CN105507440B - 宫格式箱型软钢阻尼器 - Google Patents

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Abstract

宫格式箱型软钢阻尼器，主要应用于桥梁与结构工程领域的一种耗能减震装置。所述的宫格式箱型软钢阻尼器由上连接钢板、盖板、沙漏状软钢板和下连接钢板组成。其中横、纵向沙漏状软钢板组成宫格状结构，下部与下连接钢板相连，上部通过盖板与上连接钢板相连。宫格状结构可利用沙漏状软钢板在平面内和平面外同时变形，更多的吸收耗散能量。本发明可利用宫格式箱型软钢阻尼器自身变形来耗散传到结构物上的部分地震能量，从而保护桥梁与建筑主体结构和关键构件免受地震损伤破坏，并能合理控制结构变形；且震后可快速更换。

Description

宫格式箱型软钢阻尼器
技术领域
本发明涉及桥梁与结构工程领域的耗能减震装置，尤其是涉及双向耗能的宫格式箱型软钢阻尼器。
背景技术
我国地处环太平洋地震带和欧亚地震带的交界处，是地震多发国家。为了最大限度地减轻地震灾害造成的损失，必须对建筑与桥梁等工程构筑物进行抗震设计与加固。传统的抗震设计是利用结构自身变形来抵抗和消耗地震能量，以满足结构抗震要求。结构减震控制技术是在结构中增加一特定耗能元件，在地震作用下结构主要依靠该特定耗能元件来吸收和耗散传入结构中的地震能量，该技术作为一种安全、经济的工程结构减震控制措施，广泛应用于国内外建筑与桥梁等工程结构抗震设计和加固修复中。
金属钢板是广泛使用的一种耗能元件，其传统构造和耗能机理主要依靠若干钢板叠加，只能在单一的平面内变形和单一的平面外变形两种，不能同时考虑平面内和平面外的情况，因而其耗能效率较低。此外，地震动是多向的，传统金属钢板阻尼器不能在两水平方向上同时耗散能量，不能实现双向耗能减震效果和目的。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明提供了宫格式箱型软钢阻尼器，结合钢板平面内变形和平面外变形的特点，实现了双向变形耗能目的并大大提高耗能效率，保护主体结构安全性，且震后易于更换。
本发明的技术方案如下：
该宫格式箱型软钢阻尼器，其特征在于，包括上连接钢板(1)、盖板(2)、沙漏状软钢板(3)和(4)、下连接钢板(5)；本发明所述的沙漏状软钢板采用软钢材料，在软钢板平面开有一排规则孔洞(如图1)，相邻两个孔洞之间留下的软钢板呈沙漏状，软钢板平面上的多个沙漏状成平行并排；在下连接钢板(5)上固定连接由多个横向沙漏状软钢板和多个纵向沙漏状软钢板交叉构成的宫格形空间结构，每个宫格形为长方形体，长方形体的四个边分别是一个呈沙漏状钢板组成；每个长方形体宫格的上端口均焊接有一个与端口相匹配的盖板，盖板的四个侧面呈45°剖切，方便放入宫格与宫格焊接成整体；每个盖板的上表面与宫格形空间结构的上表面是同一表面或每个盖板的上表面与宫格形空间结构的上表面齐平；宫格形空间结构的上表面与上连接钢板(1)固定连接。
下连接钢板(5)的面积大于宫格形空间结构的面积，所以在下连接钢板(5)和宫格形空间结构连接处的外周下连接钢板还有余留面积，在下连接钢板(5)和宫格形空间结构连接处外周的下连接钢板上还设有螺栓孔(6)。
每个宫格形为正方形或边长不等的长方形，每个盖板(2)为正方形或边长不等的长方形。
横向沙漏状软钢板(3)和纵向沙漏状软钢板(4)的片数可根据需要具体设定。如横向沙漏状软钢板五片(在本发明中定位五片，可按实际需求确定为具体片数；本发明包括五片但不限五片)、纵向沙漏状软钢板二十片(在本发明中定为二十片，可按实际需求确定为具体片数；本发明包括二十片但不限二十片)。其中，横向沙漏状钢板采用软钢材料，平面开有规则孔洞，剩下的呈多个沙漏状(如图1)；纵向沙漏状钢板采用软钢材料，平面开有规则孔洞，剩下的呈单个沙漏状(如图2)。五片横向沙漏状钢板布置后，每一片纵向沙漏状钢板交错放置在每两片横向钢板间距处，与横向钢板焊接连接，构成宫格形空间结构(如图5)。每四个长方形体宫格的上端口均焊接有一个与端口相匹配的盖板，盖板的四个侧面呈45°剖切，方便放入宫格与宫格焊接成整体；每个盖板的上表面与宫格形空间结构的上表面是同一表面或每个盖板的上表面与宫格形空间结构的上表面齐平。
宫格结构顶部与上连接钢板相连。宫格结构底部与下连接钢板相连。
本发明的宫格式箱型软钢阻尼器由上连接钢板、盖板、沙漏状软钢板和下连接钢板组成。其中横、纵向沙漏状软钢板组成宫格状结构，下部与下连接钢板相连，上部通过盖板与上连接钢板相连。宫格状结构可利用沙漏状软钢板在平面内和平面外同时变形，更多的吸收耗散能量。本发明可利用宫格式箱型软钢阻尼器自身变形来耗散传到结构物上的部分地震能量，从而保护桥梁与建筑主体结构和关键构件免受地震损伤破坏，并能合理控制结构变形；且震后可快速更换。
本发明相对现有金属阻尼器，具有以下优点：1.在地震作用下，宫格式箱型软钢阻尼器不仅能通过横向沙漏状软钢板平面内变形耗能，还能通过纵向沙漏状软钢板平面外变形耗能。平面外发生屈曲变形耗能，平面内发生弯屈剪切变形耗能。两种方式组合达到双向耗能目的，在一定程度上避免了现有金属阻尼器只能单向耗能的缺陷，更好保护主体结构和关键构件安全。2.宫格式箱型软钢阻尼器双向耗能滞回曲线量更饱满，耗能效率高，具有更优耗能效果，进而提高了主体结构的抗震性能。3.本发明所述的宫格式箱型软钢阻尼器具有构造简单、制造成本低、施工方便、震后可换等优点，可以作为建筑与桥梁等工程结构耗能减震装置。4.应用前景广阔。可用于桥梁结构抗震挡块和建筑结构中剪力键耗能器，等。
本发明的有益效果是：所述的宫格式箱型软钢阻尼器利用软钢板平面内变形和平面外变形，双向同时耗散地震能量，较现有只依靠单一平面内变形或平面外变形的金属阻尼器有更高耗能效率，并可以在水平双向进行耗能减震，优势明显，从而提高结构主体抗震性能并加强对关键构件的保护。
附图说明：
图1横向沙漏状钢板立面图
图2纵向沙漏状钢板立面图
图3宫格式箱型软钢阻尼器立面图；
图4宫格式箱型软钢阻尼器俯视图
图5宫格式箱型软钢阻尼器轴测图
图6宫格式箱型软钢阻尼器A-A剖面轴测图
1-上连接钢板；2-小矩(或方)形盖板；2-1-焊接剖面；3-横向沙漏状钢板；4-纵向沙漏状钢板；5-下连接钢板；6-螺栓孔。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。
实施例1
宫格式箱型软钢阻尼器结构图见1～4。
图5～6为该宫格式箱型软钢阻尼器轴测图，该宫格式箱型软钢阻尼器包括1-连接钢板、2-小矩(或方)形盖板、2-1-焊接剖面、3-横向沙漏状钢板、4-纵向沙漏状钢板、5-下连接钢板、6-螺栓孔组成。
图3为横向沙漏状软钢板a、b、c、d横向同等间隔放置，纵向钢板e、f、g、h、i、j、k、l、m、n、o、p、q、r、s、t与横向钢板交错放置组成宫格形结构，连接处用角焊缝焊接。横向钢板与纵向钢板组成了十六个“口”字，其上方，盖于十六个小矩形(或方形)盖板2，小矩(或方)形盖板2顶面与宫格形结构顶端在一个水平面上，在小矩(或方)形盖板2剖面2-1处采用角焊缝与宫格形状结构焊接。在小矩(或方)形盖板上端，盖于上连接板1，四周与整体焊接连接。宫格形结构底端与下连接板焊接连接，下连接钢板上开于螺栓孔，便于与主体结构连接。整体为宫格式箱型结构。
其中，横向沙漏状钢板3，可耗散横向地震传递的能量；纵向沙漏状钢板4，可耗散纵向地震传递的能量。两者皆通过中间沙漏状钢板的变形而耗散能量。每个沙漏状钢板滞回曲线饱满，耗能性能良好。下连接板5主要固定整个宫格式箱型阻尼器装置，并通过高强螺栓和主体结构相连。小矩(或方)形盖板2起承接作用，使得宫格状结构与上连接钢板连接稳定可靠。
该金属阻尼器易加工和成型控制，方便运输和安装，耐久性能强，既能双向耗能，减震效果显著，又安全可靠，震后易更换。可以显著提高地震区桥梁和建筑等工程结构的抗震性能，值得广泛推广应用。

Claims (3)

1.宫格式箱型软钢阻尼器，其特征在于，包括上连接钢板(1)、盖板(2)、沙漏状软钢板、下连接钢板(5)；所述的沙漏状软钢板采用软钢材料，在软钢板平面开有一排规则孔洞，相邻两个孔洞之间留下的软钢板呈沙漏状，软钢板平面上的多个沙漏状成平行并排；在下连接钢板(5)上固定连接由多个横向沙漏状软钢板和多个纵向沙漏状软钢板交叉构成的宫格形空间结构，每个宫格形为长方形体，长方形体的四个边分别是由四个呈沙漏状钢板组成；每个长方形体宫格的上端口均焊接有一个与端口相匹配的盖板，盖板的四个侧面呈45°剖切，方便放入宫格与宫格焊接成整体；每个盖板的上表面与宫格形空间结构的上表面齐平；宫格形空间结构的上表面与上连接钢板(1)固定连接。
2.按照权利要求1的宫格式箱型软钢阻尼器，其特征在于，下连接钢板(5)的面积大于宫格形空间结构的面积，在下连接钢板(5)和宫格形空间结构连接处的外周下连接钢板还有余留面积，在下连接钢板(5)和宫格形空间结构连接处外周的下连接钢板上还设有螺栓孔(6)。
3.按照权利要求1的宫格式箱型软钢阻尼器，其特征在于，每个宫格为正方形体，每个盖板(2)为正方形，以便吻合嵌入相应宫格内焊接成整体。
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