CN109779067B - 一种新型剪切型无屈曲耗能支撑 - Google Patents
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Abstract
发明提供一种新型剪切型无屈曲耗能支撑。采用在抗剪钢片内配置两个具有一定间隙的内套支撑核心构件，通过多个开缝的耗能钢板将支撑核心构件一端与外部抗剪钢片相连，另一端与内部抗剪钢片相连接起来。当发生地震时，两端支撑核心构件发生相对位移，从而带动与其相连的耗能钢板群与抗剪钢片发生相对位移，耗能钢板之间存在均匀分布的耗能缝，耗能钢板开缝的钢板在外力的作用下发生变形，当变形达到一定程度时，钢条就发生屈服破坏，这样在反复荷载作用下，钢条通过反复变形来达到消耗地震能量的目的。该阻尼器通过改变耗能钢板的数量、厚度、长度和开缝宽度来调节阻尼器的刚度以及耗能能力，因而可以有效的减少结构振动。
Description
技术领域
本发明涉及结构工程技术领域，特别涉及一种剪切型无屈曲耗能阻尼器。
背景技术
结构消能减震技术是在结构中设置消能装置，通过消能装置吸收地震动输入的能量，从而避免结构破坏或倒塌。金属类消能装置通过塑性变形消耗能量，其中软钢阻尼器以其屈服强度低、滞回性能稳定、低周疲劳性能好等优点，得到广泛应用。根据软钢阻尼器耗能机理的不同，一般可分为4种类型：轴向屈服耗能，如防屈曲耗能支撑；弯曲屈服耗能，如X形和三角形钢板阻尼器；剪切屈服耗能，如剪切钢板阻尼器；扭转屈服耗能，如扭转梁耗能器。常规的剪切钢板阻尼器通过在剪切钢板上焊接加劲肋，防止其在工作状态下出现屈曲现象，但焊接工艺会影响剪切钢板性能的稳定及抗低周疲劳性能。此外，传统剪切型耗能支撑在要求承受外力较大时，支撑尺寸会要求很大，加工、运输以及安装都很困难，后期更换剪切片不易，维修成本较高，不便于二次利用。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型剪切型无屈曲耗能支撑，以解决现有技术中存在的问题。
为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种新型剪切型无屈曲耗能支撑，包括约束单元、两个对称布置的支撑核心构件和若干耗能钢板。
所述约束单元包括间隔布置的第一抗剪钢片、第二抗剪钢片和第三抗剪钢片。
所述支撑核心构件包括U型钢构件和连接部。所述U型钢构件包括连接在第一翼板和第二翼板之间的腹板。所述腹板的板面与第一翼板和第二翼板的板面垂直。所述连接部连接在腹板外侧。所述两个支撑核心构件对称布置，两个U型钢构件间隔形成伸长缝。两个U型钢构件的槽口相对，合围出半包围空间S。所述第二抗剪钢片布设在半包围空间S中，第一抗剪钢片和第三抗剪钢片布设在半包围空间S外侧。所述第一翼板、第二翼板、第一抗剪钢片、第二抗剪钢片和第三抗剪钢片平行布置。
所述耗能钢板包括若干个顺次连接的工字型钢片。相邻两个工字型钢片的钢片翼缘相连，钢片腹板间隔形成耗能缝。所述第一翼板与第一抗剪钢片之间、第一翼板与第二抗剪钢片之间、第二翼板与第二抗剪钢片之间以及第二翼板与第三抗剪钢片之间均夹设有若干耗能钢板。所述耗能钢板的板面与腹板的板面垂直。所述耗能缝的长度方向与腹板的板面平行。所述耗能钢板与第一翼板、第二翼板、第一抗剪钢片、第二抗剪钢片和第三抗剪钢片焊接。
进一步，所述第一抗剪钢片、第二抗剪钢片和第三抗剪钢片为矩形平直钢片或H型钢片。
进一步，相邻两个工字型钢片的钢片翼缘焊接。
本发明的技术效果是毋庸置疑的：
1.抗震性能好、延性高、耗能滞回环饱满；
2.耗能钢板离散化，整体抗平面外弯曲能力较强；
3.可广泛应用于各种工程结构，应用便捷，便于大面积推广；
4.经济型指标较好，取材容易，加工简单，且后期便于更换。
附图说明
图1为支撑结构示意图；
图2为支撑结构俯视；
图3为支撑核心构件结构示意图；
图4为耗能钢板俯视图。
图中：半包围空间S、第一抗剪钢片1、支撑核心构件2、U型钢构件201、第一翼板2011、第二翼板2012、腹板2013、连接部202、耗能钢板3、耗能缝301、工字型钢片302、钢片翼缘3021、钢片腹板3022、伸长缝4、第二抗剪钢片5、第三抗剪钢片6。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。
实施例1：
参见图1，本实施例公开一种新型剪切型无屈曲耗能支撑，包括约束单元、两个对称布置的支撑核心构件2和耗能钢板3。
所述约束单元包括间隔布置的第一抗剪钢片1、第二抗剪钢片5和第三抗剪钢片6。在实际生产中，所述第一抗剪钢片1、第二抗剪钢片5和第三抗剪钢片6为矩形平直钢片或H型钢片。
参见图3，所述支撑核心构件2包括U型钢构件201和连接部202。所述U型钢构件201包括第一翼板2011和第二翼板2012，以及连接在第一翼板2011和第二翼板2012之间的腹板2013。所述腹板2013的板面与第一翼板2011和第二翼板2012的板面垂直。所述第一翼板2011和第二翼板2012布置在腹板2013的两侧，三者构成一个U型槽口。所述连接部202连接在腹板2013背离槽口一侧。所述两个支撑核心构件2对称布置，两个U型钢构件201间隔形成伸长缝4。两个U型钢构件201的槽口相对，合围出半包围空间S。所述第二抗剪钢片5布设在半包围空间S中，第一抗剪钢片1和第三抗剪钢片6布设在半包围空间S外侧。所述第一翼板2011、第二翼板2012、第一抗剪钢片1、第二抗剪钢片5和第三抗剪钢片6平行布置。
参见图4，所述耗能钢板3包括多个顺次连接的工字型钢片302。工字型钢片302水平布置。相邻两个工字型钢片302的钢片翼缘3021焊接，钢片腹板3022间隔形成耗能缝301。工作时，钢片腹板3022承受剪切力。耗能钢板3受力合理且易施焊。所述第一翼板2011与第一抗剪钢片1之间、第一翼板2011与第二抗剪钢片5之间、第二翼板2012与第二抗剪钢片5之间以及第二翼板2012与第三抗剪钢片6之间均夹设有多块耗能钢板3。所述耗能钢板3的板面与腹板2013的板面垂直。所述耗能缝301的长度方向与腹板2013的板面平行。所述耗能钢板3与第一翼板2011、第二翼板2012、第一抗剪钢片1、第二抗剪钢片5和第三抗剪钢片6焊接。以第二翼板2012与第三抗剪钢片6之间的两组耗能钢板3为例，每组耗能钢板3分层间隔布置形成分层缝。
工作时，剪切型无屈曲耗能支撑通过连接部202安装在结构中。在地震作用下，两个支撑核心构件2发生相对位移，从而带动与其相连的耗能钢板3与约束单元发生相对位移。支撑核心构件2对耗能钢板3施加沿垂直耗能缝301方向的力，耗能钢板3在水平切向力作用下产生剪切和弯曲变形，当剪切应力和弯曲应力的等效应力超过屈服应力时，耗能钢板3就产生屈服变形，从而达到耗能的目的，这样在反复荷载作用下，耗能钢板3反复处于剪切屈服变形状态，从而达到消耗地震能量，起到保护主体结构的目的。
在实际生产中，本实施例中支撑能够通过改变耗能钢板3的个数、厚度、大小及开缝宽度(计算确定)来调节刚度以及耗能能力，因而可以有效的减小结构振动。
Claims (1)
1.一种新型剪切型无屈曲耗能支撑，其特征在于：包括约束单元、两个对称布置的支撑核心构件（2）和若干耗能钢板（3）；
所述约束单元包括间隔布置的第一抗剪钢片（1）、第二抗剪钢片（5）和第三抗剪钢片（6）；所述第一抗剪钢片（1）、第二抗剪钢片（5）和第三抗剪钢片（6）为矩形平直钢片或H型钢片；
所述支撑核心构件（2）包括U型钢构件（201）和连接部（202）；所述U型钢构件（201）包括连接在第一翼板（2011）和第二翼板（2012）之间的腹板（2013）；所述腹板（2013）的板面与第一翼板（2011）和第二翼板（2012）的板面垂直；所述连接部（202）连接在腹板（2013）外侧；所述两个支撑核心构件（2）对称布置，两个U型钢构件（201）间隔形成伸长缝（4）；两个U型钢构件（201）的槽口相对，合围出半包围空间S；所述第二抗剪钢片（5）布设在半包围空间S中，第一抗剪钢片（1）和第三抗剪钢片（6）布设在半包围空间S外侧；所述第一翼板（2011）、第二翼板（2012）、第一抗剪钢片（1）、第二抗剪钢片（5）和第三抗剪钢片（6）平行布置；
所述耗能钢板（3）包括若干个顺次连接的工字型钢片（302）；工字型钢片（302）水平布置；相邻两个工字型钢片（302）的钢片翼缘（3021）焊接，钢片腹板（3022）间隔形成耗能缝（301）；所述第一翼板（2011）与第一抗剪钢片（1）之间、第一翼板（2011）与第二抗剪钢片（5）之间、第二翼板（2012）与第二抗剪钢片（5）之间以及第二翼板（2012）与第三抗剪钢片（6）之间均夹设有若干耗能钢板（3）；所述耗能钢板（3）的板面与腹板（2013）的板面垂直；所述耗能缝（301）的长度方向与腹板（2013）的板面平行；所述耗能钢板（3）与第一翼板（2011）、第二翼板（2012）、第一抗剪钢片（1）、第二抗剪钢片（5）和第三抗剪钢片（6）焊接；
工作时，剪切型无屈曲耗能支撑通过连接部（202）安装在结构中；在地震作用下，两个支撑核心构件（2）发生相对位移，从而带动与其相连的耗能钢板（3）与约束单元发生相对位移；支撑核心构件（2）对耗能钢板（3）施加沿垂直耗能缝（301）方向的力，耗能钢板（3）在水平切向力作用下产生剪切和弯曲变形，当剪切应力和弯曲应力的等效应力超过屈服应力时，耗能钢板（3）产生屈服变形；在反复荷载作用下，耗能钢板（3）反复处于剪切屈服变形状态。
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