CN105952018A - 一种多点屈服耗能软钢消能器 - Google Patents

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刘峰
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04H—BUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
    • E04H9/00—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate
    • E04H9/02—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate withstanding earthquake or sinking of ground

Abstract

本发明涉及一种多点屈服耗能软钢消能器，主要包括顶板、耗能板、底板以及连接板，耗能板设置于顶板和底板之间，连接板设置于所述底板的下表面，所述耗能板由多片耗能单元面内排布而成。本发明提供的多点屈服耗能软钢消能器，采用面内弯曲屈服的受力形式，能够在小震作用时提供足够的初始刚度，在大震作用时消耗地震输入的能量，保护主体结构；耗能单元采用对称圆弧外形，地震作用下形成多个塑性屈服点，引起应力重分布，有效地改善了应力集中效应，提高其塑性变形能力和低周疲劳性能；本发明提供的多点屈服耗能软钢消能器具有延性好，构造简单，更换方便，耗能性能优良，是一种优越的消能减震构件。

Description

一种多点屈服耗能软钢消能器
技术领域
本发明涉及一种多点屈服耗能软钢消能器，属于建筑结构消能减震技术领域。
背景技术
传统的抗震设计是通过增强结构本身的抗震性能来抵御地震作用，即利用结构本身来储存和消耗地震能量，以满足结构抗震设防目标：小震不坏、中震可修、大震不倒。但这种抗震方式缺乏自我调节能力，在不确定的地震作用下，很可能不满足结构安全性的要求。
耗能减震理论及其相应耗能装置经过数十年来的发展，已经日臻成熟，出现了多种耗能装置的形式，其中金属耗能装置也得到了很大的发展，金属的弹塑性变形是消耗地震输入能量最有效的机制之一。
近30年来，金属耗能被动减震技术得到了极大的发展，涌现出了很多种采用不同耗能机理的金属耗能减震产品，其中不少产品具有构造简单、原理明确、耗能稳定、性能可靠、安装便捷、费用经济等优点。由于金属耗能器能为结构提供一定的附加刚度和附加阻尼，从而有效减少结构的地震反应，并且具有降低结构总造价，制造、安装、维护及更换方便等优点，既适用于钢结构，也适用于混凝土结构；既适用于新建项目，也适用于已建结构的加固改造，因此金属耗能器越来越受到国内外学者和工程技术人员的青睐，并已推广应用于大量的工程结构减振控制实践当中。
发明内容
本发明目的在于提供一种多点屈服耗能软钢消能器，解决面内弯曲屈服型消能器容易局部屈服，引起应力集中效应，导致变形能力较差的问题。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：
本发明提供了一种多点屈服耗能软钢消能器，包括顶板、耗能板、底板以及连接板，所述耗能板设置于所述顶板和所述底板之间，所述连接板设置于所述底板的下表面，所述耗能板由多片耗能单元面内排布而成。
优选的，所述耗能板的材料为低屈服点钢，采用对接熔透焊与所述顶板、所述底板连接。
优选的，所述连接板与所述底板的下表面采用焊接连接。
优选的，所述耗能单元采用对称圆弧外形，地震作用下形成多个塑性屈服点。
优选的，所述耗能板根据减震需求采用单片设置、双片面外间隔平行设置或多片面外间隔平行设置。
优选的，所述多点屈服耗能软钢消能器，还包括边缘梁、边缘柱和支撑。
优选的，所述连接板与所述支撑、所述顶板与所述边缘梁均通过高强螺栓连接。
优选的，所述支撑可采用角钢、工字型钢或槽钢。
与现有技术相比，本发明的优势在于：
本发明提供的多点屈服耗能软钢消能器采用面内受力方式，能够在小震作用时提供足够的初始刚度，在大震作用时消耗地震输入的能量，保护主体结构；其次，耗能单元采用对称圆弧外形，地震作用下形成多个塑性屈服点，引起应力重分布，有效地改善了面内屈服型消能器应力集中效应，提高其塑性变形能力和低周疲劳性能；同时，消能器与建筑结构均采用高强螺栓连接，便于装置的安装、拆卸、维修与震后更换。最后，耗能板由耗能单元面内排布组成，布置形式灵活，根据减震需求可采用单片设置、双片平行设置、多片平行设置。
本发明提供的多点屈服耗能软钢消能器为非承重构件，不能够承担建筑结构的重量，在消能器安装后不改变建筑主体结构的竖向受力体系。
附图说明
图1为本发明消能器的正视示意图；
图2为本发明消能器的斜视示意图；
图3为本发明所述耗能单元的参数详图；
图4a为本发明单片耗能单元组成的耗能板的布置形式图；
图4b为本发明双片间隔平行设置的耗能单元组成的耗能板的布置形式图；
图4c为本发明多片间隔平行设置的耗能单元组成的耗能板的布置形式图
图5为本发明整体结构的正视示意图。
图6为本发明整体结构的安装示意图。
图7为本发明消能器往复加载的滞回曲线。
图中：
1：顶板；2：耗能板；3：底板；4：连接板；5：边缘梁；6：边缘柱；7：支撑。
具体实施方式
以下结合附图和具体实例对本发明提出的一种多点屈服耗能软钢消能器作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施的目的。
如图1、图2所示，为本发明提供的一种多点屈服耗能软钢消能器，包括顶板1、耗能板2、底板3以及连接板4，所述耗能板2由若干片耗能单元面内排布组成，设置于所述顶板和所述底板之间，所述连接板设置于所述底板的下表面。
优选的，所述耗能板2的材料为低屈服点钢，采用对接熔透焊与所述顶板1、所述底板3连接。
优选的，所述连接板4与所述底板3的下表面采用焊接连接。
优选的，所述耗能单元采用对称圆弧外形，地震作用下形成多个塑性屈服点。
进一步的，如图3所示，所述耗能单元的参数包括高度h，宽度a，厚度t，过渡段高度b，耗能段圆弧半径R。
如图4a-4c所示，优选的，所述耗能板的布置形式根据减震需求可采用单片设置、双片面外间隔平行设置、多片面外间隔平行设置。
如图5、图6所示，在本实施例中，所述多点屈服耗能软钢消能器还包括边缘梁5、边缘柱6和支撑7，所述连接板4与所述支撑7、所述顶板1与所述边缘梁5均通过高强螺栓连接，方便装置的安装、拆卸，维修与震后更换。
优选的，所述支撑7可采用角钢、工字型钢、槽钢等型钢。
在整个焊接过程中，不应在耗能板2位置进行焊接起弧或落弧等不规范的加工工艺，以免局部热应力对屈服段性能产生不利影响。同时应注意防火、防腐处理。
当发生地震作用时，结构发生层间位移导致耗能板2发生面内弯曲变形，当位移大于其屈服位移时消能器开始屈服耗能，消耗地震输入的能量，从而保护主体结构免遭破坏。
本发明提供的多点屈服耗能软钢消能器采用面内受力方式，能够在小震作用时提供足够的初始刚度，在大震作用时消耗地震输入的能量，保护主体结构；其次，耗能单元采用对称圆弧外形，地震作用下形成多个塑性屈服点，引起应力重分布，有效地改善了面内屈服型消能器应力集中效应，提高其塑性变形能力和低周疲劳性能；同时，消能器与建筑结构均采用高强螺栓连接，便于装置的安装、拆卸、维修与震后更换。最后，耗能板由耗能单元面内排布组成，布置形式灵活，根据减震需求可采用单片设置、双片平行设置、多片平行设置。
本发明提供的多点屈服耗能软钢消能器具有延性好，构造简单，更换方便，耗能性能优良，是一种优越的消能减震构件。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (8)

1.一种多点屈服耗能软钢消能器，其特征在于，包括顶板(1)、耗能板(2)、底板(3)以及连接板(4)，所述耗能板(2)设置于所述顶板(1)和所述底板(3)之间，所述连接板(4)设置于所述底板(3)的下表面，所述耗能板(2)由多片耗能单元面内排布而成。
2.根据权利要求1所述的多点屈服耗能软钢消能器，其特征在于，所述耗能板(2)的材料为低屈服点钢，采用对接熔透焊与所述顶板(1)、所述底板(3)连接。
3.根据权利要求1所述的多点屈服耗能软钢消能器，其特征在于，所述连接板(4)与所述底板(3)的采用焊接连接。
4.根据权利要求1所述的多点屈服耗能软钢消能器，其特征在于，所述耗能单元采用对称圆弧外形。
5.根据权利要求1所述的多点屈服耗能软钢消能器，其特征在于，所述耗能板(2)根据减震需求采用单片设置、双片面外间隔平行设置或多片面外间隔平行设置。
6.根据权利要求1所述的多点屈服耗能软钢消能器，其特征在于，还包括边缘梁(5)、边缘柱(6)和支撑(7)。
7.根据权利要求6所述的多点屈服耗能软钢消能器，其特征在于，所述连接板(4)与所述支撑(7)、所述顶板(1)与所述边缘梁(5)均通过高强螺栓连接。
8.根据权利要求6所述的多点屈服耗能软钢消能器，其特征在于，所述支撑(7)采用角钢、工字型钢或槽钢。
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