CN104453009B - 一种交叉支撑型消能器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种交叉支撑型消能器，包括核心板条、耳板、销钉、垫片和上下项板。各滑动接触位置设有减磨材料。核心板条交叉设置，两个为一对。设计人员可以根据需要选择合理的对数。该消能器利用核心板条的轴向变形耗散地震能量。耳板主要起固定作用。核心板条中点处的销钉起连接两核心板条作用，当其中一核心板条受压时，利用与受拉核心板条的连接销钉来减小计算长度，避免出现屈曲失稳。该耗能器可以根据工程设计需要调整核心板条对数进行使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种建筑工程用减震装置，特别涉及一种支撑型消能器。
背景技术
金属消能器是消能器的一种常见类型，利用金属屈曲吸收地震能量，由于其性能稳定、成本较低且加工方便的优点，近年来在国内外得到了广泛的应用。
目前广泛采用的金属消能器主要有拉压型、弯曲型和剪切型消能器。其中，剪切型消能器刚度大，控制侧移方便，但其容易发生面外鼓曲，造成滞回环捏缩，无法实现全截面屈服，且边角处存在明显的应力集中，容易提前出现裂缝，大大削弱了消能器的疲劳寿命，影响消能器正常工作。此外，此消能器的耗能部件与固定部件主要采用焊接的方式，存在残余应力，而局部残余应力可能已使材料屈服，因而显著影响着消能器的减震效果。为了解决这种问题，工程界提出了三种解决方法：1.焊接加劲肋，该方法存在残余应力和变形；2.开缝，该方法会切断拉力场，从而削弱刚度；3.另设装置约束面外变形，该方法构造复杂。
发明内容
发明目的：针对上述现有技术，提出一种交叉支撑型消能器，该消能器结构简单且滞回性能稳定。
技术方案：一种交叉支撑型消能器，包括上顶板、下顶板、若干组核心耗能部件以及耳板；其中，所述每组核心耗能部件包括两条成交叉设置核心板条以及销钉，所述每条核心板条的两端和中间位置设有通孔，所述销钉穿过两条核心板条的中间通孔，两条核心板条分别通过穿过其两端通孔的销钉连接耳板，所述若干耳板均固定在上顶板和下顶板上。
进一步的，所述每个耳板与核心板条接触面贴有聚四氟乙烯板。
进一步的，所述每个耳板与上顶板或下顶板之间采用全熔透焊缝连接。
进一步的，所述每个耳板的通孔内涂覆石墨粉或润滑油。
进一步的，所述每组耗能部件中的两条核心板条之间设有穿过销钉的垫片，所述垫片表面设有减摩材料。
进一步的，所述销钉采用螺栓、螺母结构，所述螺栓的螺帽、螺栓与通孔的接触位置，以及螺母与耳板或核心板条接触的表面均涂覆减磨材料。
进一步的，所述核心板条采用225MPa以下低屈服点钢或延性率为0.45～0.5的钢材。
有益效果：本发明提出的消能器主要由核心板条和连接构件组成。核心板条两端通孔通过销钉与连接上下顶板的耳板相连。核心板条数量为偶数，两两交叉成对布置，交叉的一对核心板条中点通过销钉连接。核心板条只存在轴向变形，利用核心板条的轴向变形耗散地震能量，其理论滞回曲线如图6所示。核心板条中点处的销钉起连接两核心板条和减小计算长度的作用。消能器在工作时，总是一核心板条受压，另一核心板条受拉；受压的核心板条在较大压应力作用下会发生屈曲失稳，影响消能器耗能能力，受拉核心板条则没有此问题。本发明设置销钉将两不同受力状态的板条相互联系，利用受拉板条为受压板条提供侧向约束，减小受压板条的计算长度，可以有效地防止板条出现屈曲失稳，保证其有效的耗能能力。此外，工程中可根据需要增加核心板条对数以对出力和刚度等进行控制，设计上也具有简便性和灵活性。
耳板销钉孔通过涂覆石墨粉或轮滑油来减小摩擦，保证核心板条工作时的转动能力。两条核心板条接触位置贴有聚四氟乙烯板，两条核心板条之间设置表面附有减磨材料的垫片，从而进一步的减小核心板转动时的摩擦。本发明提供了一种设计制作简单、耗能能力好、受力明确、性能稳定且造价较低的交叉支撑型消能器。
附图说明
图1为具有一组核心耗能部件的交叉支撑型消能器结构示意图；
图2为具有两组核心耗能部件的交叉支撑型消能器结构示意图；
图3为该交叉支撑型消能器装配构造示意图；
图4为该交叉支撑型消能器核心板条示意图；
图5为该交叉支撑型消能器所用销钉示意图；
图6为该交叉支撑型消能器的理论滞回曲线。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做更进一步的解释。
如图3所示的一种交叉支撑型消能器，包括上顶板1、下顶板2、一组核心耗能部件以及四个耳板4，两个耳板4通过全熔透焊缝连接在上顶板1下表面，两个耳板4通过焊缝连接在下顶板2的上表面上。其中，耗能部件包括采用225MPa以下低屈服点钢或延性率为0.45～0.5的钢材制备的两条成交叉设置的核心板条3以及一个销钉5，每条核心板条3的两端和中间位置设有通孔，如图4所示，核心板条的横截面形式有多种选择，可根据其稳定性要求进行选择。两条核心板条3之间设有垫片6，垫片6表面设有减摩材料聚四氟乙烯，销钉5穿过两条核心板条3的中间通孔以及垫片6。两条核心板条3与垫片6的接触面上海贴有聚四氟乙烯板。两条核心板条3的两端分别通过销钉5与耳板4连接，并在每个耳板的通孔内涂覆石墨粉或润滑油，并保证成交叉设置的两条核心板条3垂直设置在上下顶板之间。
在本交叉支撑型消能器中，销钉5要求高强度高刚度，可选用普通钢或高强钢，优选奥氏体锰钢。销钉5采用螺栓、螺母结构。在螺栓的螺帽、螺栓与通孔的接触位置，以及螺母与耳板或核心板条接触的表面均涂覆减磨材料7，以此减小部件之间的工作摩擦。当销钉采用螺栓形式时可以采用双螺帽紧固。上下顶板采用普通钢板，功能主要是固定耳板以及和建筑物的连接。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，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。
Claims (7)
1.一种交叉支撑型消能器，其特征在于：包括上顶板(1)、下顶板(2)、若干组核心耗能部件以及耳板(4)；其中，所述每组核心耗能部件包括两条成交叉设置核心板条(3)以及销钉(5)，所述每条核心板条(3)的两端和中间位置设有通孔，所述销钉(5)穿过两条核心板条(3)的中间通孔，两条核心板条(3)分别通过穿过其两端通孔的销钉(5)连接耳板(4)，所述若干耳板(4)均固定在上顶板(1)和下顶板(2)上。
2.根据权利要求1所述的一种交叉支撑型消能器，其特征在于：所述每个耳板(4)与核心板条(3)接触面贴有聚四氟乙烯板。
3.根据权利要求1所述的一种交叉支撑型消能器，其特征在于：所述每个耳板(4)与上顶板(1)或下顶板(2)之间采用全熔透焊缝连接。
4.根据权利要求1所述的一种交叉支撑型消能器，其特征在于：所述每个耳板(4)的通孔内涂覆石墨粉或润滑油。
5.根据权利要求1所述的一种交叉支撑型消能器，其特征在于：所述每组耗能部件中的两条核心板条(3)之间设有穿过销钉(5)的垫片(6)，所述垫片(6)表面设有减摩材料。
6.根据权利要求1所述的一种交叉支撑型消能器，其特征在于：所述销钉(5)采用螺栓、螺母结构，所述螺栓的螺帽、螺栓与通孔的接触位置，以及螺母与耳板或核心板条接触的表面均涂覆减磨材料(7)。
7.根据权利要求1所述的一种交叉支撑型消能器，其特征在于：所述核心板条(3)采用225MPa以下低屈服点钢或延性率为0.45～0.5的钢材。
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