CN104563318B - 一种面内轴向受拉型消能器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种面内轴向受拉型消能器，包括结构连接板、高强螺栓、夹板、耗能板条和支座连接板。夹板上开有条形孔，通过焊接固定在结构连接板上。耗能板条两端开孔，成对交叉设置，可设置一对或多对，耗能板条端部为l/4圆形以便于转动，通过高强螺栓与夹板的条形孔连接，螺栓杆可以在条形孔内滑动。本发明针对消能器受压时易屈曲，不利于耗散地震能量，提出了一种不受压的轴向受拉型金属消能器。在水平地震作用下，两块连接板产生水平向相对位移，相应工作侧耗能板条通过高强螺栓抵紧条形孔内侧，承受拉力，产生受拉变形耗散地震能量，非工作侧耗能板条则通过高强螺栓在条形孔内滑动而不抵紧任何一侧，不受压力。

Description

一种面内轴向受拉型消能器
技术领域
本发明涉及一种工程结构消能减震装置，尤其涉及一种面内轴向受拉型消能器。
背景技术
20世纪70年代初，金属消能器最早由美国学者提出并进行了实验研究。在地震作用下，金属消能器在建筑结构发生塑性变形前首先进入屈服阶段，以耗散大部分地震输入结构的振动能量。现有的软钢消能器有轴向屈服型、剪切屈服型、弯曲屈服型和扭转屈服型等。现有的软钢消能器在压力作用下易屈曲，不利于耗散地震能量，且耗能板多采用焊接固定，其残余应力也会影响消能器耗能能力。
发明内容
发明目的：针对上述现有技术，提出一种面内轴向受拉型消能器，解决压力下软钢消能器易屈曲的问题。
技术方案：一种面内轴向受拉型消能器，包括结构连接板、若干组核心耗能部件、高强螺栓、夹板以及支座连接板；其中，所述每组耗能部件包括两条成交叉设置的耗能板条，每条耗能板条的两端设有螺栓孔，所述每组耗能部件对应四个夹板，其中两个夹板固定在结构连接板的下表面，另外两个夹板固定在支座连接板的上表面；所述每个夹板上开有水平条形孔，所述每组耗能部件中两条耗能板条的两端分别置于一个夹板内，所述高强螺栓同时穿过所述耗能板条的螺栓孔和夹板的条形孔，耗能板条与夹板之间为滑动连接，所述耗能板条的初始位置均抵紧所述条形孔的内侧。
进一步的，所述每条耗能板条的两端设置成1/4圆弧形，每组耗能部件中的两条耗能板条在结构连接板一侧或支座连接板一侧的两个1/4圆弧形成相对朝内设置。
进一步的，所述夹板通过全熔透焊缝连接结构连接板和支座连接板。
进一步的，所述高强螺栓和耗能板条的接触处以及夹板和耗能板条的接触处均涂覆聚四氟乙烯。
一种面内轴向受拉型消能器，包括结构连接板、若干组核心耗能部件、高强螺栓、夹板以及支座连接板；其中，所述每组耗能部件包括两条成交叉设置的耗能板条，每条耗能板条的两端设有螺栓孔，所述每组耗能部件对应四个夹板，其中两个夹板固定在结构连接板的下表面，另外两个夹板固定在支座连接板的上表面；所述结构连接板侧或支座连接板侧的两个夹板上开有水平条形孔，另外两个夹板上开有与所示螺栓孔直径一致的圆形通孔；所述每组耗能部件中两条耗能板条的两端分别置于一个夹板内，所述高强螺栓同时穿过所述耗能板条的螺栓孔和夹板的条形孔或圆形通孔，耗能板条与开有水平条形孔的夹板之间滑动为连接，所述耗能板条的初始位置均抵紧所述条形孔的内侧。
进一步的，所述每条耗能板条的两端设置成1/4圆弧形，每组耗能部件中的两条耗能板条在结构连接板一侧或支座连接板一侧的两个1/4圆弧形成相对朝内设置。
进一步的，所述夹板通过全熔透焊缝连接结构连接板和支座连接板。
进一步的，所述高强螺栓和耗能板条的接触处以及夹板和耗能板条的接触处均涂覆聚四氟乙烯。
有益效果：本发明的一种面内轴向受拉型消能器，耗能部件为若干组交叉设置的耗能板条；通过夹板上的水平条形孔，以及连接耗能板条的两端和夹板的高强螺栓，从而能够使得耗能板条的一端或两端能相对夹板的条形孔水平滑动。在水平地震作用下，结构连接板和支座连接板水平错动，相应工作侧的耗能板条通过高强螺栓抵紧条形孔内侧而承受拉力，产生受拉变形耗散地震能量，非工作侧耗能板条则通过高强螺栓在条形孔内滑动而不抵紧任何一侧，不受压力，故耗能板条不会屈曲，且单向受力可以提高其使用寿命；其滞回曲线如图6所示。其中，耗能板条的数量、耗能板条、夹板和高强螺栓的尺寸参数需根据工程需要和减震控制要求确定。
耗能板条的端部为1/4圆形，以便于核心板条的转动。高强螺栓和耗能板条的接触处以及夹板和耗能板条的接触处均涂覆聚四氟乙烯，减小核心耗能板转动、滑动时的摩擦。
附图说明
图1为本发明面内轴向受拉型消能器组装后的结构示意图；
图2为本发明面内轴向受拉型消能器的分解示意图；
图3为本发明面内轴向受拉型消能器的夹板结构示意图；
图4为本发明面内轴向受拉型消能器的耗能板条结构示意图；
图5为本发明面内轴向受拉型消能器的另一实施例组装后的结构正视图；
图6为本发明面内轴向受拉消能器的滞回曲线示意图。
图中，1-结构连接板，2-高强螺栓，3-夹板，31-条形孔，4-耗能板条，41-螺栓孔，5-支座连接板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做更进一步的解释。
实施例1：一种面内轴向受拉型消能器如图1和图2所示，包括结构连接板1、一组核心耗能部件、高强螺栓2、夹板3以及支座连接板5。其中，每组耗能部件包括成交叉设置两条耗能板条4，耗能板条4采用金属耗能材料，金属耗能材料为225MPa以下低屈服点钢或或延性率为0.45～0.5的钢材；本实施例中采用软钢。两条耗能板条4垂直设置的结构连接板1和支座连接板5之间。每条耗能板条4的两端设置成1/4圆弧形并设有螺栓孔41，如图4所示；每组耗能部件对应四个夹板3，其中两个夹板通过全熔透焊缝固定在结构连接板1的下表面，另外两个夹板通过全熔透焊缝固定在支座连接板5的上表面。如图3所示，每个夹板3上开有水平条形孔31，每组耗能部件中两条耗能板条4的两端分别置于一个夹板3内，高强螺栓2同时穿过耗能板条的螺栓孔41和夹板的条形孔31。
其中，每组耗能部件中的两条耗能板条4在结构连接板1一侧或支座连接板5一侧的两个1/4圆弧形成相对朝内设置。高强螺栓2和耗能板条4的接触处以及夹板3和耗能板条4的接触处均涂覆聚四氟乙烯。高强螺栓2的尺寸通过承载力计算确定，螺栓杆部分打磨光滑。
夹板3采用普通钢材，一个夹板由两片开有水平条形孔的钢材组成，两片钢材分别位于耗能板条4端部的两侧。夹板3的尺寸通过承载力计算确定，夹板中部的条形孔31的长度应大于本消能器设计最大位移。结构连接板1和支座连接板5采用普通钢材，作为优选采用螺栓分别连接在安装结构和安装支座上，设计时需验算削弱后结构连接板1和支座连接板5的强度。
安装时，耗能板条4的初始位置均抵紧条形孔31的内侧，条形孔31以靠近消能器中间的一侧为内侧。水平地震作用下，消能器发生面内相对位移，相应工作侧耗能板条4通过高强螺栓2抵紧条形孔31内侧，承受拉力，产生受拉变形耗散地震能量，非工作侧耗能板条4则通过高强螺栓2在条形孔31内滑动而不抵紧任何一侧，不受压力，形成机构，故不发生屈曲，也不耗散地震能量。
实施例2：如图5所示的一种面内轴向受拉型消能器，与实施例1的区别仅在于：消能器上端夹板3上的条形孔31改为普通螺栓孔。水平地震作用下，消能器发生面内相对位移，相应工作侧耗能板条4通过高强螺栓2抵紧支座连接板5侧夹板上的条形孔31内侧，承受拉力，产生受拉变形耗散地震能量；非工作侧耗能板条4的一端做旋转运动，其另一端则通过高强螺栓2在条形孔31内滑动而不抵紧任何一侧，不受压力，形成机构，故不发生屈曲，也不耗散地震能量。
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 (8)

1.一种面内轴向受拉型消能器，其特征在于：包括结构连接板(1)、若干组耗能部件、高强螺栓(2)、夹板(3)以及支座连接板(5)；其中，所述每组耗能部件包括两条成交叉设置的耗能板条(4)，每条耗能板条(4)的两端设有螺栓孔(41)，所述每组耗能部件对应四个夹板(3)，其中两个夹板固定在结构连接板(1)的下表面，另外两个夹板固定在支座连接板(5)的上表面；所述每个夹板(3)上开有水平条形孔(31)，所述每组耗能部件中两条耗能板条(4)的两端分别置于一个夹板(3)内，所述高强螺栓(2)同时穿过所述耗能板条的螺栓孔(41)和夹板的水平条形孔(31)，耗能板条(4)与夹板(3)之间为滑动连接，所述耗能板条(4)的初始位置均抵紧所述水平条形孔(31)的内侧。
2.根据权利要求1所述的一种面内轴向受拉型消能器，其特征在于：所述每条耗能板条(4)的两端设置成1/4圆弧形，每组耗能部件中的两条耗能板条(4)在结构连接板(1)一侧或支座连接板(5)一侧的两个1/4圆弧形成相对朝内设置。
3.根据权利要求1所述的一种面内轴向受拉型消能器，其特征在于：所述夹板(3)通过全熔透焊缝连接结构连接板(1)和支座连接板(5)。
4.根据权利要求2或3所述的一种面内轴向受拉型消能器，其特征在于：所述高强螺栓(2)和耗能板条(4)的接触处以及夹板(3)和耗能板条(4)的接触处均涂覆聚四氟乙烯。
5.一种面内轴向受拉型消能器，其特征在于：包括结构连接板(1)、若干组耗能部件、高强螺栓(2)、夹板(3)以及支座连接板(5)；其中，所述每组耗能部件包括两条成交叉设置的耗能板条(4)，每条耗能板条(4)的两端设有螺栓孔(41)，所述每组耗能部件对应四个夹板(3)，其中两个夹板固定在结构连接板(1)的下表面，另外两个夹板固定在支座连接板(5)的上表面；所述结构连接板(1)侧或支座连接板(5)侧的两个夹板(3)上开有水平条形孔(31)，另外两个夹板(3)上开有与所示螺栓孔(41)直径一致的圆形通孔；所述每组耗能部件中两条耗能板条(4)的两端分别置于一个夹板(3)内，所述高强螺栓(2)同时穿过所述耗能板条的螺栓孔(41)和夹板的水平条形孔(31)或圆形通孔，耗能板条(4)与开有水平条形孔(31)的夹板(3)之间为滑动连接，所述耗能板条(4)的初始位置均抵紧所述水平条形孔(31)的内侧。
6.根据权利要求5所述的一种面内轴向受拉型消能器，其特征在于：所述每条耗能板条(4)的两端设置成1/4圆弧形，每组耗能部件中的两条耗能板条(4)在结构连接板(1)一侧或支座连接板(5)一侧的两个1/4圆弧形成相对朝内设置。
7.根据权利要求5所述的一种面内轴向受拉型消能器，其特征在于：所述夹板(3)通过全熔透焊缝连接结构连接板(1)和支座连接板(5)。
8.根据权利要求6或7所述的一种面内轴向受拉型消能器，其特征在于：所述高强螺栓(2)和耗能板条(4)的接触处以及夹板(3)和耗能板条(4)的接触处均涂覆聚四氟乙烯。
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