CN106869357A - 一种两阶段耗能阻尼板可更换的弧形钢板阻尼器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种两阶段耗能阻尼板可更换的弧形钢板阻尼器，包括：复合弹性体和分别设置在复合弹性体两端的柱端上部连接、柱端下部连接、梁端连接；复合弹性体为弧形装置，柱端上部连接、柱端下部连接与梁端连接均为矩形钢板，且梁端连接钢板四周设有梁端固定螺栓安装口，柱端上部连接与柱端下部连接钢板四周设有柱端固定螺栓安装口。本发明耗能形式多样化，第一阶段，依靠搓断剪切耗能碟片进行耗能，第二阶段，当剪切耗能碟片发生破坏后，还可依靠拉伸或压缩记忆合金丝圈进行耗能；防止阻尼器失去耗能效果，在地震过后，可更换剪切耗能碟片，重复使用，本发明可直接安装在梁柱节点处，操作简单，适用范围广，且阻尼器结构简单，体积小，不占用过多使用空间，成本低廉。
Description
技术领域
本发明提供一种可循环使用于建筑节点的减震耗能装置，具体涉及一种两阶段耗能阻尼板可更换的弧形钢板阻尼器，应用于结构抗震领域。
技术背景
我国处于地震高发地区，地震灾难带来的损失非常惨重。在近十几年的震害调查中发现，框架建筑结构在遭遇强震过程中，易发生柱端和节点破坏，即地震时，框架柱端部首先屈服出现塑性铰，致使结构发生倒塌。传统节点抗震设计方法过于被动，主要靠增大柱的截面尺寸或者增加梁柱节点配筋，这样容易造成材料浪费，且施工质量难以保证，并且结构整体刚度增大还有可能放大地震的作用，因此传统的抗震设计具有很多不足。
目前，安装抗震消能装置是主要抗震手段，是一种主动的防震措施。抗震消能装置作为抗震第一道防线，首先承担地震作用、储存或消耗能量，减轻地震对结构造成的损害。消能减震装置与传统抗震体系相比具有先进性，在超过设防烈度的突发性地震中能有效地消耗节点能量，既可保护建筑结构本身，又可保护人民生命安全，且经济适用。
在地震发生过程中，主震发生后会产生一系列的余震，其时间间隔较短。常规节点阻尼器在主震后已发生破坏，阻尼器失效，在后续余震作用下无法起到消散地震能量作用。
软钢具有明显的屈服点，破坏前具有明显的预兆(较大的变形，伸长率)，属于塑性破坏，应用于建筑节点处在地震作用时，能有效地吸收节点能量，起到消散地震能量的作用，是作为建筑节点阻尼器的理想耗能材料。
记忆合金在外力作用下会产生变形，当把外力去掉，在一定的温度条件下，能恢复原来的形状，由于它具有百万次以上的恢复功能，因此叫做"记忆合金"。此外，记忆合金还具有无磁性、耐磨耐蚀、无毒性的优点，应用十分广泛，是优质的减震材料。
已研究开发的全金属阻尼器有中国专利号200510033467.7公开了一种名称为“钢铅组合耗能器”发明专利；中国专利201110318337.3公开了一种名称为“钢铅拉压阻尼器”的发明专利。这些全金属阻尼器具有阻尼能力强，抗疲劳性好的优点，但以往的全金属阻尼器多依靠剪切铅芯或依靠摩擦消耗节点能量，大震后阻尼器易发生损坏，无法更换阻尼片，阻尼器为一次性使用，在后续余震过程中耗能作用较小，无法做到两阶段耗能，不能保证节点位置不发生破坏，且震后更换阻尼器维修费用高，易造成材料浪费，不符合经济环保可持续的建筑原则。目前，国内外尚无两阶段耗能阻尼板可更换的弧形钢板阻尼器。
发明内容
由于现有技术存在上述不足，本发明所要解决的技术问题就是提供一种两阶段耗能阻尼板可更换的弧形钢板阻尼器。
为实现上述目的，本发明采用下述方案：
一种两阶段耗能阻尼板可更换的弧形钢板阻尼器，包括：复合弹性体、柱端上部连接、柱端下部连接、梁端连接；其中，复合弹性体由柱上剪切钢板、梁剪切钢板、柱下剪切钢板、剪切耗能碟片、记忆合金丝固定板和记忆合金丝圈组成；其特征在于，柱上剪切钢板和柱下剪切钢板与梁剪切钢板进行拼接，在剪切钢板之间形成矩形槽道，在预留矩形槽道中，根据建筑抗震设防要求，插入一定数量的剪切耗能碟片，剪切耗能碟片与预留矩形槽道之间靠挤压摩擦力牢固连接，将带有记忆合金丝圈的记忆合金丝固定板置于由柱上剪切钢板，柱下剪切钢板和梁剪切钢板端部空处，通过卡槽连接。
与现有技术相比，本发明具有以下优点和效果：
1、解决现有节点阻尼器在地震后，阻尼器将完全破坏，一次性使用，维修费用高，易造成材料浪费的问题；在地震过后，可更换剪切耗能碟片，重复使用，维修费用低，不易造成材料的浪费，符合经济环保可持续的建筑原则。
2、耗能形式多样化，第一阶段，依靠搓断剪切耗能碟片进行耗能，第二阶段，当剪切耗能碟片发生破坏后，还可依靠拉伸或压缩记忆合金丝圈进行耗能，防止阻尼器失去耗能效果。
3、本发明通过搓断剪切耗能碟片消耗地震在建筑节点积聚的能量，剪切耗能碟片为中部带有多个椭圆形空洞的长方形钢板，材质为软钢，剪切耗能碟片受剪切破坏时，可以达到全断面屈服耗能效果显著。
4、可直接安装在梁柱节点处，操作简单，适用范围广，阻尼器结构简单，体积小，不占用过多使用空间，成本低廉。
5、本发明剪切耗能碟片的安装数量可以因建筑部位，特点，角度，抗震等级等因素而改变，适用于多种建筑物。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明左视图；
图3为本发明俯视图；
图4为图1中沿A-A剖面图；
图5为梁剪切钢板与梁端连接平面图；
图6为柱上剪切钢板与柱端上部连接平面图；
图7为柱下剪切钢板与柱端下部连接平面图；
图8为本发明剪切耗能碟片平面图；
图9为记忆合金丝圈；
图10为第二阶段记忆合金丝阻尼器平面图；
图11为本发明在梁柱节点具体应用示意图；
图中1、复合弹性体，2、柱端上部连接,3、柱端下部连接，4、梁端连接，5、柱上剪切钢板，6、柱下剪切钢板，7、梁剪切钢板，8、剪切耗能碟片，9、梁端固定螺栓安装口，10、柱端固定螺栓安装口，11、记忆合金丝固定板，12、记忆合金丝圈。
具体实施方式
如图1至图11所示，一种两阶段耗能阻尼板可更换的弧形钢板阻尼器，包括：复合弹性体1和分别设置在复合弹性体1两端的柱端上部连接2、柱端下部连接3、梁端连接4；复合弹性体1为弧形装置，柱端上部连接2、柱端下部连接3与梁端连接4均为矩形钢板，且梁端连接4钢板四周设有梁端固定螺栓安装口9，柱端上部连接2与柱端下部连接3钢板四周设有柱端固定螺栓安装口10。
复合弹性体1，包括：柱上剪切钢板5、柱下剪切钢板6、梁剪切钢板7、剪切耗能碟片8、记忆合金丝固定板11、记忆合金丝圈12；其中：
柱上剪切钢板5为下侧带有矩形凹槽的弧形钢板，横截面为矩形，材质为硬钢，柱上剪切钢板5通过矩形凹槽，与梁剪切钢板7上侧矩形凹槽拼接，形成预留剪切槽道，将剪切耗能碟片8插入预留剪切槽道，与柱靠近处设置连接卡槽，用于插接记忆合金丝固定板11；柱上剪切钢板5端部与柱端上部连接2焊接，再通过柱端固定螺栓安装口10与柱端预留锚件采用螺栓连接。
柱下剪切钢板6为上侧带有矩形凹槽的弧形钢板，横截面为矩形，材料为硬钢，柱下剪切钢板6通过矩形凹槽，与梁剪切钢板7下侧矩形凹槽拼接，形成预留剪切槽道，将剪切耗能碟片8插入预留剪切槽道，与柱靠近处设置连接卡槽，用于插接记忆合金丝固定板11；柱下剪切钢板6端部与柱端下部连接3焊接，再通过柱端固定螺栓安装口10与柱端预留锚件采用螺栓连接。
梁剪切钢板7为上下两侧带有矩形凹槽的弧形钢板，横截面为矩形，材料为硬钢，两端顶面均设置连接卡槽，用于插接记忆合金丝固定板11，梁剪切钢板7端部与梁端连接4焊接，再通过梁端固定螺栓安装口9与梁端预留锚件采用螺栓连接。
剪切耗能碟片8为中部带有多个椭圆形空洞的长方形钢板，材质为软钢，剪切耗能碟片8受剪切破坏时，可以达到全断面屈服耗能效果显著。
记忆合金丝圈12为记忆合金丝按照一定阻尼及刚度要求机械编织成的记忆合金丝圆管，与记忆合金丝固定板11采用储能点焊的方式连接。
将带有记忆合金丝圈12的记忆合金丝固定板11置于由柱上剪切钢板5，柱下剪切钢板6和梁剪切钢板7端部空处，通过卡槽连接。
柱上剪切钢板5、柱下剪切钢板6、梁剪切钢板7拼接形成的预留剪切槽道的矩形截面尺寸长宽分别等于剪切耗能碟片8尺寸，以保证剪切耗能碟片8的顺利插入，并且通过挤压使得复合弹性体1紧固。
柱上剪切钢板5，柱下剪切钢板6，梁剪切钢板7材料分别为硬钢，以保证耗能碟片8受剪切破坏进行耗能时，剪切钢板不发生变形。
柱上剪切钢板5与梁剪切钢板7拼接形成的预留剪切槽道中至少插入三块剪切耗能碟片8，柱下剪切钢板6与梁剪切钢板7拼接，在形成的预留剪切槽道中至少插入四块剪切耗能碟片8。
一种两阶段耗能阻尼板可更换的弧形钢板阻尼器，可安装于框架结构梁柱节点下腋处，也可安装于框架结构梁柱节点上腋处，具体施工方法按照实际情况而定。
Claims (9)
1.一种两阶段耗能阻尼板可更换的弧形钢板阻尼器，包括：复合弹性体和分别设置在复合弹性体两端的柱端上部连接、柱端下部连接、梁端连接；复合弹性体为弧形装置，柱端上部连接、柱端下部连接与梁端连接均为矩形钢板，且梁端连接钢板四周设有梁端固定螺栓安装口，柱端上部连接与柱端下部连接钢板四周设有柱端固定螺栓安装口。
2.根据权利要求1所述的一种两阶段耗能阻尼板可更换的弧形钢板阻尼器，其特征在于，复合弹性体，包括：柱上剪切钢板、柱下剪切钢板、梁剪切钢板、剪切耗能碟片、记忆合金丝固定板、记忆合金丝圈。
3.根据权利要求1-2所述的一种两阶段耗能阻尼板可更换的弧形钢板阻尼器，其特征在于，柱上剪切钢板为下侧带有矩形凹槽的弧形钢板，横截面为矩形，材质为硬钢，柱上剪切钢板通过矩形凹槽，与梁剪切钢板上侧矩形凹槽拼接，形成预留剪切槽道，将剪切耗能碟片插入预留剪切槽道，与柱靠近处设置连接卡槽，用于插接记忆合金丝固定板；柱上剪切钢板端部与柱端上部连接焊接，再通过柱端固定螺栓安装口与柱端预留锚件采用螺栓连接。
4.根据权利要求1-3所述的一种两阶段耗能阻尼板可更换的弧形钢板阻尼器，其特征在于，柱下剪切钢板为上侧带有矩形凹槽的弧形钢板，横截面为矩形，材料为硬钢，柱下剪切钢板通过矩形凹槽，与梁剪切钢板下侧矩形凹槽拼接，形成预留剪切槽道，将剪切耗能碟片插入预留剪切槽道，与柱靠近处设置连接卡槽，用于插接记忆合金丝固定板；柱下剪切钢板端部与柱端下部连接焊接，再通过柱端固定螺栓安装口与柱端预留锚件采用螺栓连接。
5.根据权利要求1-4所述的一种两阶段耗能阻尼板可更换的弧形钢板阻尼器，其特征在于，梁剪切钢板为上下两侧带有矩形凹槽的弧形钢板，横截面为矩形，材料为硬钢，两端顶面均设置连接卡槽，用于插接记忆合金丝固定板，梁剪切钢板端部与梁端连接焊接，再通过梁端固定螺栓安装口与梁端预留锚件采用螺栓连接。
6.根据权利要求1-5所述的一种两阶段耗能阻尼板可更换的弧形钢板阻尼器，其特征在于，剪切耗能碟片为中部带有多个椭圆形空洞的长方形钢板，材质为软钢，耗能碟片受剪切破坏时，可以达到全断面屈服耗能效果显著。
7.根据权利要求1-6所述的一种两阶段耗能阻尼板可更换的弧形钢板阻尼器，其特征在于，记忆合金丝圈为记忆合金丝按照一定阻尼及刚度要求机械编织成的记忆合金丝圆管，与记忆合金丝固定板采用储能点焊的方式连接；将带有记忆合金丝圈的记忆合金丝固定板置于由柱上剪切钢板，柱下剪切钢板和梁剪切钢板端部空处，通过卡槽连接。
8.根据权利要求1-7所述的一种两阶段耗能阻尼板可更换的弧形钢板阻尼器，其特征在于，柱上剪切钢板、柱下剪切钢板、梁剪切钢板拼接形成的预留剪切槽道的矩形截面尺寸长宽分别等于剪切耗能碟片尺寸，以保证剪切耗能碟片的顺利插入，并且通过挤压使得复合弹性体紧固。
9.根据权利要求1-8所述的一种两阶段耗能阻尼板可更换的弧形钢板阻尼器，其特征在于，柱上剪切钢板与梁剪切钢板拼接形成的预留剪切槽道中至少插入三块剪切耗能碟片，柱下剪切钢板与梁剪切钢板拼接，在形成的预留剪切槽道中至少插入四块剪切耗能碟片。
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