CN110499833B - 一种分阶段耗能阻尼器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种分阶段耗能阻尼器,属于建筑结构工程技术领域，包括设置在框架梁和框架柱夹角处进行分阶段耗能的两块耗能板以及用于将耗能板分别同框架梁和框架柱连接的连接板；两块耗能板同旋转中心之间的距离不同；连接板与耗能板通过焊缝连接；内、外侧耗能板距旋转中心距离不同，随着转角的增大外侧的耗能板先耗能之后内侧的耗能板耗能，进而实现分阶段耗能，较之前的阻尼器有更好的耗能效果。本发明构造简单，且多为螺栓连接，可实现装配化。震后可以减震消能，便于更换，可广泛运用到建筑结构的减震消能技术领域。

Description

一种分阶段耗能阻尼器
技术领域
本发明涉及一种分阶段耗能阻尼器，属于建筑结构工程技术领域。
背景技术
传统建筑业的生产方式已经不能适应时代发展需求，国务院对于绿色建筑提出了要求，而装配式建筑正符合建筑工业化与绿色化的内涵。装配式结构具有绿色、便捷等优点，然而这种结构的节点在连接处存在刚度较小的缺陷，在地震作用下破坏容易从节点发生，降低整个结构的可靠性，因此装配式结构节点的抗震设计是一直以来的研究重点。
传统抗震设计理念中允许结构抗侧力构件通过塑性变形来耗散地震能量，但这会导致结构构件产生损伤和残余变形，震后建筑物修复周期长，修复成本可观。为使结构在地震作用后可以快速恢复使用功能，自复位结构的研究成为了未来地震工程的主要研究内容和发展方向。
发明内容
本发明的目的是提供一种分阶段耗能阻尼器，来实现地震作用后可以使建筑物快速恢复使用功能，安装在框架梁、框架柱节点角部的分阶段耗能软钢阻尼器。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种分阶段耗能阻尼器，包括设置在框架梁和框架柱夹角处进行分阶段耗能的两块耗能板以及用于将耗能板分别同框架梁和框架柱连接的三块连接板；两块耗能板同旋转中心之间的距离不同，产生相同转角时内外侧的耗能板产生的变形大小不同，实现在地震破坏下的分阶段耗能。
本发明技术方案的进一步改进在于：连接板设置三块，两块耗能板依次设置在三块连接板之间并且同连接板固定连接；外侧的两块连接板竖直的一端同框架柱固定连接，水平的一端悬空设置，不与框架梁连接，作为阻尼器的基座；内侧的一块连接板水平的一端同框架梁固定连接，竖直一端不与框架柱连接，作为传递梁柱间相对转角从而引起阻尼器变形的传力板。
本发明技术方案的进一步改进在于：还包括基座板，连接板同基座板固定连接，基座板使用螺栓同框架梁或框架柱固定连接。
本发明技术方案的进一步改进在于：耗能板为矩形板；两块耗能板相互平行且垂直于连接板；根据耗能板距离旋转中心的距离大小分为外侧的耗能板和内侧的耗能板，外侧的耗能板同框架梁和框架柱的夹角均为45°，内侧的耗能板同框架梁和框架柱的夹角均为45°。
本发明技术方案的进一步改进在于：连接板与耗能板之间通过焊缝连接。
本发明技术方案的进一步改进在于：耗能板材质采用低屈服点钢，连接板
选用屈服强度不小于耗能板的材质。
本发明技术方案的进一步改进在于：连接板为扇形。
由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术效果有：
1、连接板和耗能板之间的焊缝连接，连接板与框架梁、框架柱之间的螺栓连接，确保了各部分的牢固有效连接。
2、连接板起到固定耗能板位置、限制耗能板变形自由度等作用，保证满足需要的连接刚度和强度，不与相连的框架梁、框架柱发生相对位移。
3、内、外侧的耗能板距旋转中心距离不同，产生相同转角时内、外侧的耗能板产生的变形大小不同，外侧的耗能板产生的变形总是大于内侧的耗能板，在内、外侧的耗能板尺寸及材质完全一致的条件下，当外侧的耗能板达到屈服位移时，内侧的耗能板尚未达到屈服位移，随着相对转角的进一步增大，内侧的耗能板屈服，实现两侧的耗能板同时处于弹性状态至外侧的耗能板屈服内侧的耗能板未屈服再到两侧的耗能板皆屈服这三个不同的耗能阶段，较之前的阻尼器有更好的耗能效果。
4、本发明构造简单，且多为螺栓连接，各个部件的制作与加工都可以在工厂实施，并且实现现场装配；该阻尼器同时便于更换，适合现场施工，可以被广泛应用。
5、本发明解决了自复位梁柱节点在地震作用下无粘结接触面产生开合从而引起梁柱间转角的问题，减震消能，可以做到使建筑物在地震作用后快速恢复使用功能，能够广泛应用到建筑结构的减震消能技术领域，符合未来建筑行业的发展趋势。
附图说明
图1是本发明整体结构示意图；
图2是本发明正面示意图；
图3是本发明侧面示意图。
其中，1、框架柱，2框架梁，3、连接板，4、耗能板，5、基座板。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细说明：
本发明公开了一种分阶段耗能阻尼器，具体的说是一种安装在框架梁、框架柱节点角部的分阶段耗能软钢阻尼器，可以使建筑物在地震作用后可以快速恢复使用功能。下面就其结构进行详细说明。
如图1所示，分阶段耗能阻尼器，包括连接板3和耗能板4；该阻尼器安装在框架柱1和框架梁2形成的夹角处。耗能板4设置两块，通过将两块耗能板4成内、外侧设置，两块耗能板4距旋转中心距离不同，产生相同转角时，内、外侧的耗能板4产生的变形大小不同，实现在地震破坏下的分阶段耗能。连接板3主要起到固定耗能板4位置、限制耗能板4变形自由度以及传递扭力的作用，连接板3一般设置为扇形的形状，扇形的连接板不仅外形美观，使用也安全。
如图1、图2、图3所示，所述连接板3设置三件，耗能板4设置两块。两块耗能板4位于三件连接板3之间，并且耗能板4与连接板3之间为固定连接关系。通常，耗能板4与连接板3之间是采用焊接连接的方式，通过焊接形成焊缝来保证连接强度。
如图1所示，外侧的两块连接板3竖直的一端同框架柱1固定连接，水平的一端悬空设置，不与框架梁2连接，作为阻尼器的基座。内侧的一块连接板3水平的一端同框架梁2固定连接，竖直一端不与框架柱1连接，作为传递框架梁2和框架柱1之间相对转角从而引起阻尼器变形的传力板，用于传递力。
为了便于连接板3同框架柱1和框架梁2的固定连接，还设置有基座板5。基座板5首先同连接板3固定连接，基座板5可以使用钢板等同连接板3焊接连接。然后，在基座板5上设置有若干通孔，通过高强度螺栓穿过基座板5上的通孔将基座板5同框架柱1或框架梁2固定连接。基座板5仅需要设置在连接板3需要同框架柱1或框架梁2固定的一端。
如图3所示，耗能板4同旋转中心之间的距离不同，距离旋转中心较远的为外侧的耗能板4，距离旋转中心较近的为内侧的耗能板4，外侧的耗能板4和内侧的耗能板4相互平行，并且均垂直于连接板3的表面。内侧的耗能板4与框架柱1和框架梁2的夹角相同，均为45°，其延长线与框架柱1和框架梁2能够形成等腰直角三角形。外侧的耗能板4与框架柱1和框架梁2的夹角也相同，均为45°，同样其延长线与框架柱1和框架梁2能够形成等腰直角三角形，因此，外侧的耗能板4与内侧的耗能板4处于平行的状态。上面描述的耗能板的形状、结构以及与框架梁和框架柱之间的位置关系，能够使耗能板在工作时受力均匀，工作状态平稳，从而更好地发挥耗能阻尼作用。内侧的耗能板4与外侧的耗能板4需要保持尺寸和材质完全一致，从而确保在两块耗能板4同旋转中心之间的距离不同时，实现分阶段耗能阻尼。
该阻尼器工作原理如下：由于内侧的耗能板4与外侧的耗能板4距旋转中心的距离不同，所以产生相同转角时两块耗能板4产生的变形大小不同，外侧的耗能板4产生的变形总是大于内侧的耗能板4。在内外侧的耗能板4尺寸及材质完全一致的条件下，当外侧的耗能板4达到屈服位移时，内侧的耗能板4尚未达到屈服位移，随着相对转角的进一步增大，内侧的耗能板4屈服，实现两侧耗能板4同时处于弹性状态至外侧耗能板4屈服内侧耗能板4未屈服再到两侧耗能板4皆屈服这三个不同的耗能阶段。该耗能阻尼器能够实现三个阶段的耗能阻尼，整体阻尼效果更好，耐用性也更高。
耗能板4材质采用低屈服点钢，连接板3可选用屈服强度不小于耗能板4的材质，例如，可以选用Q235钢作为连接板3。
本发明是一种分阶段耗能阻尼器，设置有两块耗能板，该阻尼器设置在框架梁与框架柱夹角处时，两块耗能板与旋转中心的距离不同，从而能够实现分阶段耗能阻尼，使用效果更好。

Claims (7)

1.一种分阶段耗能阻尼器，包括设置在框架梁（2）和框架柱（1）夹角处进行分阶段耗能的两块耗能板（4），其特征在于：还包括用于将耗能板（4）分别同框架梁（2）和框架柱（1）连接的三块连接板（3）；两块耗能板（4）同旋转中心之间的距离不同。
2.根据权利要求1所述的一种分阶段耗能阻尼器，其特征在于：连接板（3）设置三块，两块耗能板（4）依次设置在三块连接板（3）之间并且同连接板（3）固定连接；外侧的两块连接板（3）竖直的一端同框架柱（1）固定连接，水平的一端悬空设置，不与框架梁（2）连接；内侧的一块连接板（3）水平的一端同框架梁（2）固定连接，竖直一端不与框架柱（1）连接。
3.根据权利要求1所述的一种分阶段耗能阻尼器，其特征在于：还包括基座板（5），连接板（3）同基座板（5）固定连接，基座板（5）使用螺栓同框架梁（2）或框架柱（1）固定连接。
4.根据权利要求1所述的一种分阶段耗能阻尼器，其特征在于：耗能板(4)为矩形板；两块耗能板（4）相互平行且垂直于连接板（3）；根据耗能板(4)距离旋转中心的距离大小分为外侧的耗能板（4）和内侧的耗能板（4），外侧的耗能板（4）同框架梁（2）和框架柱（1）的夹角均为45°，内侧的耗能板（4）同框架梁（2）和框架柱（1）的夹角均为45°。
5.根据权利要求1所述的一种分阶段耗能阻尼器，其特征在于：连接板（3）与耗能板（4）之间通过焊缝连接。
6.根据权利要求1所述的一种分阶段耗能阻尼器，其特征在于：耗能板（4）材质采用低屈服点钢，连接板（3）选用屈服强度不小于耗能板（4）的材质。
7.根据权利要求1～6任一项所述的一种分阶段耗能阻尼器，其特征在于：连接板（3）为扇形。
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