CN112761271B - 一种可调阻尼力的弯曲型阻尼器 - Google Patents

一种可调阻尼力的弯曲型阻尼器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及消能减震技术领域，公开了一种可调阻尼力的弯曲型阻尼器，包括第一法兰板、第二法兰板和基础弯曲耗能元件；第一法兰板开有偶数个第一螺栓孔，且第一螺栓孔关于第一法兰板的圆心对称分布，第二法兰板开有偶数个第二螺栓孔，且第二螺栓孔关于第二法兰板的圆心对称分布，第一法兰板和第二法兰板相对设置，且二者之间留有间隔，第一螺栓孔和第二螺栓孔一一对应，基础弯曲耗能元件的一端与第一螺栓孔可拆卸连接，其另一端与第二螺栓孔可拆卸连接。其有益效果在于：当结构加固或者抗震抗风要求改变时，阻尼力可以通过基础弯曲耗能元件数量的增加或者减少进行调整，单个耗能元件的阻尼力则通过耗能钢片的数量进行调整，操作简单易行。

Description

一种可调阻尼力的弯曲型阻尼器
技术领域
本发明涉及消能减震技术领域，具体涉及一种可调阻尼力的弯曲型阻尼器。
背景技术
为了提高建筑结构的抗震性能，提升结构本身的耗能能力，设置额外的耗能装置是一种常用的技术手段。BRB耗能支撑、铅芯阻尼器、软钢阻尼器等是比较常用的阻尼器形式。根据不同的需求开发了速度型、位移型、弯曲型、剪切型等众多的阻尼器产品。其中弯曲型的阻尼器由于在小位移下即可耗能且延性较高能耗散大量的地震能量，因而应用广泛。在历次的震害中，由于连接构造措施较为复杂，破坏的阻尼器往往不便更换；一般的阻尼器阻尼力是一个定值，无法根据现实的地震等级、加固结构要求进行调节，过小的阻尼力达不到耗能要求，过大的阻尼力则需要结构进入较大位移才能发挥作用，需要整体更换才能满足要求，造成较大的乱费。
发明内容
本发明的目的是为了克服以上现有技术存在的不足，提供了一种结构简单、合理的可调阻尼力、便于更换的弯曲型阻尼器。
本发明的目的通过以下的技术方案实现：一种可调阻尼力的弯曲型阻尼器，包括第一法兰板、第二法兰板和基础弯曲耗能元件；所述第一法兰板开有偶数个第一螺栓孔，且第一螺栓孔关于第一法兰板的圆心对称分布，所述第二法兰板开有偶数个第二螺栓孔，且第二螺栓孔关于第二法兰板的圆心对称分布，所述第一法兰板和第二法兰板相对设置，且二者之间留有间隔，所述第一螺栓孔和第二螺栓孔一一对应，所述基础弯曲耗能元件的一端与第一螺栓孔可拆卸连接，其另一端与第二螺栓孔可拆卸连接。
进一步地，所述基础弯曲耗能元件包括第一端板、第二端板、第一螺杆、第二螺杆和软钢耗能片；所述第一端板和第二端板相对设置，且第一端板和第二端板之间留有间隔，所述软钢耗能片的一端与第一端板连接，其另一端与第二端板连接，所述第一螺杆安装于第一端板的一端，所述第二螺杆安装于第二端板远离第一螺杆的一端，所述第一螺杆穿过第一螺栓孔后与第一法兰板连接，所述第二螺杆穿过第二螺栓孔后与第二法兰板连接。
进一步地，还包括内螺母和外螺母；所述第一螺杆通过内螺母和外螺母与第一法兰板锁紧，所述第二螺杆通过内螺母和外螺母与第二法兰板锁紧。
进一步地，还包括端板加劲肋；所述第一端板和第二端板均安装有端板加劲肋。
进一步地，所述软钢耗能片的长度与厚度比＞4。
进一步地，所述软钢耗能片呈两端宽中间窄的X形。
进一步地，所述软钢耗能片的数量为若干个，若干个软钢耗能片在第一端板和第二端板之间间隔排列。
进一步地，所述第一螺栓孔的圆心至第一法兰板圆心的距离为r，所述第二螺栓孔的圆心到第二法兰板圆心的距离为R，第一螺杆的轴向中心线与第二螺杆的轴向中心线之间的距离为R-r。
进一步地，还包括第一连接杆和第二连接杆，所述第一连接杆的一端与第一法兰板远离基础弯曲耗能元件的一侧面连接，所述第一连接杆的另一端开有安装孔，所述第二连接杆的一端与第二法兰板远离基础弯曲耗能元件的一侧面连接，所述第二连接杆的另一端开有安装孔。
进一步地，还包括法兰板加劲肋，所述第一连接杆与第一法兰板之间、第二连接杆与第二法兰板之间均安装有法兰板加劲肋。
本发明的原理在于：当本阻尼器两端发生轴向变形时，会产生轴向的拉伸或者压缩作用，通过内、外侧均固定在法兰板上的螺杆传递给软钢耗能片，使得软钢耗能片发生弯曲变形。其中设计需要的阻尼力可以通过增加或者减少基础弯曲耗能元件来实现，而基础弯曲耗能元件的阻尼力则通过调整软钢耗能片的数量来实现，达到整个阻尼器的阻尼力可调的目的。本阻尼器将破坏位置人为的设计在软钢耗能片处，第一、第二连接杆不失效，当其中的软钢耗能片发生破坏，只要将内、外螺栓拆除即可迅速进行替换，将不影响结构的正常使用。
本发明相对于现有技术具有如下优点：
1、本发明的可调阻尼力的弯曲型阻尼器，其基础弯曲耗能元件与法兰板之间螺栓连接，整体阻尼器的阻尼力可以通过增减基础弯曲耗能元件的数量进行调整，操作简单易行；通过螺栓连接的基础弯曲耗能元件可以在损伤后快速更换，不影响结构的正常使用；由于法兰盘上留有螺栓连接位置，可以调整较大的安装误差，对基础弯曲耗能元件的连接精度要求降低，大大提升了施工、制作的效率。
2、本发明的可调阻尼力弯曲型阻尼器中，基础弯曲耗能元件通过内、外螺母与法兰板进行连接，使得螺母双向将基础弯曲耗能元件扣紧更易耗能，同时第一、第二连接杆的轴向力能有效的传递给基础弯曲耗能元件。所需的阻尼力通过增基础弯曲减耗能元件的数量进行调整，而每个基础弯曲减耗能元件的阻尼力则通过“X”形的软钢耗能片组装而成，整个阻尼器的阻尼力极易控制。一旦一个或者多个耗能元件发生破坏，只需将螺栓拆除重新安装完好的基础弯曲耗能元件即可，可迅速恢复建筑的使用功能。
3、本发明的可调阻尼力弯曲型阻尼器中，第一、第二连接杆与结构的梁柱之间采用螺栓连接，基础弯曲耗能元件与法兰板之间也采用螺栓连接，全部为干式连接方式，可以快速安装，简单高效。基础弯曲耗能元件的两端分别与第一、第二法兰板连接更易发生相对变形耗能，耗能效果较佳；基础弯曲耗能元件设计为薄弱位置，即为结构第一道抗震防线，在小震或者风荷载作用下，变形以及损伤集中在耗能元件处，保护结构完好。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本发明的可调阻尼力的弯曲型阻尼器的结构示意图；
图2示出了根据本发明的可调阻尼力的弯曲型阻尼器的局部放大图；
图3示出了根据本发明中的基础弯曲耗能元件的结构示意图；
图4示出了图3的正视图；
图5示出了根据本发明中的软钢耗能片结构示意图；
图6示出了根据本发明中的第一法兰盘的结构示意图；
图7示出了根据本发明中的第二法兰盘的结构示意图；
图8示出了两个本阻尼器串联连接于框架节点示意图；
图中，1为第一法兰板；2为第二法兰板；3为基础弯曲耗能元件；4为第一螺栓孔；5为第二螺栓孔；6为第一端板；7为第二端板；8为第一螺杆；9为第二螺杆；10为软钢耗能片；11为内螺母；12为外螺母；13为端板加劲肋；15为第一连接杆；16为第二连接杆；17为安装孔；18为法兰板加劲肋；19为梁；20为柱。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
实施例：
如图1、图2、图5和图6所示的可调阻尼力的弯曲型阻尼器，包括第一法兰板1、第二法兰板2和基础弯曲耗能元件3；所述第一法兰板1开有偶数个第一螺栓孔4，且第一螺栓孔4关于第一法兰板1的圆心对称分布，所述第二法兰板2开有偶数个第二螺栓孔5，且第二螺栓孔5关于第二法兰板2的圆心对称分布，所述第一法兰板1和第二法兰板2相对设置，且二者之间留有间隔，所述第一螺栓孔4和第二螺栓孔5一一对应，所述基础弯曲耗能元件3的一端与第一螺栓孔4可拆卸连接，其另一端与第二螺栓孔5可拆卸连接。法兰板上开设的螺栓孔沿圆形分布，其数量须为偶数，并且关于中心对称，防止法兰板受到较大的偏心荷载产生屈曲。法兰板的厚度应满足强度要求，若法兰板面较大，可在上设置加劲肋防止屈曲。
本实施例中的可调阻尼力的弯曲型阻尼器其基础弯曲耗能元件3与第一法兰板1、第二法兰板2同过螺栓可拆卸连接，阻尼器的阻尼力可以通过增加或者减少基础弯曲耗能元件3的数量进行调整，以使整个阻尼器的阻尼力可调可控。而且一旦一个或者多个基础弯曲耗能元件3发生破坏，只需将螺栓拆除重新安装完好的基础弯曲耗能元件3即可，可迅速恢复建筑的使用功能。
每个阻尼器设计安装的基础弯曲耗能元件3为偶数，且均关于法兰板的圆形中心对称布置，避免在法兰板上形成偏心荷载产生较大的额外弯矩。假定阻尼器的阻尼力需求为F，而每个基础弯曲耗能元件3的发阻尼力为f，则所需的基础弯曲耗能元件3的个数为int(F/f)(即取整)。当需要调整结构的阻尼力如建筑结构加固、抗风抗震要求变化时，只需通过增减基础弯曲耗能元件3的方式即可实现阻尼力可调，过程简易可行且效率极高。
如图3和图4，所述基础弯曲耗能元件3包括第一端板6、第二端板7、第一螺杆8、第二螺杆9和软钢耗能片10；所述第一端板6和第二端板7相对设置，且第一端板6和第二端板7之间留有间隔，所述软钢耗能片10的一端与第一端板6连接，其另一端与第二端板7连接，所述第一螺杆8安装于第一端板6的一端，所述第二螺杆9安装于第二端板7远离第一螺杆8的一端，所述第一螺杆8穿过第一螺栓孔4后与第一法兰板1连接，所述第二螺杆9穿过第二螺栓孔5后与第二法兰板2连接。所述软钢耗能片10的数量为若干个，若干个软钢耗能片10在第一端板6和第二端板7之间间隔排列。所述第一螺栓孔4的圆心至第一法兰板1圆心的距离为r，所述第二螺栓孔5的圆心到第二法兰板2圆心的距离为R，第一螺杆8的轴向中心线与第二螺杆9的轴向中心线之间的距离为R-r。
软钢耗能片10的数目根据阻尼力的大小确定。第一端板6、第二端板7的厚度应满足强度要求，当软钢耗能片10的数目较多时，为了防止第一端板6、第二端板7发生屈曲，应在第一端板6、第二端板7的外侧设置额外的端板加劲肋13。第一螺杆8、第二螺杆9应预留适当长度，用于调整连接的安装误差。
如图1和图2所示，还包括内螺母11和外螺母12；所述第一螺杆8通过内螺母11和外螺母12与第一法兰板1锁紧，所述第二螺杆9通过内螺母11和外螺母12与第二法兰板2锁紧。内螺母11用于阻尼器在压缩时将内力传递给基础弯曲耗能元件3，外螺母用于阻尼器在拉伸时将内力传递给基础弯曲耗能元件3。
如图5所示，所述软钢耗能片10呈两端宽中间窄的X形；。软钢耗能片11为低屈服点软钢，如LYP100，LYP225级的软钢，为了实现弯曲型屈服的失效模式，将耗能钢片中部进行削弱，形成类似“X”形钢片。软钢耗能钢片11两端分别与端板焊接连接，此过程宜在工厂制作而成以保证焊接的质量。软钢耗能片10的长度与厚度比应＞4，使其在两侧变形下易发生弯曲形变进而耗散能量。而每个基础弯曲耗能元件3发阻尼力为f，单个软钢耗能片10的阻尼力为fn，则每个基础弯曲耗能元件3所需的软钢耗能片的个数为int(f/fn)(即取整)。
还包括第一连接杆15和第二连接杆16，所述第一连接杆15的一端与第一法兰板1远离基础弯曲耗能元件3的一侧面连接，所述第一连接杆15的另一端预留安装用的安装孔17，所述第二连接杆16的一端与第二法兰板2远离基础弯曲耗能元件的一侧面连接，所述第二连接杆16的另一端预留安装用的安装孔17。如图1和图8所示，第一连接杆15和第二连接杆16应有足够的强度将结构的变形所产生的应力传递给基础弯曲耗能元件3。一个阻尼器(连接两个梁柱节点之间的部件)可以有一个基础弯曲耗能元件3或者多个基础弯曲耗能元件3串联而成。
还包括法兰板加劲肋18，所述第一连接杆15与第一法兰板1之间、第二连接杆16与第二法兰板2之间均安装有法兰板加劲肋18。通过设置法兰板加劲肋18防止法兰板屈曲。
本实施例中的可调阻尼力的弯曲型阻尼器的安装过程为：首先安装上第一连接杆15、第二连接杆16到梁柱节点，在将内螺母11分别安装到第一螺杆8、第二螺杆9上，将第一螺杆8、第二螺杆9对应穿过第一法兰板1、第二法兰板2，最后将外螺母12拧紧，安装过程结束。当基础弯曲耗能元件3发生破坏，只需拆除内、外螺母更换新的耗能元件即可，快速更换，保持结构的正常使用功能。整个安装以及更换过程均为干式连接方式，操作简单，可快速的恢复结构功能。
本一种可调阻尼力弯曲型阻尼器中，阻尼器的阻尼力可以通过增加或者减少基础弯曲耗能元件进行调整，每个基础弯曲耗能元件的阻尼力则可以通过“X”型的耗能软钢片的数量进行调整，做到整个阻尼器的阻尼力可调可控。
可调阻尼力的弯曲型阻尼器的阻尼力可以通过增减基础弯曲耗能元件3进行调整，操作简单易行；通过螺母连接的基础弯曲耗能元件3可以在损伤后快速更换，不影响结构的正常使用。
上述具体实施方式为本发明的优选实施例，并不能对本发明进行限定，其他的任何未背离本发明的技术方案而所做的改变或其它等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种可调阻尼力的弯曲型阻尼器，其特征在于：包括第一法兰板、第二法兰板和基础弯曲耗能元件；所述第一法兰板开有偶数个第一螺栓孔，且第一螺栓孔关于第一法兰板的圆心对称分布，所述第二法兰板开有偶数个第二螺栓孔，且第二螺栓孔关于第二法兰板的圆心对称分布，所述第一法兰板和第二法兰板相对设置，且二者之间留有间隔，所述第一螺栓孔和第二螺栓孔一一对应，所述基础弯曲耗能元件的一端与第一螺栓孔可拆卸连接，其另一端与第二螺栓孔可拆卸连接；
所述基础弯曲耗能元件包括第一端板、第二端板、第一螺杆、第二螺杆和软钢耗能片；所述第一端板和第二端板相对设置，且第一端板和第二端板之间留有间隔，所述软钢耗能片的一端与第一端板连接，其另一端与第二端板连接，所述第一螺杆安装于第一端板的一端，所述第二螺杆安装于第二端板远离第一螺杆的一端，所述第一螺杆穿过第一螺栓孔后与第一法兰板连接，所述第二螺杆穿过第二螺栓孔后与第二法兰板连接。
2.根据权利要求1所述的可调阻尼力的弯曲型阻尼器，其特征在于：还包括内螺母和外螺母；所述第一螺杆通过内螺母和外螺母与第一法兰板锁紧，所述第二螺杆通过内螺母和外螺母与第二法兰板锁紧。
3.根据权利要求1所述的可调阻尼力的弯曲型阻尼器，其特征在于：还包括端板加劲肋；所述第一端板和第二端板均安装有端板加劲肋。
4.根据权利要求1所述的可调阻尼力的弯曲型阻尼器，其特征在于：所述软钢耗能片的长度与厚度比＞4。
5.根据权利要求1所述的可调阻尼力的弯曲型阻尼器，其特征在于：所述软钢耗能片呈两端宽中间窄的X形。
6.根据权利要求1所述的可调阻尼力的弯曲型阻尼器，其特征在于：所述软钢耗能片的数量为若干个，若干个软钢耗能片在第一端板和第二端板之间间隔排列。
7.根据权利要求1所述的可调阻尼力的弯曲型阻尼器，其特征在于：所述第一螺栓孔的圆心至第一法兰板圆心的距离为r，所述第二螺栓孔的圆心到第二法兰板圆心的距离为R，第一螺杆的轴向中心线与第二螺杆的轴向中心线之间的距离为R-r。
8.根据权利要求1所述的可调阻尼力的弯曲型阻尼器，其特征在于：还包括第一连接杆和第二连接杆，所述第一连接杆的一端与第一法兰板远离基础弯曲耗能元件的一侧面连接，所述第一连接杆的另一端开有安装孔，所述第二连接杆的一端与第二法兰板远离基础弯曲耗能元件的一侧面连接，所述第二连接杆的另一端开有安装孔。
9.根据权利要求8所述的可调阻尼力的弯曲型阻尼器，其特征在于：还包括法兰板加劲肋，所述第一连接杆与第一法兰板之间、第二连接杆与第二法兰板之间均安装有法兰板加劲肋。
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