CN112031201A - 一种组合式节点阻尼器 - Google Patents
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Abstract
一种组合式节点阻尼器，属于建筑结构振动控制技术领域，所述阻尼器由直角加强安装钢板、小四分弧加强耗能钢板、大四分弧加强耗能钢板、中间弧加强耗能钢板、直加强耗能钢板、弹簧等组成，所述直角加强安装钢板内角处从内向外依次设有小四分弧加强耗能钢板、大四分弧加强耗能钢板、中间弧加强耗能钢板、直加强耗能钢板，他们之间依次设置第一弹簧、第二弹簧、第三弹簧，所述第一弹簧、第二弹簧、第三弹簧的两端分别对着直加强耗能钢板、中间弧加强耗能钢板、大四分弧加强耗能钢板、小四分弧加强耗能钢板的中点。本发明组合式节点阻尼器初始刚度较大，材料屈服分散面积大，无明显应力集中现象，一系列中硬钢与软钢具有较好的协调性，耗能效果好。
Description
技术领域
本发明属于建筑结构振动控制技术领域，特别是涉及一种建筑结构振动控制的建筑用组合式节点阻尼器。
背景技术
金属屈服阻尼器(metallic yielding damper)是用软钢或其它软金属材料做成的各种形式的阻尼耗能器。金属屈服后具有良好的滞回性能，利用某些金属具有的弹塑性滞回变形耗能，包括软钢阻尼器、铅阻尼器和形状记忆合金(shape memory alloys，简称SMA)阻尼器等。它对结构进行振动控制的机理是将结构振动的部分能量通过金属的屈服滞回耗能耗散掉，从而达到减小结构反应的目的。
软钢阻尼器是充分利用软钢进入塑性阶段后具有良好的滞回特性。1972年，Kelly和Skinner等美国学者首先开始研究利用软钢的这种性能来控制结构的动力反应，并提出软钢阻尼器的几种形式，包括扭转梁、弯曲梁、U形条耗能器等。随后，其它学者又相继提出许多形式各异的软钢阻尼器，其中比较典型的如X形、三角形板软钢阻尼器、E型钢阻尼器、C型钢阻尼器等。经过国内外许多学者的理论分析和实验研究，证实软钢阻尼器具有稳定的滞回特性，良好的低周疲劳性能，长期的可靠性和不受环境、温度影响等特点，是一种很有前途的耗能器。
铅阻尼器是充分利用铅具有密度大、熔点低、塑性高、强度低、耐腐强、润滑能力强等特点，同时由于其具有较高的延性和柔性，所以在变形过程中可以吸收大量的能量，并具有较强的变形跟踪能力，而且通过动态回复和再结晶过程，其组织和性能还可恢复至变形前的状态，因此铅阻尼器具有使用寿命不受限制、提供的阻尼可靠、对位移变化敏感、构造简单、工作中不需要维护等优点。
全金属阻尼器具有可恢复变形大、阻尼能力强以及耐久性、抗腐蚀性、抗疲劳性能好、工作温度范围大和维护费用低等优点。但钢结构的梁柱节点往往由于转动角度过大而发生破坏，主要原因是由于梁柱节点的刚度不足或耗能能力不足。另外，节点阻尼器安装相对困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种组合式节点阻尼器，通过在直角加强安装钢板内角处从内向外依次设有小四分弧加强耗能钢板、大四分弧加强耗能钢板、中间弧加强耗能钢板、直加强耗能钢板，他们之间依次设置弹簧，不仅能够增加节点的刚度，更明显提升了梁柱节点的耗能能力。将组合式节点阻尼器安装于梁柱节点上，在正常状态下使用时能够增大建筑结构的整体刚度，而在遇到地震时，利用组合式节点阻尼器的屈服耗能能够减少建筑结构的地震反应，对建筑结构起到很好的保护作用。
本发明采用如下技术方案：
一种组合式节点阻尼器，所述阻尼器由直角加强安装钢板、小四分弧加强耗能钢板、大四分弧加强耗能钢板、中间弧加强耗能钢板、直加强耗能钢板、整体协调螺栓、第一弹簧、第二弹簧、第三弹簧 、柱、梁、安装螺栓和螺孔组成，所述直角加强安装钢板为等边角钢，所述直角加强安装钢板每个边上分别开设三组螺孔，每组螺孔为2~4个；所述直角加强安装钢板内角处从内向外依次设有小四分弧加强耗能钢板、大四分弧加强耗能钢板、中间弧加强耗能钢板、直加强耗能钢板，所述小四分弧加强耗能钢板和大四分弧加强耗能钢板均为四分之一圆弧钢板，两端为直板，两端的直板相互垂直；所述小四分弧加强耗能钢板的弧钢板半径为大四分弧加强耗能钢板的弧钢板半径的三分之一到三分之二；小四分弧加强耗能钢板的两端直板开设螺孔，螺孔与直角加强安装钢板的对应边的中间组螺孔重合；所述直加强耗能钢板中间为直板，两端向同方向弯折45°，所述中间弧加强耗能钢板位于小四分弧加强耗能钢板和直加强耗能钢板之间，两端为直板，两端的直板相互垂直；所述大四分弧加强耗能钢板、中间弧加强耗能钢板、直加强耗能钢板两端的直板段重合，且均开设有螺孔，所开设的螺孔与直角加强安装钢板最外侧一组螺孔重合；所述直角加强安装钢板两边水平的一边与梁、竖直的一边与柱 经靠近角部的一组螺孔经安装螺栓相连，所述直角加强安装钢板的每个边中间一组螺孔与小四分弧加强耗能钢板的螺孔重合经安装螺栓穿过重合螺孔分别与柱和梁相连；所述直角加强安装钢板每个边最外侧的螺孔分别与对应边的大四分弧加强耗能钢板、中间弧加强耗能钢板、直加强耗能钢板上的螺孔重合，直角加强安装钢板、大四分弧加强耗能钢板、中间弧加强耗能钢板、直加强耗能钢板依次排列，经安装螺栓分别与柱和梁相连；所述直加强耗能钢板、中间弧加强耗能钢板、大四分弧加强耗能钢板、小四分弧加强耗能钢板之间依次设置第一弹簧、第二弹簧、第三弹簧，所述第一弹簧、第二弹簧、第三弹簧的两端分别对着直加强耗能钢板、中间弧加强耗能钢板、大四分弧加强耗能钢板、小四分弧加强耗能钢板的中点，所述直加强耗能钢板、第一弹簧、中间弧加强耗能钢板、第二弹簧、大四分弧加强耗能钢板、第三弹簧小四分弧加强耗能钢板经一组依次穿过他们的整体协调螺栓相连，所述第一弹簧、第二弹簧、第三弹簧的长度为直加强耗能钢板、中间弧加强耗能钢板、大四分弧加强耗能钢板、小四分弧加强耗能钢板的各自中点连线长度；一组整体协调螺栓的数量为1~3根；所述第一弹簧和第二弹簧的长度比为1：（0.8~1.2）。
进一步地，所述的直角加强安装钢板为半硬钢。
进一步地，所述的小四分弧加强耗能钢板 为软钢。
进一步地，所述的大四分弧加强耗能钢板 为软钢。
进一步地，所述的中间弧加强耗能钢板 为软钢。
进一步地，所述的直加强耗能钢板 为半硬钢。
本发明的优点与有益效果：
本发明组合式节点阻尼器初始刚度较大，材料屈服分散面积大，无明显应力集中现象，一系列中硬钢与软钢具有较好的协调性，材料利用率高、耗能效果好、同时组合式节点阻尼器的制作安装简单、使用方便，既可以用于新建建筑工程的抗震设计，也可以用于已有工程的加固维修。
附图说明
图1为组合式节点阻尼器组装示意图；
图2为组合式节点阻尼器拆分示意图；
图3为组合式节点阻尼器安装示意图；
图4为组合式节点阻尼器左视示意图。
图中，1为直角加强安装钢板；2为小四分弧加强耗能钢板；3为大四分弧加强耗能钢板；4为中间弧加强耗能钢板；5为直加强耗能钢板；6为整体协调螺栓；7为第一弹簧；8为第二弹簧；9为第三弹簧；10为柱；11为梁；12为安装螺栓；13为螺孔。
具体实施方式
为了进一步说明本发明，下面结合附图及实施例对本发明提供的组合式节点阻尼器进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
钢结构的梁柱节点往往由于转动角度过大而发生破坏，主要原因是由于梁柱节点的刚度不足或耗能能力不足。另外，节点阻尼器安装相对困难。因此，开发组合式节点阻尼器，不仅能够增加节点的刚度，更明显提升了梁柱节点的耗能能力。将组合式节点阻尼器安装于梁柱节点上，在正常状态下使用时能够增大建筑结构的整体刚度，而在遇到地震时，利用组合式节点阻尼器的屈服耗能能够减少建筑结构的地震反应，对建筑结构起到很好的保护作用。
本发明为一种组合式节点阻尼器，如图1~图4所示，一种组合式节点阻尼器，所述阻尼器由直角加强安装钢板1、小四分弧加强耗能钢板2、大四分弧加强耗能钢板3、中间弧加强耗能钢板4、直加强耗能钢板5、整体协调螺栓6、第一弹簧7、第二弹簧8、第三弹簧9 、柱10、梁11、安装螺栓12和螺孔13组成，所述直角加强安装钢板1为等边角钢，所述直角加强安装钢板1每个边上分别开设三组螺孔13，每组螺孔13为2~4个；所述直角加强安装钢板1内角处从内向外依次设有小四分弧加强耗能钢板2、大四分弧加强耗能钢板3、中间弧加强耗能钢板4、直加强耗能钢板5，所述小四分弧加强耗能钢板2和大四分弧加强耗能钢板3均为四分之一圆弧钢板，两端为直板，两端的直板相互垂直；所述小四分弧加强耗能钢板2的弧钢板半径为大四分弧加强耗能钢板3的弧钢板半径的三分之一到三分之二；小四分弧加强耗能钢板2的两端直板开设螺孔13，螺孔与直角加强安装钢板1的对应边的中间组螺孔13重合；所述直加强耗能钢板5中间为直板，两端向同方向弯折45°，所述中间弧加强耗能钢板4位于小四分弧加强耗能钢板2和直加强耗能钢板5之间，两端为直板，两端的直板相互垂直；所述大四分弧加强耗能钢板3、中间弧加强耗能钢板4、直加强耗能钢板5两端的直板段重合，且均开设有螺孔13，所开设的螺孔13与直角加强安装钢板1最外侧一组螺孔13重合；所述直角加强安装钢板1两边水平的一边与梁11、竖直的一边与柱10 经靠近角部的一组螺孔13经安装螺栓12相连，所述直角加强安装钢板1的每个边中间一组螺孔13与小四分弧加强耗能钢板2的螺孔13重合经安装螺栓12穿过重合螺孔13分别与柱10和梁11相连；所述直角加强安装钢板1每个边最外侧的螺孔13分别与对应边的大四分弧加强耗能钢板3、中间弧加强耗能钢板4、直加强耗能钢板5上的螺孔13重合，直角加强安装钢板1、大四分弧加强耗能钢板3、中间弧加强耗能钢板4、直加强耗能钢板5依次排列，经安装螺栓12分别与柱10和梁11相连；所述直加强耗能钢板5、中间弧加强耗能钢板4、大四分弧加强耗能钢板3、小四分弧加强耗能钢板2之间依次设置第一弹簧7、第二弹簧8、第三弹簧9，所述第一弹簧7、第二弹簧8、第三弹簧9的两端分别对着直加强耗能钢板5、中间弧加强耗能钢板4、大四分弧加强耗能钢板3、小四分弧加强耗能钢板2的中点，所述直加强耗能钢板5、第一弹簧7、中间弧加强耗能钢板4、第二弹簧8、大四分弧加强耗能钢板3、第三弹簧9小四分弧加强耗能钢板2经一组依次穿过他们的整体协调螺栓6相连，所述第一弹簧7、第二弹簧8、第三弹簧9的长度为直加强耗能钢板5、中间弧加强耗能钢板4、大四分弧加强耗能钢板3、小四分弧加强耗能钢板2的各自中点连线长度；一组整体协调螺栓6的数量为1~3根；所述第一弹簧7和第二弹簧8的长度比为1：（0.8~1.2）。
所述的直角加强安装钢板1为半硬钢。
所述的小四分弧加强耗能钢板2 为软钢。
所述的大四分弧加强耗能钢板3 为软钢。
所述的中间弧加强耗能钢板4 为软钢。
所述的直加强耗能钢板5 为半硬钢。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种组合式节点阻尼器，其特征在于：所述阻尼器由直角加强安装钢板(1)、小四分弧加强耗能钢板(2)、大四分弧加强耗能钢板(3)、中间弧加强耗能钢板(4)、直加强耗能钢板(5)、整体协调螺栓(6)、第一弹簧(7)、第二弹簧(8)、第三弹簧(9) 、柱(10)、梁(11)、安装螺栓(12)和螺孔(13)组成，所述直角加强安装钢板(1)为等边角钢，所述直角加强安装钢板(1)每个边上分别开设三组螺孔(13)，每组螺孔(13)为2~4个；所述直角加强安装钢板(1)内角处从内向外依次设有小四分弧加强耗能钢板(2)、大四分弧加强耗能钢板(3)、中间弧加强耗能钢板(4)、直加强耗能钢板(5)，所述小四分弧加强耗能钢板(2)和大四分弧加强耗能钢板(3)均为四分之一圆弧钢板，两端为直板，两端的直板相互垂直；所述小四分弧加强耗能钢板(2)的弧钢板半径为大四分弧加强耗能钢板(3)的弧钢板半径的三分之一到三分之二；小四分弧加强耗能钢板(2)的两端直板开设螺孔(13)，螺孔与直角加强安装钢板(1)的对应边的中间组螺孔(13)重合；所述直加强耗能钢板(5)中间为直板，两端向同方向弯折45°，所述中间弧加强耗能钢板(4)位于小四分弧加强耗能钢板(2)和直加强耗能钢板(5)之间，两端为直板，两端的直板相互垂直；所述大四分弧加强耗能钢板(3)、中间弧加强耗能钢板(4)、直加强耗能钢板(5)两端的直板段重合，且均开设有螺孔(13)，所开设的螺孔(13)与直角加强安装钢板(1)最外侧一组螺孔(13)重合；所述直角加强安装钢板(1)两边水平的一边与梁(11)、竖直的一边与柱(10) 经靠近角部的一组螺孔(13)经安装螺栓(12)相连，所述直角加强安装钢板(1)的每个边中间一组螺孔(13)与小四分弧加强耗能钢板(2)的螺孔(13)重合经安装螺栓(12)穿过重合螺孔(13)分别与柱(10)和梁(11)相连；所述直角加强安装钢板(1)每个边最外侧的螺孔(13)分别与对应边的大四分弧加强耗能钢板(3)、中间弧加强耗能钢板(4)、直加强耗能钢板(5)上的螺孔(13)重合，直角加强安装钢板(1)、大四分弧加强耗能钢板(3)、中间弧加强耗能钢板(4)、直加强耗能钢板(5)依次排列，经安装螺栓(12)分别与柱(10)和梁(11)相连；所述直加强耗能钢板(5)、中间弧加强耗能钢板(4)、大四分弧加强耗能钢板(3)、小四分弧加强耗能钢板(2)之间依次设置第一弹簧(7)、第二弹簧(8)、第三弹簧(9)，所述第一弹簧(7)、第二弹簧(8)、第三弹簧(9)的两端分别对着直加强耗能钢板(5)、中间弧加强耗能钢板(4)、大四分弧加强耗能钢板(3)、小四分弧加强耗能钢板(2)的中点，所述直加强耗能钢板(5)、第一弹簧(7)、中间弧加强耗能钢板(4)、第二弹簧(8)、大四分弧加强耗能钢板(3)、第三弹簧(9)小四分弧加强耗能钢板(2)经一组依次穿过他们的整体协调螺栓(6)相连，所述第一弹簧(7)、第二弹簧(8)、第三弹簧(9)的长度为直加强耗能钢板(5)、中间弧加强耗能钢板(4)、大四分弧加强耗能钢板(3)、小四分弧加强耗能钢板(2)的各自中点连线长度；一组整体协调螺栓(6)的数量为1~3根；所述第一弹簧(7)和第二弹簧(8)的长度比为1：（0.8~1.2）。
2.根据权利要求1所述的一种组合式节点阻尼器，其特征在于：所述的直角加强安装钢板(1)为半硬钢。
3.根据权利要求1所述的一种组合式节点阻尼器，其特征在于：所述的小四分弧加强耗能钢板(2) 为软钢。
4.根据权利要求1所述的一种组合式节点阻尼器，其特征在于：所述的大四分弧加强耗能钢板(3) 为软钢。
5.根据权利要求1所述的一种组合式节点阻尼器，其特征在于：所述的中间弧加强耗能钢板(4) 为软钢。
6.根据权利要求1所述的一种组合式节点阻尼器，其特征在于：所述的直加强耗能钢板(5) 为半硬钢。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20201204 |
|
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |