CN109024965B - 一种软钢阻尼器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种软钢阻尼器，包括摩擦层结构、耗能钢结构、耗能钢片、上连接板、下连接板、上锚固板、下锚固板，摩擦层结构与上连接板连接，耗能钢片设置在耗能钢结构两侧，耗能钢片顶部与上锚固板焊接，底部与下锚固板焊接，上、下锚固板分别通过螺栓固定到上、下连接板，耗能结构上下两端通过螺栓固定到上连接板、下连接板。优点是：本发明是分阶段屈服软钢阻尼器具有三道减震防线，分别是橡胶片和钢板的摩擦耗能、耗能钢片的塑形变形耗能、耗能钢结构的塑性变形耗能，更加安全、可靠，同时具有良好的耗能能力，在实际工程中具有更广泛的应用前景。

Description

一种软钢阻尼器

技术领域

本发明属于土木工程抗震与减震领域，尤其涉及一种用于框架梁的软钢阻尼器。

背景技术

金属可以通过弹塑性变形消耗地震输入的能量，软钢具有密度大、塑性好、线膨胀系数大和屈服强度低等特点，使软钢在弹塑性变形过程中可吸收大量的能量，有较高的柔性和延展性，有较好的变形跟踪能力，环境和温度对其性能没有明显的影响，并且钢材具有造价低廉的特点，因此几乎所有的钢弹塑性耗能器都是由软钢和低屈服点钢制成。目前研制的主要类型有梁式耗能器、钢棒耗能器、钢元件耗能器、圆环(方框)耗能器、加劲耗能装置、蜂窝状耗能器、槽型耗能器、无粘接支撑、Luara型耗能器、剪切联结耗能器等。

已知的金属阻尼器形式单一，存在着四个方面的问题。第一，软钢阻尼器在平面内受力时，容易产生局部应力集中现象、残余应力和应变的现象；第二，现阶段研究的软钢阻尼器大部分局限于平面内受力，平面外失稳现象还有待解决。第三，金属阻尼器经历过地震之后若损坏则需要更换，不经济。第四，阻尼器存在只能用于梁的特定部位，不灵活。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种软钢阻尼器，能够应用于框架结构，减少局部应力集中现象、残余应力和应变的现象、平面外失稳现象。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种软钢阻尼器，包括摩擦层结构、耗能钢结构、耗能钢片、上连接板、下连接板、上锚固板、下锚固板，摩擦层结构与上连接板连接，耗能钢片设置在耗能钢结构两侧，耗能钢片顶部与上锚固板焊接，底部与下锚固板焊接，上、下锚固板分别通过螺栓固定到上、下连接板，耗能结构上下两端通过螺栓固定到上连接板、下连接板；

所述的摩擦层结构包括右摩擦钢板、左摩擦钢板、右橡胶摩擦片、左橡胶摩擦片，右摩擦钢板、左摩擦钢板分别设置在上连接板左右两端，右摩擦钢板通过U型箍固定在上连接板右端的上下两侧，右摩擦钢板与上连接板之间设有右橡胶摩擦片；左摩擦钢板通过U型箍固定在上连接板左端的上下两侧，左摩擦钢板与上连接板之间设有左橡胶摩擦片；

所述的耗能钢片上平行设有若干方孔，方孔尖角倒圆。

所述的耗能钢结构包括腹板、侧面板、锚固板，两块腹板相对设置，腹板侧面通过侧面板焊接，腹板、侧面板上下两端均与锚固板焊接，所述的腹板上设有菱形通孔，菱形通孔尖角倒圆。

所述的耗能钢片为四块，相互平行设置，耗能钢结构每侧设置两块。

所述的右摩擦钢板与右橡胶摩擦片面积相同；所述的左摩擦钢板与左橡胶摩擦片面积相同。

该阻尼器采用水切割加工。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明耗能性好，并且主要耗能部件采用螺栓的方式连接，便于更换部件，经济效益也好，不但可放置于梁内还可以用于梁下，因此具有较广的用途，阻尼器的有益效果：

1、应力集中主要是由于钢板在切割时存在棱角致使应力集中，因此耗能钢片和耗能钢结构的尖角部分均切割为光滑倒圆。

2、残余应力和应变主要是由于钢板在裁剪时边上受力不均匀，因此随着时间的推移四个角慢慢上翘，因此采用水切。

3、阻尼器的耗能形式可以分为平面内屈服和平面外屈服两种，为解决阻尼器的平面内屈服初始刚度大，但是耗能钢片只能局部屈服：平面外屈服承载力小，初始刚度低，失稳现象采用耗能钢结构、耗能钢片两种组合形式。

4、弯曲屈服型软钢阻尼器通过改变软钢片的屈服强度、厚度和高度的方法来实现分阶段屈服；剪切屈服型软钢阻尼器设置不同尺寸的开孔来实现分阶段屈服；采用弯曲型和剪切型软钢片相结合(即采用耗能钢结构、耗能钢片两种组合)的方法来实现分阶段屈服。

5、耗能钢结构、耗能钢片通过锚固板连接在连接板上，便于更换。

6、本阻尼器是分阶段屈服软钢阻尼器具有三道减震防线，分别是橡胶片和钢板的摩擦耗能、耗能钢片的塑形变形耗能、耗能钢结构的塑性变形耗能，更加安全、可靠，同时具有良好的耗能能力，在实际工程中具有更广泛的应用前景。

7、耗能钢片和橡胶摩擦片应能保证在风振作用下处于弹性阶段，小震即进入屈服耗能。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的主视图。

图3是本发明的俯视图。

图4是耗能钢结构的结构示意图。

图5是耗能钢片的连接示意图。

图6是本发明的安装示意图。

图中：1-右摩擦钢板 2-左摩擦钢板 3-左橡胶摩擦片 4-上连接板 5-上锚固板6-右橡胶摩擦片 7-耗能钢片 8-侧面板 9-腹板 10-锚固板 11-下锚固板 12-下连接板13-U型箍 14-人字形支撑件。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明进行详细地描述，但是应该指出本发明的实施不限于以下的实施方式。

见图1-图3、图5，一种软钢阻尼器，包括摩擦层结构、耗能钢结构、耗能钢片7、上连接板4、下连接板12、上锚固板5、下锚固板11，摩擦层结构与上连接板4连接，耗能钢片7设置在耗能钢结构两侧，耗能钢片7顶部与上锚固板5焊接，底部与下锚固板11焊接，上、下锚固板11分别通过螺栓与上、下连接板4、12连接，便于受损后耗能钢片7的更换。耗能结构上下两端与上连接板4、下连接板12通过螺栓连接。耗能钢片7上平行设有若干方孔，方孔尖角倒圆。

见图1、图2，摩擦层结构包括右摩擦钢板1、左摩擦钢板2、右橡胶摩擦片6，左橡胶摩擦片3，右摩擦钢板1、左摩擦钢板2分别设置在上连接板4左右两端，右摩擦钢板1被U型箍通过预留螺栓孔固定在上连接板4右端的上下两侧，左摩擦钢板2被U型箍通过预留螺栓孔固定在上连接板4左端的上下两侧；右橡胶摩擦片6、左橡胶摩擦片3设置于右、左摩擦钢板1、2和上连接板4中间。

见图4，耗能钢结构包括腹板9、侧面板8、锚固板10，两块腹板9相对设置，腹板9侧面通过侧面板8焊接，腹板9、侧面板8上下两端均与锚固板10焊接，所述的腹板9上设有菱形通孔，菱形通孔尖角倒圆。侧面板8的设置有效的提高阻尼器的疲劳性能和初始刚度。

见图1、图5，耗能钢片7为四块，相互平行设置，耗能钢结构每侧设置两块。右摩擦钢板1与右橡胶摩擦片6面积相同；左摩擦钢板2与左橡胶摩擦片3面积相同。该阻尼器采用水切割加工。

见图6，将阻尼器下部通过人字形支撑件14焊接的方式连接在钢筋混凝土支撑件，上部通过U型箍13连接到梁底，U型箍13给摩擦钢板和橡胶摩擦片法向力。也可以将左摩擦钢板2、右摩擦钢板1安装于上连接板4的中心线两侧，梁内钢筋不用截断可穿过左摩擦钢板2、右摩擦钢板1的预留锚固孔，提高阻尼器与梁的连接的整体性，成为一种耗能连梁。

本阻尼器选用钢材和橡胶的组合，耗能方式主要有两个：

1、利用钢板的塑性变形

2、利用钢板和橡胶(左右橡胶摩擦片3、6)之间的固体滑动摩擦来消耗能量，便于更换。

在受到风荷载或低于该地区抗震设防烈度的地震作用时，阻尼器不启动，此时阻尼器的作用主要是为结构提供足够的抗侧刚度。

在受到高于该地区抗震设防烈度的地震作用时，阻尼器启动工作，此时阻尼器不但为结构提供抗侧刚度，而且还通过钢板和橡胶片之间的摩擦耗散地震输入的部分能量。另一方面，由于钢板发生塑形变形，耗散了大部分的地震能量，间接减小了结构受到的地震作用，达到了保护主体结构在受到高于该地区设防烈度的地震作用时不破坏的目的。

Claims (4)

1.一种软钢阻尼器，其特征在于，包括摩擦层结构、耗能钢结构、耗能钢片、上连接板、下连接板、上锚固板、下锚固板，摩擦层结构与上连接板连接，耗能钢片设置在耗能钢结构两侧，耗能钢片顶部与上锚固板焊接，底部与下锚固板焊接，上、下锚固板分别通过螺栓固定到上、下连接板，耗能结构上下两端通过螺栓固定到上连接板、下连接板；

所述的摩擦层结构包括右摩擦钢板、左摩擦钢板、右橡胶摩擦片、左橡胶摩擦片，右摩擦钢板、左摩擦钢板分别设置在上连接板左右两端，右摩擦钢板通过U型箍固定在上连接板右端的上下两侧，右摩擦钢板与上连接板之间设有右橡胶摩擦片；左摩擦钢板通过U型箍固定在上连接板左端的上下两侧，左摩擦钢板与上连接板之间设有左橡胶摩擦片；

所述的耗能钢片上平行设有若干方孔，方孔尖角倒圆；

所述的耗能钢结构包括腹板、侧面板、锚固板，两块腹板相对设置，腹板侧面通过侧面板焊接，腹板、侧面板上下两端均与锚固板焊接，所述的腹板上设有菱形通孔，菱形通孔尖角倒圆；

在受到风荷载或低于该地区抗震设防烈度的地震作用时，阻尼器不启动，此时阻尼器的作用主要是为结构提供足够的抗侧刚度；

在受到高于该地区抗震设防烈度的地震作用时，阻尼器启动工作，此时阻尼器不但为结构提供抗侧刚度，而且还通过钢板和橡胶片之间的摩擦耗散地震输入的部分能量；另一方面，由于钢板发生塑形变形，耗散了大部分的地震能量，间接减小了结构受到的地震作用。

2.根据权利要求1所述的一种软钢阻尼器，其特征在于，所述的耗能钢片为四块，相互平行设置，耗能钢结构每侧设置两块。

3.根据权利要求1所述的一种软钢阻尼器，其特征在于，所述的右摩擦钢板与右橡胶摩擦片面积相同；所述的左摩擦钢板与左橡胶摩擦片面积相同。

4.根据权利要求1所述的一种软钢阻尼器，其特征在于，该阻尼器采用水切割加工。