CN111287346A - 双向剪切阻尼器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及建筑技术领域,尤其涉及双向剪切阻尼器,包括连接组件和耗能组件,连接组件包括相对设置的第一连接板和第二连接板,耗能组件在其延伸方向的两端分别与第一连接板和第二连接板连接,耗能组件包括相互垂直连接的第一耗能板和第二耗能板。耗能组件将水平剪切力转化为分别对第一耗能板与第二耗能板施加变形力,该变形力的方向为位于第一耗能板与第二耗能板所在平面且与耗能组件延伸方向垂直的方向,双向剪切阻尼器可与主体结构共同工作,在任意角度的双向耦合剪切变形下均可为主体结构提供可控的刚度和承载力的同时,通过耗能组件的屈服变形形成双向阻尼耗散地震能量。
Description
技术领域
本发明涉及建筑技术领域,尤其涉及双向剪切阻尼器。
背景技术
目前,现有技术中的金属剪切阻尼器仅考虑其在建筑结构的主轴之一的方向平面内提供承载力、刚度和耗能能力。然而,实际地震作用往往并不会沿着结构主轴方向发生,结构在地震作用下会呈现双向耦合的变形特征。现有金属剪切阻尼器难以适应双向耦合变形,无法在双向耦合变形下提供稳定可靠的承载力、刚度和耗能能力。
同时,建筑工程常见的金属剪切阻尼器耗能钢板于上下端板均为焊接或螺栓连接,在阻尼器上下端产生相对水平变形时,耗能钢板除受剪力外,还会受到拉力。在地震往复作用下,耗能钢板受到反复拉压作用,处于复杂的应力状态,会导致耗能钢板出现面外屈曲失稳或焊缝拉断等不理想的破坏模式,影响阻尼器耗能性能的稳定性和可靠性。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是现有金属剪切阻尼器难以适应双向耦合变形,无法在双向耦合变形下提供稳定可靠的承载力、刚度和耗能能力的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题,本发明提供了一种双向剪切阻尼器,包括连接组件和耗能组件,所述连接组件包括相对设置的第一连接板和第二连接板,所述耗能组件在其延伸方向的两端分别与所述第一连接板和所述第二连接板连接,所述耗能组件包括相互垂直连接的第一耗能板和第二耗能板。
其中,所述第一耗能板与所述第二耗能板均通过限位组件与所述第一连接板和/或所述第二连接板垂直连接。
其中,所述限位组件包括限位板和连接栓,所述限位板设置于所述第一连接板和/或所述第二连接板上,且所述限位板上设有第一限位孔,所述第一耗能板与所述第二耗能板上均设有与所述第一限位孔对应的第二限位孔,所述第一限位孔与所述第二限位孔通过连接栓连接,所述第一限位孔与所述第二限位孔中的至少一个为条形孔,所述条形孔沿所述耗能组件的延伸方向设置。
其中,所述限位板成对设置,每对所述限位板夹置所述第一耗能板或所述第二耗能板。
其中,所述第一耗能板与所述第二耗能板均至少为一块。
其中,所述第二耗能板为多块,相邻两块所述第二耗能板之间设有加强筋,所述加强筋设置于所述第一耗能板上且沿所述耗能组件的延伸方向设置。
其中,一块所述第一耗能板与一块所述第二耗能板连接形成的结构在垂直于所述耗能组件的延伸方向的截面形状为“+”字型。
其中,所述第一连接板与所述第二连接板相互平行设置,且所述第一耗能板与所述第二耗能板均与所述第一连接板和所述第二连接板垂直连接。
其中,所述连接组件和所述限位组件的屈服强度大于所述耗能组件的屈服强度。
其中,所述限位组件成对设置,每块所述第一耗能板的两个端角处分别设置一个所述限位组件,每块所述第二耗能板的两个端角分别设置一个所述限位组件。
(三)有益效果
本发明的上述技术方案具有如下优点:
(1)本发明实施例的双向剪切阻尼器,耗能组件由相互垂直连接的第一耗能板和第二耗能板组成,即在垂直与耗能组件整体延伸方向的截面上,第一耗能板与第二耗能板呈垂直连接设置,耗能组件在连接板之间延伸设置。本发明在减震结构内安装使用,第一连接板与主体结构楼层中的阻尼器支墩连接,第二连接板与双向剪切阻尼器所在楼层结构上一层的框架梁底部连接。当主体结构在各类荷载作用下产生楼层间的双向耦合水平剪切位移时,第一连接板与第二连接板之间的相对水平剪切位移与双向剪切阻尼器所在位置的楼层相对水平剪切位移相同,耗能组件将水平剪切力转化为分别对第一耗能板与第二耗能板施加变形力,该变形力的方向为位于第一耗能板与第二耗能板所在平面且与耗能组件延伸方向垂直的方向,双向剪切阻尼器可与主体结构共同工作,为主体结构提供刚度和承载力,并通过耗能组件的屈服变形耗散地震能量。
(2)本发明的双向剪切阻尼器的耗能组件由若干互相垂直的耗能板组合而成,在两个主轴方向均具有可控的刚度、承载力和耗能能力。因此,双向剪切阻尼器在任意角度的双向耦合剪切变形下均可提供可控的刚度、承载力和耗能能力。
除了上面所描述的本发明解决的技术问题、构成的技术方案的技术特征以及有这些技术方案的技术特征所带来的优点之外,本发明的其他技术特征及这些技术特征带来的优点,将结合附图作出进一步说明。
附图说明
图1是本发明实施例耗能组件为“+”字形结构的双向剪切阻尼器的结构示意图;
图2是图1的爆炸结构示意图;
图3是本发明实施例耗能组件为“艹”字形结构的双向剪切阻尼器的结构示意图;
图4是图3的爆炸结构示意图。
1:连接组件;11:第一连接板;12:第二连接板;
2:耗能组件;21:第一耗能板;22:第二耗能板;
3:限位组件;31:限位板;32:连接栓;33:第一限位孔;34:第二限位孔;
4:加强筋。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元板内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外,在本发明的描述中,除非另有说明,“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上,“若干个”、“若干根”、“若干组”的含义是一个或一个以上。
如图1和图2所示,本发明实施例提供的双向剪切阻尼器,包括连接组件1和耗能组件2,连接组件1包括相对设置的第一连接板11和第二连接板12,耗能组件2在其延伸方向的两端分别与第一连接板11和第二连接板12连接,耗能组件2包括相互垂直连接的第一耗能板21和第二耗能板22。
本发明实施例的双向剪切阻尼器,耗能组件2由相互垂直连接的第一耗能板21和第二耗能板22组成,即在垂直与耗能组件2整体延伸方向的截面上,第一耗能板21与第二耗能板22呈垂直连接设置,耗能组件2在连接板之间延伸设置。本发明在减震结构内安装使用,第一连接板11与主体结构楼层中的阻尼器支墩连接,第二连接板12与双向剪切阻尼器所在楼层结构上一层的框架梁底部连接。当主体结构在各类荷载作用下产生楼层间的双向耦合水平剪切位移时,第一连接板11与第二连接板12之间的相对水平剪切位移与双向剪切阻尼器所在位置的楼层相对水平剪切位移相同,耗能组件2将水平剪切力转化为分别对第一耗能板21与第二耗能板22施加变形力,该变形力的方向为位于第一耗能板21与第二耗能板22所在平面且与耗能组件2延伸方向垂直的方向,双向剪切阻尼器可与主体结构共同工作,为主体结构提供刚度和承载力,并通过耗能组件2的屈服变形耗散地震能量。
本发明的双向剪切阻尼器的耗能组件2由若干互相垂直的耗能板组合而成,在两个主轴方向均具有可控的刚度、承载力和耗能能力。因此,双向剪切阻尼器在任意角度的双向耦合剪切变形下均可提供可控的刚度、承载力和耗能能力。
以下为对本发明双向剪切阻尼器的具体结构进行说明的实施例:
(1)在一个实施例中,第一耗能板21与第二耗能板22均通过限位组件3与第一连接板11和/或第二连接板12垂直连接。
本实施例中,构成耗能组件2的每一块连接板均通过限位组件3与第一连接板11和第二连接板12中的至少一个连接,以在剪切阻尼器的耗能组件2发生水平剪切变形时,第一耗能板21与第二耗能板22可在耗能组件2延伸方向上进行伸缩滑动,在地震往复作用下,耗能钢板受到反复拉压作用,处于复杂的应力状态,限位组件3的设置,可避免其在反复拉压作用下出现面外屈曲失稳或焊缝拉断等不理想的破坏模式,保证双向剪切阻尼器的力学性能持续稳定,提高阻尼器的耗能性能的稳定性和可靠性。本发明的耗能组件2底端通过限位组件3与连接组件1连接,在双向剪切阻尼器发生水平剪切变形时,耗能组件2在延伸方向可以伸缩滑动,因此耗能组件2不承受拉压作用,可避免其在反复拉压作用下出现面外屈曲失稳或拉断,保证阻尼器的力学性能持续稳定。
本实施例中,第一耗能板21与第二耗能板22均通过限位组件3与第一连接板11连接,第一耗能板21与第二耗能板22均与第二连接板12直接焊接。在其它实施例中,第一耗能板21与第二耗能板22可根据实际需要选择与第一连接板11和第二连接板12的连接形式。
(2)在一个实施例中,限位组件3包括限位板31和连接栓32,限位板31设置于第一连接板11和/或第二连接板12上,且限位板31上设有第一限位孔33,第一耗能板21与第二耗能板22上均设有与第一限位孔33对应的第二限位孔34,第一限位孔33与第二限位孔34通过连接栓32连接,第一限位孔33与第二限位孔34中的至少一个为条形孔,条形孔沿耗能组件2的延伸方向设置。
本实施例中,限位组件3采用限位板31和连接栓32,一块限位板31可焊接在第一连接板11或第二连接板12上,每块限位板31与其对应链接的第一耗能板21或第二耗能板22平行接触,限位板31上设置第一限位孔33,第一耗能板21与第二耗能板22也在其对应第一限位孔33的位置设置第二限位孔34,安装过程中将第一限位孔33与第二限位孔34对正,将连接栓32穿过第一限位孔33和第二限位孔34,以使耗能组件2与限位板31连接。其中,第一限位孔33和第二限位孔34中的至少一个为条形孔,在剪切阻尼器发生水平剪切变形时,耗能组件2与第一连接板11或第二连接板12的连接处会因变形受到拉压作用力,通过连接栓32在条形孔所限定的范围内进行一定的位移,使耗能组件2在其延伸方向上伸缩滑动,因此耗能组件2消除拉压作用,可避免其在反复拉压作用下出现面外屈曲失稳或拉断,保证阻尼器的力学性能持续稳定。
在本实施例中,第一限位孔33为条形长圆孔,第二限位孔34为圆孔。在其它实施例中,第一限位孔33可为圆孔,第二限位孔34可为条形孔。但本实施例在耗能组件2上设置圆孔,在限位板31上设置长圆孔的形式,使结构的强度和稳定性更高。
(3)在一个实施例中,限位板31成对设置,每对限位板31夹置第一耗能板21或第二耗能板22。
限位板31两两成对设置,每对限位板31中两个限位板31平行布置在第一耗能板21或者第二耗能板22的两侧,实现对耗能板的夹置,每对限位板31的第一限位孔33与其对应的第二限位孔34三者正对,连接栓32依次穿过将两个限位板31与耗能组件2连接。成对设置的限位板31能够保证连接的紧固,以及在耗能组件2移动时能够在限位板31的设置方位上限制第一耗能板21和第二耗能板22的位移,保证结构的稳定性。
(4)在一个实施例中,第一耗能板21与第二耗能板22均至少为一块。
本实施例中,第一耗能板21为一块,第二耗能板22为一块或多块,即一块第一耗能板21上垂直设置多块第二耗能板22,多块第二耗能板22相隔一定距离相互平行设置。在其它实施例中,第一耗能件与第二耗能件可根据需要选择设置数量,保证二者垂直连接设置即可。
(5)在一个实施例中,第二耗能板22为多块,相邻两块第二耗能板22之间设有加强筋4,加强筋4设置于第一耗能板21上且沿耗能组件2的延伸方向设置。
本实施例中,第一耗能板21为一块,第二耗能板22为多块,相邻的第二耗能板22之间设置加强筋4,用于在耗能组件2受剪切力变形时防止第一耗能板21产生弯曲鼓凸。
(6)在一个实施例中,一块第一耗能板21与一块第二耗能板22连接形成的结构在垂直于耗能组件2的延伸方向的截面形状为“+”字型。
本实施例中,第一耗能板21与第二耗能板22各为一块,整体垂直连接形成“+”字形截面的结构。“+”字形结构能够保证耗能组件2双向受力平衡。在其他实施例中,如图3和图4所示,第一耗能板21为一块,第二耗能板22为两块,整体垂直连接形成“艹”字形截面的结构。或,第一耗能板21与第二耗能板22均为两块,整体垂直连接形成“#”字形截面的结构。
(7)在一个实施例中,第一连接板11与第二连接板12相互平行设置,且第一耗能板21与第二耗能板22均与第一连接板11和第二连接板12垂直连接。
本实施例中,第一连接板11与第二连接板12平行且正对设置,耗能组件2一端与第一连接板11通过限位组件3垂直连接,另一端与第二连接板12垂直焊接连接。在其它实施例中,第一连接板11与第二连接板12可相对但不平行设置,即二者倾斜成一定角度设置,根据双向剪切阻尼器在主体结构的位置以及主体结构的具体构造选择。
(8)在一个实施例中,连接组件1和限位组件3的屈服强度大于耗能组件2的屈服强度。
本实施例中,第一连接板11、第二连接板12、第一耗能板21、第二耗能板22、限位板31和连接栓32均由钢材制成。但第一连接板11、第二连接板12、限位板31和连接栓32由普通钢材制成,第一耗能板21和第二耗能板22由低屈服点钢材制成。双向剪切阻尼器的耗能组件2选用低屈服强度钢材,如钢材LY160,以保证耗能组件2具有良好的变形能力,限位组件3和连接组件1采用屈服强度较高的钢材制作,如钢材Q345,以提供足够的承载力和刚度,限制耗能组件2两端的水平位移。在其它实施例中,双向剪切阻尼器的各组成构件也可采用其他金属材质,保证连接组件1和限位组件3的屈服强度大于耗能组件2的屈服强度即可。将软钢作为耗能板,利用其屈服强度低、延性好的特点,在地震作用下,剪切阻尼器先于主体结构早进入屈服,从而可利用软钢屈服后的累积塑性变形来达到耗散地震能量的效果。
(9)在一个实施例中,限位组件3成对设置,每块第一耗能板21的两个端角处分别设置一个限位组件3,每块第二耗能板22的两个端角分别设置一个限位组件3。
本实施例中,第一耗能板21与第二耗能板22为矩形钢板,每块矩形钢板在靠近连接组件1的端角处设置第二限位孔34,从而对应设置限位组件3,两个端角对称设置,将矩形钢板与连接组件1连接,保证结构承力平稳。在其它实施例中,根据结构耗能平衡需要,也可在靠近连接组件1的整条边处设置多个限位组件3。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种双向剪切阻尼器,其特征在于:包括连接组件和耗能组件,所述连接组件包括相对设置的第一连接板和第二连接板,所述耗能组件在其延伸方向的两端分别与所述第一连接板和所述第二连接板连接,所述耗能组件包括相互垂直连接的第一耗能板和第二耗能板。
2.根据权利要求1所述的双向剪切阻尼器,其特征在于:所述第一耗能板与所述第二耗能板均通过限位组件与所述第一连接板和/或所述第二连接板垂直连接。
3.根据权利要求2所述的双向剪切阻尼器,其特征在于:所述限位组件包括限位板和连接栓,所述限位板设置于所述第一连接板和/或所述第二连接板上,且所述限位板上设有第一限位孔,所述第一耗能板与所述第二耗能板上均设有与所述第一限位孔对应的第二限位孔,所述第一限位孔与所述第二限位孔通过连接栓连接,所述第一限位孔与所述第二限位孔中的至少一个为条形孔,所述条形孔沿所述耗能组件的延伸方向设置。
4.根据权利要求3所述的双向剪切阻尼器,其特征在于:所述限位板成对设置,每对所述限位板夹置所述第一耗能板或所述第二耗能板。
5.根据权利要求2所述的双向剪切阻尼器,其特征在于:所述第一耗能板与所述第二耗能板均至少为一块。
6.根据权利要求5所述的双向剪切阻尼器,其特征在于:所述第二耗能板为多块,相邻两块所述第二耗能板之间设有加强筋,所述加强筋设置于所述第一耗能板上且沿所述耗能组件的延伸方向设置。
7.根据权利要求5所述的双向剪切阻尼器,其特征在于:一块所述第一耗能板与一块所述第二耗能板连接形成的结构在垂直于所述耗能组件的延伸方向的截面形状为“+”字型。
8.根据权利要求1至7任意一项所述的双向剪切阻尼器,其特征在于:所述第一连接板与所述第二连接板相互平行设置,且所述第一耗能板与所述第二耗能板均与所述第一连接板和所述第二连接板垂直连接。
9.根据权利要求2至7任意一项所述的双向剪切阻尼器,其特征在于:所述连接组件和所述限位组件的屈服强度大于所述耗能组件的屈服强度。
10.根据权利要求9所述的双向剪切阻尼器,其特征在于:所述限位组件成对设置,每块所述第一耗能板的两个端角处分别设置一个所述限位组件,每块所述第二耗能板的两个端角分别设置一个所述限位组件。
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200616 |
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |