进行更换，能够实现最大的经济效益。
4.震后需更换的全部消能部件在工厂制作，加工精度更容易控制，消能部件的耗能效果更佳。
5.消能部件可作为单独的消能器进行设计，不仅仅局限于原来平腹板的形式，可以结合最新的研究成果，使用更为合理可靠的消能器产品，包括摩擦型阻尼器或者形状记忆合金阻尼器等。
附图说明
图1是一种传统软钢阻尼器；
图2是本发明设置消能板前的示意图；
图3是图2的A-A剖视图；
图4是本发明设置消能板前的正视图；
图5是本发明设置消能板后的示意图；
图6是图5的B-B剖视图；
图7是本发明设置消能板后的正视图；
图8是本发明实施例1消能板示意图；
图9是本发明实施例2消能板示意图；
图10是本发明实施例3的带有翼缘板和加劲肋的消能板示意图；
图11是本发明实施例4的带有条状孔洞的消能板示意图；
图12是本发明实施例5的带有菱形孔洞的消能板示意图。
图13是本发明实施例6的设置双消能板后的示意图。
图14是图13的C-C剖视图。
图15是本发明实施例7的设置两个带有条状孔洞的消能板后的正视图。
图16是本发明实施例8的消能板前的正视图。
图17是本发明实施例8的消能板后的正视图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
实施例1
如图2-8所示，一种功能易恢复软钢阻尼器，包括腹板1、结构锚板2、翼缘板3和消能部件4组成；所述的腹板1是通过常规软钢剪切板阻尼器的腹板移除部分后得到，消能部件4能够覆盖相应空出位置，沿着软钢阻尼器高度方向(垂直于结构锚板的方向)消能部件4两端与腹板1固接。所述的腹板1、结构锚板2和翼缘板3可由高屈服钢材制作，消能部件4中的消能板4-1可由低屈服钢材制作；所述的消能板4-1和连接板4-3共同焊接在垂直于消能板4-1的加劲板4-2上形成消能部件4，消能部件4沿着软钢阻尼器高度方向的两端通过连接盖板4-4与腹板1螺栓拼接。
实施例2
如图9所示：本实施例与实施例1其余部分相同，不同之处在于消能部件4中的消能板4-1与连接板4-3直接对接。
实施例3
如图10所示：本实施例与实施例1其余部分相同，不同之处在于消能部件4中的消能板4-1周围焊接加劲翼缘板4-5和水平及竖向加劲肋4-6。
实施例4
如图11所示：本实施例与实施例1其余部分相同，不同之处在于消能板4-1开有条形孔洞。
实施例5
如图12所示：本实施例与实施例1其余部分相同，不同之处在于消能板4-1开有多边形孔洞。
实施例6
如图13-14所示：本实施例与实施例1其余部分相同，不同之处在于位于腹板1两侧的两块消能部件4沿着软钢阻尼器高度方向的两端通过螺栓穿过腹板1对拉连接。
实施例7
如图15所示：本实施例与实施例6其余部分相同，不同之处在于消能板4-1开有条形孔洞。
实施例8
如图16-17所示：本实施例与实施例7其余部分相同，不同之处在于所述的腹板1是通过常规软钢剪切板阻尼器的腹板移除两块板后得到，然后填充两对消能部件，计四块消能部件。
应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (1)

1.一种功能可恢复软钢阻尼器，其特征在于：包括腹板、结构锚板、翼缘板和消能部件；所述腹板的两侧端面分别与翼缘板固定连接，腹板的上、下两个端面分别与结构锚板固定连接；
所述腹板为完整腹板移除部分后的残余腹板；所述消能部件安装在移除腹板的空出位置，消能部件沿软钢阻尼器高度方向的两端分别与所述腹板固定连接；
所述消能部件包括一块消能板、连接板和连接盖板，所述消能板沿软钢阻尼器高度方向的两端分别与连接板直接对接，或者消能板和连接板共同焊接在垂直于消能板的加劲板上形成间接连接，连接板通过连接盖板与腹板螺栓拼接；
所述阻尼器的腹板、结构锚板和翼缘板由高屈服钢材制作，消能部件中的消能板由低屈服钢材制作；
所述消能板是完整板或带有缝隙的板或带有孔洞的板；
所述消能板周围焊接有加劲翼缘板；
所述消能板内部焊接有水平或竖向加劲肋。
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