CN107859404A - 一种金属耗能阻尼器 - Google Patents

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郭勇
付建刚
梁爽
蔡琪
甘劲松
张守丽
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    • E04HBUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
    • E04H9/00Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate
    • E04H9/02Buildings, 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
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Abstract

本发明提供了一种金属耗能阻尼器,包括连接件和金属耗能元件,连接件与建筑固定连接,金属耗能元件通过连接件与建筑连接,金属耗能元件由一对T形截面钢材中部相对弯曲后栓焊连接构成。金属耗能元件分为直线段和圆弧段,圆弧段两端分别通过直线段和连接件与建筑连接。金属耗能元件的直线段上设有多个第一螺栓,上述一对T形截面钢材的两端通过第一螺栓固定连接;金属耗能元件的直线段通过第二螺栓与连接件连接;本发明耗能机理明确,构造简单,成本低廉,更换方便,使用灵活,适用性强,可以有效提高建筑结构的抗震性能,也可以减小高层及超高层结构的风振响应,同时也适用于装配式建筑结构的快速施工,具有很好的市场推广应用前景。

Description

一种金属耗能阻尼器
技术领域
本发明属于土木工程技术领域,具体涉及一种利用弯曲变形耗能的金属阻尼器,可应用于建筑结构的振动控制领域。
背景技术
在建筑结构中增设耗能构件,可以使建筑结构具有较强的抵抗地震或风荷载等外力破坏的能力。常见的耗能构件有摩擦型阻尼器、粘(弹)性阻尼器、磁流变型阻尼器和金属耗能阻尼器等。其中,金属耗能阻尼器是一种耗能性能优越、制作方便、造价低廉、易于更换的耗能减震装置,它是利用金属材料良好的塑性屈服滞回变形来耗散能量,从而达到减震的目的。它既可以配合隔震支座或隔震系统,作为其中的耗能单元或限位装置,又可以单独用于建筑结构中作为耗能装置,提供附加阻尼和刚度,因此具有广泛的应用前景。
目前的金属耗能阻尼器大概有两种类型,一种是阻尼器由低屈服点钢材加工制作而成,主要利用阻尼器轴向受拉力或压力进行耗能,如约束屈曲支撑,采用低屈服点钢材制作阻尼器,增加了制作成本,其构造也并不简单,从而增加了工程造价,不利于推广应用;另一种是采用普通钢材制作的金属耗能阻尼器,这种阻尼器构造相对复杂,有些需要配合支撑才能使用,例如,专利号为ZL201010114545.7的专利公开的一种防拉压屈服金属弯曲耗能阻尼器,就是属于这种情况。
发明内容
本发明的目的在于克服上述缺陷,提供一种构造简单、成本低廉、更换方便、能够增加结构侧向刚度,利用弯曲变形进行耗能的金属耗能阻尼器。
本发明的一种金属耗能阻尼器,包括金属耗能元件和连接件,所述连接件与建筑固定连接,所述金属耗能元件通过连接件与建筑连接。所述金属耗能元件由一对条状钢材相对弯曲后固定连接构成。
为了增强耗能的效果,所述一对条状钢材中部相对弯曲后两端栓焊连接,所述金属耗能元件分为直线段和圆弧段,所述圆弧段两端分别通过直线段和连接件与建筑连接。
为了使金属耗能元件直线段连接更加可靠,材料不先于圆弧段发生屈服,所述金属耗能元件的直线段上设有多个第一螺栓,所述一对条状钢材的两端通过第一螺栓固定连接,所述金属耗能元件的直线段通过第二螺栓与连接件固定连接。
为了使金属耗能阻尼器的耗能效果最佳,所述条状钢材的截面为T型、工字型、圆型中的一种。
为了提高连接件的连接强度、方便金属耗能阻尼器的安装,所述连接件由第一连接板、第二连接板、上连接板和下连接板固定连接而成;所述第一连接板和第二连接板呈一定夹角固定连接后与建筑连接;所述上连接板和下连接板平行并且分别与第一连接板和第二连接板固定连接;所述上连接板和下连接板通过第二螺栓与所述金属耗能元件的直线段固定连接。
本发明相对于现有技术具有以下优点:
1、本发明可通过改变核心金属耗能元件圆弧段曲率,改变金属耗能阻尼器刚度,以适应不同工作环境的实际需求。
2、本发明的金属耗能元件在小震情况下不屈服,可为建筑结构提供侧向刚度,在中震和大震情况下金属元件屈服耗能,减小地震作用对主体结构的破坏。
3、本发明可用于既有结构的抗震加固工程当中,减小既有结构的地震响应,使其满足现行规范要求。
4、本发明可直接替换框架结构、框架剪力墙结构和框架筒体结构中的支撑构件,进一步降低建设成本。
5、本发明耗能机理明确,构造简单,成本低廉,更换方便,使用灵活,适用性强,可以有效提高建筑结构的抗震性能,也可以减小高层及超高层结构的风振响应,同时也适用于装配式建筑结构的快速施工,具有很好的市场推广应用前景。
附图说明
图1为本发明的结构示意图;
图2为本发明的侧视图;
图3为本发明的俯视图;
图4为本发明的立体结构示意图;
图5为本发明连接件结构示意图;
图6为本发明的安装示意图之一;
图7为本发明的安装示意图之二;
图8为本发明在图6所示条件下的工作示意图之一;
图9为本发明在图6所示条件下的工作示意图之二;
图中:1,连接件;2,金属耗能元件;3,第一螺栓;4,第二螺栓;5,第一连接板;6,第二连接板;7,上连接板;8,下连接板;9,条状钢材。
具体实施方式
以下结合附图,对本发明的一种金属耗能阻尼器做进一步的详细说明。
如图1至图5所示,本发明的一种金属耗能阻尼器,包括连接件1和金属耗能元件2,连接件1与建筑固定连接,金属耗能元件2通过连接件1与建筑连接,金属耗能元件2由一对T形截面钢材中部相对弯曲后栓焊连接构成。金属耗能元件2分为直线段和圆弧段,圆弧段两端分别通过直线段和连接件1与建筑连接。金属耗能元件2的直线段上设有多个第一螺栓3,上述一对T形截面钢材的两端通过第一螺栓3固定连接;金属耗能元件2的直线段通过第二螺栓4与连接件1固定连接。连接件1由第一连接板5、第二连接板6、上连接板7和下连接板8固定连接而成。第一连接板5和第二连接板6呈直角固定连接后与建筑连接。上连接板7和下连接板8平行并且分别与第一连接板5和第二连接板6固定连接;上连接板7和下连接板8通过第二螺栓4与金属耗能元件2的直线段固定连接。
如图4所示,金属耗能元件2由一对T形截面钢材弯曲后栓焊连接而成,T型截面钢材由两个直线段部分和一个圆弧段部分所组成,可采用剖分T型钢直接热弯而成,也可采用普通钢板切割后焊接而成。一对T形截面钢材在直线段部分焊接后通过第一螺栓3进行连接。金属耗能元件2与连接件1通过第二螺栓4相连。
图6展示了本发明的金属耗能阻尼器在框架结构中的一种布置方式,金属耗能阻尼器中的连接件1中的第一连接板5和第二连接板6与框架梁和框架柱通过螺栓连接。该阻尼可替代框架结构中的支撑,在外部作用较小时,为结构提供侧向刚度,当作用较大时,阻尼器开始屈服,进入工作状态开始耗能。这里的外部作用可以是地震作用,也可以是风荷载等其他作用。
如图7所示,本发明的金属耗能阻尼器的另一安装方式,这种安装方式适用于柱距比较大的情况,阻尼器需要安装两个,与梁安装的节点位于梁的跨中位置。
以上所述仅仅是本发明其中的两种实施方式,应当指出,本发明也可以应用于框架剪力墙结构、空间结构、装配式钢结构等其他结构类型当中,在这类结构当中应用时,其连接方式也可进行适当的变换,这里不再一一说明,只要基于本发明的技术原理,都在本发明的保护范畴当中。

Claims (10)

1.一种金属耗能阻尼器,其特征在于,包括金属耗能元件(2)和连接件(1),所述连接件(1)与建筑固定连接,所述金属耗能元件(2)通过连接件(1)与建筑连接。
2.如权利要求1所述的一种金属耗能阻尼器,其特征在于,所述金属耗能元件(2)由一对条状钢材(9)相对弯曲后固定连接构成。
3.如权利要求2所述的一种金属耗能阻尼器,其特征在于,所述一对条状钢材(9)中部相对弯曲后两端栓焊连接。
4.如权利要求3所述的一种金属耗能阻尼器,其特征在于,所述金属耗能元件(2)分为直线段和圆弧段,所述圆弧段两端分别通过直线段和连接件(1)与建筑连接。
5.如权利要求4所述的一种金属耗能阻尼器,其特征在于,所述金属耗能元件(2)的直线段上设有多个第一螺栓(3),所述一对条状钢材(9)的两端通过第一螺栓(3)固定连接。
6.如权利要求5所述的一种金属耗能阻尼器,其特征在于,所述金属耗能元件(2)的直线段通过第二螺栓(4)与连接件(1)固定连接。
7.如权利要求6所述的一种金属耗能阻尼器,其特征在于,所述条状钢材(9)的截面为T型、工字型、圆型中的一种。
8.如权利要求7所述的一种金属耗能阻尼器,其特征在于,所述连接件(1)由第一连接板(5)、第二连接板(6)、上连接板(7)和下连接板(8)固定连接而成。
9.如权利要求8所述的一种金属耗能阻尼器,其特征在于,所述第一连接板(5)和第二连接板(6)呈一定夹角固定连接后与建筑连接。
10.如权利要求9所述的一种金属耗能阻尼器,其特征在于,所述上连接板(7)和下连接板(8)平行并且分别与第一连接板(5)和第二连接板(6)固定连接;所述上连接板(7)和下连接板(8)通过第二螺栓(4)与所述金属耗能元件(2)的直线段固定连接。
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