CN112854509B - 一种带有粘弹性材料的弧形软钢耗能阻尼器 - Google Patents

Abstract

本发明属于土木工程抗震领域与减震领域，公开了一种带有粘弹性材料的弧形软钢耗能阻尼器，包括上端板、下端板、粘弹性材料层以及粘滞阻尼装置；上端板设置左上侧弧形耗能软钢板和右上侧弧形耗能软钢板，下端板设置左下侧弧形耗能软钢板和右下侧弧形耗能软钢板；粘弹性材料层上设置上侧中间钢板和下侧中间钢板；阻尼器内部设置对称分布的横向波形耗能软钢板、纵向波形耗能软钢板和弹簧限位装置；上侧中间钢板端部设置上侧弹簧耗能装置，下侧中间钢板端部设置下侧弹簧耗能装置，若干粘滞阻尼装置对称设置在粘弹性材料层两侧。该阻尼器具有多重耗能防线，多向隔振、减震效果明显，并可实现快速替换，以便在震后尽快恢复使用功能。

Description

一种带有粘弹性材料的弧形软钢耗能阻尼器

技术领域

本发明属于土木工程抗震领域与减震领域，涉及一种带有粘弹性材料的弧形软钢耗能阻尼器。

背景技术

目前以框架-剪力墙结构为主的高层、超高层建筑层出不穷，剪力墙和框架柱作为主体结构的重要组成部分，目前大部分的框架-剪力墙结构在地震作用下，其剪力墙的墙趾和框架柱的柱脚易发生严重的破坏，会大大降低结构的承载能力、影响正常使用，甚者使整个结构发生倒塌或者更严重的后果，并且震后修复工作较难。因此，框架-剪力墙结构的抗震措施的提出与研究是非常有必要的。传统的抗震措施靠结构自身变形来吸收地震能量的做法对增强抗震的效果并不明显，因此最新研究不再向增强抗震能力为核心，而转向减震、隔震的方法来防止剪力墙等主体结构发生破坏。结构抗震已由抗倒塌设计逐步向可恢复功能设计转变，以期在震后实现快速恢复建筑物的正常使用功能，将整个社会的损失降到最低。

目前，为了减少框剪结构的墙、柱在地震作用下发生脆性破坏，并确保其在震后仍然能保持较好的承载力和延性，以达到耗散地震能量的作用，一般的方法是在墙趾和柱脚处设置阻尼器，在强震时使结构的损伤主要集中在阻尼器上，不仅可以利用其有效耗散地震输入结构的能量，而且有利于震后对受损的阻尼器进行快速更换，以便尽快恢复结构的正常使用功能。

但是，现有的阻尼器耗能能力较差，且很少有防止其自身失稳的针对性设计，一旦阻尼器自身发生失稳，将导致整个墙体，甚至主体结构发生失稳，后果不堪设想。因此，防止结构失稳的阻尼器的提出很有必要。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中，现有的阻尼器耗能能力较差，且很少有防止其自身失稳的针对性设计，一旦阻尼器自身发生失稳，将导致整个墙体，甚至主体结构发生失稳的缺点，提供一种带有粘弹性材料的弧形软钢耗能阻尼器。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种带有粘弹性材料的弧形软钢耗能阻尼器，包括上端板、下端板、粘弹性材料层以及若干粘滞阻尼装置；上端板下侧设置与粘弹性材料层一端均连接的左上侧弧形耗能软钢板和右上侧弧形耗能软钢板，下端板上侧设置与粘弹性材料层另一端均连接的左下侧弧形耗能软钢板和右下侧弧形耗能软钢板；粘弹性材料层的上侧设置位于左上侧弧形耗能软钢板和右上侧弧形耗能软钢板之间的上侧中间钢板，下侧设置位于左下侧弧形耗能软钢板和右下侧弧形耗能软钢板之间的下侧中间钢板；上侧中间钢板与左上侧弧形耗能软钢板之间以及上侧中间钢板与右上侧弧形耗能软钢板之间均设置上侧横向波形耗能软钢板、上侧纵向波形耗能软钢板和上侧弹簧限位装置，下侧中间钢板与左下侧弧形耗能软钢板之间以及下侧中间钢板与右下侧弧形耗能软钢板之间均设置下侧横向波形耗能软钢板、下侧纵向波形耗能软钢板和下侧弹簧限位装置；上侧中间钢板端部设置上侧弹簧耗能装置，上侧中间钢板通过上侧弹簧耗能装置与上端板连接；下侧中间钢板端部设置下侧弹簧耗能装置，下侧中间钢板通过下侧弹簧耗能装置与下端板连接；若干粘滞阻尼装置对称设置在粘弹性材料层两侧，各粘滞阻尼装置一端与上端板下侧连接，另一端与下端板上侧连接。

本发明进一步的改进在于：

所述左上侧弧形耗能软钢板和右上侧弧形耗能软钢板均与上端板铆接连接；左下侧弧形耗能软钢板和右下侧弧形耗能软钢板均与下端板铆接连接。

所述上侧横向波形耗能软钢板、上侧纵向波形耗能软钢板、下侧横向波形耗能软钢板及下侧纵向波形耗能软钢板的弯折角度均为135°，且均采用屈服强度为80～220MPa的软钢制作。

所述上侧弹簧限位装置、下侧弹簧限位装置、上侧弹簧耗能装置及下侧弹簧耗能装置均包括弹簧和可伸缩圆钢管，弹簧套设在可伸缩圆钢管外侧，可伸缩圆钢管一端连接上侧中间钢板或下侧中间钢板，另一端连接上端板、下端板、左上侧弧形耗能软钢板、右上侧弧形耗能软钢板、左下侧弧形耗能软钢板或右下侧弧形耗能软钢板。

所述粘弹性材料层包括上层板以及下层板；上层板以及下层板上分别开设错位布置的上侧粘弹性材料凹槽以及下侧粘弹性材料凹槽，上侧粘弹性材料凹槽以及下侧粘弹性材料凹槽内均填充粘弹性材料。

所述左上侧弧形耗能软钢板、右上侧弧形耗能软钢板、左下侧弧形耗能软钢板和右下侧弧形耗能软钢板与粘弹性材料层连接的一端上均设置若干滑轮，粘弹性材料层上设置与若干滑轮一一对应匹配的若干滑轨。

所述左上侧弧形耗能软钢板和右上侧弧形耗能软钢板与上端板之间均设置上部加劲肋；所述左下侧弧形耗能软钢板和右下侧弧形耗能软钢板与下端板之间均设置下部加劲肋。

所述粘滞阻尼装置包括上部传力杆、下部传力杆、竖向连接件以及若干粘滞阻尼器；上部传力杆一端连接上端板，另一端依次连接竖向连接件、下部传力杆以及下端板；上部传力杆与上端板之间以及下部传力杆与下端板之间均设置第一U型连接件，上部传力杆和下部传力杆与竖向连接件之间均设置第二U型连接件；各粘滞阻尼器一端均连接上部传力杆侧壁，另一端均连接下部传力杆侧壁。

所述上部传力杆与上端板以及下部传力杆与下端板之间均呈45°夹角布置，各粘滞阻尼器的轴向方向均与上端板以及下端板垂直。

所述上端板和下端板两端均开设有若干安装孔。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明带有粘弹性材料的弧形软钢耗能阻尼器，通过设置对称分布的上侧及下侧弧形耗能软钢板、上侧及下侧中间钢板、横向波形耗能软钢板、纵向波形耗能软钢板以及弹簧耗能装置，通过竖向的弧形耗能软钢板作为第一道竖向耗能防线，竖向的弹簧耗能装置作为第二道竖向耗能防线，竖向粘滞阻尼装置作为第三道竖向耗能防线，横向波形耗能软钢作为第一道水平耗能防线，纵向波形耗能软钢作为第二道水平耗能防线，耗能机理明确，可以实现梯度耗能，耗能效率大幅提升，可在竖直方向吸收地震的大部分能量，起到隔震、减震的作用；可在水平方向起到减震和限位的作用，进而实现在多个方向，以多种形式耗能，耗能机理明确，适应任何方向的振动，具备较好的变形能力和良好的塑性耗能能力，耗能能力较强，并且在震后可快速进行更换。综上，本发明带有粘弹性材料的弧形软钢耗能阻尼器，结构简单，尺寸较小，安拆方便，制作成本低，性价比高，适用性广泛，能够根据需要灵活的安装在结构损伤控制集中部位。

同时，弹簧耗能装置和弹簧限位装置具有很好的拉伸或压缩性能，同时竖向的粘滞阻尼器与竖向弧形软钢板之间间距较小，能够确保竖向耗能构件不会因外力的突变而突然产生大幅度的位移，为整个结构的安全提供了保障。弹簧限位装置具有限制位移的作用，可有效防止构件整体失稳，减少构件的损坏的可能性。

同时，纵横向波形耗能软钢与弧形耗能软钢板和中间钢板连接，粘滞阻尼装置和上下端板连接，粘滞阻尼装置中传力杆连接，这些都是模块化组件，能够实现可拆卸的连接方式，进而实现局部破坏只进行局部的拆卸和更换，避免整体更换，降低成本，装配化程度较高。

进一步的，粘弹性材料层包括上层板以及下层板；上层板以及下层板上分别开设错位布置的上侧粘弹性材料凹槽以及下侧粘弹性材料凹槽，上侧粘弹性材料凹槽以及下侧粘弹性材料凹槽内均填充粘弹性材料，当阻尼器在压力作用下时，上下凹槽受力会挤压此处的粘弹向材料，上下锯齿能够完全咬合，以限制上下凹槽发生相对侧移。

进一步的，左上侧弧形耗能软钢板和右上侧弧形耗能软钢板与上端板之间均设置上部加劲肋；所述左下侧弧形耗能软钢板和右下侧弧形耗能软钢板与下端板之间均设置下部加劲肋，有效防止阻尼器的局部屈曲。

附图说明

图1为本发明实施例的带有粘弹性材料的弧形软钢耗能阻尼器结构示意图；

图2为本发明实施例的带有粘弹性材料的弧形软钢耗能阻尼器主视图；

图3为本发明实施例的弧形耗能软钢板结构示意图；

图4为本发明实施例的粘弹性材料层结构示意图；

图5为本发明实施例的横向波形钢板的结构示意图；

图6为本发明实施例的纵向波形钢板的结构示意图；

图7为本发明实施例的粘滞阻尼装置的结构示意图；

图8为本发明实施例的弹簧限位装置的结构示意图；

图9为本发明实施例的可伸缩圆钢管的结构示意图；

图10为本发明实施例的第一使用状态结构示意图；

图11为本发明实施例的第二使用状态结构示意图；

图12为本发明实施例的ABAQUS有限元软件进行模拟分析的位移-承载力滞回曲线图；

图13为本发明实施例的等效粘滞阻尼系数计算原理示意图；

图14为本发明实施例的等效粘性阻尼系数-位移曲线图。

其中：1-上部端板；2-下部端板；3-左上侧弧形耗能软钢；5-左下侧弧形耗能软钢；6-右下侧弧形耗能软钢；7-上侧中间钢板；8-下侧中间钢板；9-上侧粘弹性材料凹槽；10-下侧粘弹性材料凹槽；11-粘弹性材料；13-弹簧；14-可伸缩圆钢管；14-1-可伸缩圆钢管外管；14-2-可伸缩圆钢管内管；15-上侧横向波形耗能软钢板；17-上侧纵向波形耗能软钢板；19-上侧弹簧限位装置；21-上部加劲肋；22-下部加劲肋；23-铆接凹槽；24-第一螺栓；25-上部传力杆支座；27-传力杆；27-1-上部传力杆；27-2-下部传力杆；28-竖向连接件；29-1-第一U型连接件；29-2第二U型连接件；30-粘滞阻尼器；30-1-第一连接件；30-2-第二连接件；30-3-第三连接件；31-第二螺栓；32-圆形螺栓孔；33-滑轨；34-角钢连接件；36-剪力墙；37-第一楼层板；38-第二楼层板；39-框架柱。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图1至3，本发明一实施例中，提供一种带有粘弹性材料的弧形软钢耗能阻尼器，该阻尼器通过竖向的弧形耗能软钢板、纵向及横向波形耗能软钢板、耗能弹簧装置、粘弹性材料层和粘滞阻尼装置共同吸收外部地震输入的能量，具有多重耗能防线，多向隔震、减震效果明显，可应用于框剪结构的墙趾和柱脚处，实现快速替换，使结构在震后尽快恢复其使用功能。

具体的，该带有粘弹性材料的弧形软钢耗能阻尼器包括上端板1、下端板2、粘弹性材料层以及若干粘滞阻尼装置。

上端板1下侧设置与粘弹性材料层一端均连接的左上侧弧形耗能软钢板3和右上侧弧形耗能软钢板，下端板2上侧设置与粘弹性材料层另一端均连接的左下侧弧形耗能软钢板5和右下侧弧形耗能软钢板6；粘弹性材料层的上侧设置位于左上侧弧形耗能软钢板3和右上侧弧形耗能软钢板之间的上侧中间钢板7，下侧设置位于左下侧弧形耗能软钢板5和右下侧弧形耗能软钢板6之间的下侧中间钢板8。

上侧中间钢板7与左上侧弧形耗能软钢板3之间以及上侧中间钢板7与右上侧弧形耗能软钢板之间均设置上侧横向波形耗能软钢板15、上侧纵向波形耗能软钢板17和上侧弹簧限位装置19，下侧中间钢板8与左下侧弧形耗能软钢板5之间以及下侧中间钢板8与右下侧弧形耗能软钢板6之间均设置下侧横向波形耗能软钢板、下侧纵向波形耗能软钢板和下侧弹簧限位装置；上侧中间钢板7端部设置上侧弹簧耗能装置，上侧中间钢板7通过上侧弹簧耗能装置与上端板1连接；下侧中间钢板8端部设置下侧弹簧耗能装置，下侧中间钢板8通过下侧弹簧耗能装置与下端板2连接；若干粘滞阻尼装置对称设置在粘弹性材料层两侧，各粘滞阻尼装置一端与上端板1下侧连接，另一端与下端板2上侧连接。

优选的，左上侧弧形耗能软钢板3和右上侧弧形耗能软钢板均与上端板1铆接连接；左下侧弧形耗能软钢板5和右下侧弧形耗能软钢板6均与下端板2铆接连接。具体的，上端板1距两侧1/3位置处分别开设有铆接凹槽23，可与左上侧弧形耗能软钢板3和右上侧弧形耗能软钢板通过铆接的方式进行连接；下端板2距两侧1/3位置处分别开设有铆接凹槽23，可与左下侧弧形耗能软钢板5和右下侧弧形耗能软钢板6通过铆接的方式进行连接，此连接方法使构件的整体性好，可减少应力集中。

优选的，上侧横向波形耗能软钢板15、上侧纵向波形耗能软钢板17、下侧横向波形耗能软钢板及下侧纵向波形耗能软钢板的弯折角度均为135°，且均采用屈服强度为80～220MPa的软钢制作。

具体的，上侧横向波形耗能软钢板15共两片，分别和左上侧弧形耗能软钢板3、上侧中间钢板7和右上侧弧形耗能软钢板通过角钢连接件34及第一螺栓24相连接，第一螺栓24为摩擦型高强螺栓。下侧横向波形耗能软钢板共两片，分别和左下侧弧形耗能软钢板5、下侧中间钢板8和右下侧弧形耗能软钢板6通过角钢连接件34及第一螺栓24相连接。其中，波形耗能软钢板均采用屈服强度为80MPa-220MPa的低屈服点软钢制作而成，横向波形耗能软钢板弯折角度均为135°。上侧纵向波形耗能软钢板17共两片，分别和左上侧弧形耗能软钢板3、上侧中间钢板7和右上侧弧形耗能软钢板通过U型钢连接件及第一螺栓24相连接；下侧纵向波形耗能软钢板共两片，分别和左下侧弧形耗能软钢板5、下侧中间钢板8和右下侧弧形耗能软钢板6通过U型钢连接件及第一螺栓24相连接。其中，纵向波形耗能软钢板弯折角度均为135°。

优选的，上侧弹簧限位装置19、下侧弹簧限位装置、上侧弹簧耗能装置及下侧弹簧耗能装置均包括弹簧13和可伸缩圆钢管14，弹簧13套设在可伸缩圆钢管14外侧，可伸缩圆钢管14一端连接上侧中间钢板7或下侧中间钢板8，另一端连接上端板1、下端板2、左上侧弧形耗能软钢板3、右上侧弧形耗能软钢板、左下侧弧形耗能软钢板5或右下侧弧形耗能软钢板6。

具体的，下侧中间钢板8的下端放置耗能弹簧装置，此耗能弹簧装置的可伸缩圆钢管14分别与下侧中间钢板8和下端板2通过焊接方式相连接，且弹簧13套设在伸缩圆钢管14上。上侧弹簧限位装置19共两组，每组5个，上侧弹簧限位装置19的可伸缩圆钢管14部分分别和左上侧弧形耗能软钢板3、上侧中间钢板7和右上侧弧形耗能软钢板焊接；下侧弹簧限位装置共两组，每组5个，下侧弹簧限位装置的可伸缩圆钢管14分别和左下侧弧形耗能软钢板5、下侧中间钢板8和右下侧弧形耗能软钢板6焊接，使弧形耗能软钢板避免产生较大位移，以防止整个结构发生整体失稳。

优选的，所述粘弹性材料层包括上层板以及下层板；上层板以及下层板上分别开设错位布置的上侧粘弹性材料凹槽9以及下侧粘弹性材料凹槽10，上侧粘弹性材料凹槽9以及下侧粘弹性材料凹槽10内均填充粘弹性材料11。具体的，上层板与上侧中间钢板7焊接；下层板与下侧中间钢板8焊接，其中，上下侧粘弹性材料凹槽错位布置，中间留有矩形孔洞可放置粘弹性材料11，当阻尼器在压力作用下时，上下凹槽受力会挤压此处的粘弹向材料，上下锯齿能够完全咬合，以限制上下凹槽发生相对侧移。

优选的，左上侧弧形耗能软钢板3、右上侧弧形耗能软钢板、左下侧弧形耗能软钢板5和右下侧弧形耗能软钢板6与粘弹性材料层连接的一端上均设置若干滑轮12，粘弹性材料层上设置与若干滑轮12一一对应匹配的若干滑轨33。具体的，在左上侧弧形耗能软钢板3和右上侧弧形耗能软钢板底部分别焊接三组滑轮12，在上侧粘弹性材料凹槽9上部左右两端分别开设三组滑轨33；在左下侧弧形耗能软钢板5和右下侧弧形耗能软钢板6上部分别焊接三组滑轮12，在下侧粘弹性材料凹槽9下部左右两端分别开设三组滑轨33，滑轮和滑轨位置一一对应，使左右两侧滑轮可沿着滑轨相对滑动。

优选的，左上侧弧形耗能软钢板3和右上侧弧形耗能软钢板与上端板1之间均设置上部加劲肋21；所述左下侧弧形耗能软钢板5和右下侧弧形耗能软钢板6与下端板2之间均设置下部加劲肋22。具体的，上端板1与左上侧弧形耗能软钢板3和右上侧弧形耗能软钢板分别在左、右两侧连接处设有上部加劲肋21；同样，下端板2与左下侧弧形耗能软钢板5和右下侧弧形耗能软钢板6在分别在左、右两侧连接处设有下部加劲肋22，防止局部屈曲。

优选的，粘滞阻尼装置包括上部传力杆27-1、下部传力杆27-2、竖向连接件28及若干粘滞阻尼器30；上部传力杆27-1一端连接上端板1，另一端依次连接竖向连接件28、下部传力杆27-2及下端板2；上部传力杆27-1与上端板1之间以及下部传力杆27-2与下端板2之间均设置第一U型连接件29-1，上部传力杆27-1和下部传力杆27-2与竖向连接件28之间均设置第二U型连接件29-2；各粘滞阻尼器30一端均连接上部传力杆27-1侧壁，另一端均连接下部传力杆27-2侧壁，其中，上部传力杆27-1与上端板1及下部传力杆27-2与下端板2之间均呈45°夹角布置，各粘滞阻尼器30的轴向方向均与上端板1以及下端板2垂直。

具体的，上端板1底部和下端板2顶部分别设有上部传力杆支座25和下部传力杆支座，上部传力杆27-1的上端通过第一U型连接件29-1与上部传力杆支座25栓接，且上部传力杆27-1的上端连接的第一U型连接件29-1与上部传力杆支座25通过和第一螺栓24紧固；下部传力杆27-2的通过第一U型连接件29-1与与下部传力杆支座的上端通过第一螺栓24栓接，且下部传力杆27-2的下端第一U型连接件29-1与下部传力杆26通过第一螺栓24紧固。

上部传力杆27-1的下端通过双面的第二U型连接件29-2与竖向连接件28上端通过第二螺栓31连接，第二螺栓31为普通螺栓，并形成45°的预设夹角；下部传力杆27-2上端的通过双面的第二U型连接件29-2与竖向连接件28的下端通过第二螺栓31连接，形成135°预设夹角。粘滞阻尼器30设置于上部传力杆27-1与下部传力杆27-2之间，粘滞阻尼器30的上端通过第一连接件30-1与上部传力杆27-1铰接连接，下端通过第二连接件30-2与下部传力杆27-2铰接连接；粘滞阻尼器30的轴向方向与上端板1以及下端板2垂直，与左上侧弧形耗能软钢板3和右上侧弧形耗能软钢板以及左下侧弧形耗能软钢板5和右下侧弧形耗能软钢板6之间相近但不接触，使弧形耗能软钢板留有一定的水平活动间距。

优选的，上端板1和下端板2两端均开设有若干安装孔。具体的，上端板1和下端板2左右两端各开设有3个圆形螺栓孔，方便该阻尼器通过高强螺栓与墙、柱等主体结构相连接。

本发明带有粘弹性材料的弧形软钢耗能阻尼器，具备较好的变形能力和良好的塑性耗能能力，其核心耗能构件为上下对称的弧形耗能软钢板、纵横向波形耗能软钢、耗能弹簧装置、粘弹性材料层和粘滞阻尼装置，可以在多个方向，以多种形式耗能，耗能机理明确，适应任何方向的振动。并设置上下侧弹簧限位装置，具有限制位移的作用，可有效防止构件整体失稳，减少构件的损坏的可能性。其中，纵横向波形耗能软钢与弧形耗能软钢板和中间钢板连接，粘滞阻尼装置和上下端板连接，粘滞阻尼装置中传力杆连接，这些都是螺栓连接，可实现局部破坏只进行局部的拆卸和更换，避免整体更换，降低成本，装配化程度较高。弹簧耗能装置和弹簧限位装置具有很好的拉伸或压缩性能，同时竖向的粘滞阻尼器与竖向弧形软钢板之间间距较小，能够确保竖向耗能构件不会因外力的突变而突然产生大幅度的位移，为整个结构的安全提供了保障。该阻尼器中竖向的弧形耗能软钢板作为第一道竖向耗能防线，竖向的弹簧耗能装置作为第二道竖向耗能防线，竖向粘滞阻尼装置作为第三道竖向耗能防线，横向波形耗能软钢作为第一道水平耗能防线，纵向波形耗能软钢作为第二道水平耗能防线，耗能机理明确，可以实现梯度耗能，耗能效率大幅提升，可在竖直方向吸收地震的大部分能量，起到隔震、减震的作用；可在水平方向起到减震和限位的作用，其耗能能力较强，并且在震后可快速进行更换。且结构简单，尺寸较小，安拆方便，制作成本低，性价比高，适用性广泛，能够根据需要灵活的安装在结构损伤控制集中部位。

本发明再一实施例中，参见图10，本发明带有粘弹性材料的弧形软钢耗能阻尼器安装在位于第一楼层板37与第二楼层板38之间的剪力墙36易发生严重破坏的墙趾，可以按照需要设置若干数量。

本发明再一实施例中，参见图11，本发明带有粘弹性材料的弧形软钢耗能阻尼器安装设置于框架柱39易发生严重破坏的柱脚，可以按照需要设置若干数量。

本发明再一实施例中，参见图12，通过ABAQUS有限元软件进行模拟分析，发现现有即改造前阻尼器的位移-承载力滞回曲线较为扁平，未能有效地发挥钢板的力学性能，而在本发明带有粘弹性材料的弧形软钢耗能阻尼器，即改造后的位移-承载力滞回曲线较为饱满，耗能更有效果，其具体模拟优化结果参见图12。

通过粘滞阻尼系数来评估优化前后耗能能力的大小，粘滞阻尼系数越大，耗能能力越好。其计算示意图如图13所示，计算公式为：

其中：S_(ABC+CDA)为图13中滞回曲线所包围的面积；S_(OBE+ODF)为图13中三角形OBE与ODF的面积之和。

参见图14，可以看出，在整个加载阶段，本发明带有粘弹性材料的弧形软钢耗能阻尼器的的等效粘滞阻尼系数均大于现有的等效粘滞阻尼系数，最大可达到0.45，耗能能力较好。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种带有粘弹性材料的弧形软钢耗能阻尼器，其特征在于，包括上端板(1)、下端板(2)、粘弹性材料层以及若干粘滞阻尼装置；

上端板(1)下侧设置与粘弹性材料层一端均连接的左上侧弧形耗能软钢板(3)和右上侧弧形耗能软钢板，下端板(2)上侧设置与粘弹性材料层另一端均连接的左下侧弧形耗能软钢板(5)和右下侧弧形耗能软钢板(6)；粘弹性材料层的上侧设置位于左上侧弧形耗能软钢板(3)和右上侧弧形耗能软钢板之间的上侧中间钢板(7)，粘弹性材料层的下侧设置位于左下侧弧形耗能软钢板(5)和右下侧弧形耗能软钢板(6)之间的下侧中间钢板(8)；

上侧中间钢板(7)与左上侧弧形耗能软钢板(3)之间以及上侧中间钢板(7)与右上侧弧形耗能软钢板之间均设置上侧横向波形耗能软钢板(15)、上侧纵向波形耗能软钢板(17)和上侧弹簧限位装置(19)，下侧中间钢板(8)与左下侧弧形耗能软钢板(5)之间以及下侧中间钢板(8)与右下侧弧形耗能软钢板(6)之间均设置下侧横向波形耗能软钢板、下侧纵向波形耗能软钢板和下侧弹簧限位装置；上侧中间钢板(7)端部设置上侧弹簧耗能装置，上侧中间钢板(7)通过上侧弹簧耗能装置与上端板(1)连接；下侧中间钢板(8)端部设置下侧弹簧耗能装置，下侧中间钢板(8)通过下侧弹簧耗能装置与下端板(2)连接；若干粘滞阻尼装置对称设置在粘弹性材料层两侧，各粘滞阻尼装置一端与上端板(1)下侧连接，另一端与下端板(2)上侧连接。

2.根据权利要求1所述的带有粘弹性材料的弧形软钢耗能阻尼器，其特征在于，所述左上侧弧形耗能软钢板(3)和右上侧弧形耗能软钢板均与上端板(1)铆接连接；左下侧弧形耗能软钢板(5)和右下侧弧形耗能软钢板(6)均与下端板(2)铆接连接。

3.根据权利要求1所述的带有粘弹性材料的弧形软钢耗能阻尼器，其特征在于，所述上侧横向波形耗能软钢板(15)、上侧纵向波形耗能软钢板(17)、下侧横向波形耗能软钢板及下侧纵向波形耗能软钢板的弯折角度均为135°，且均采用屈服强度为80～220MPa的软钢制作。

4.根据权利要求1所述的带有粘弹性材料的弧形软钢耗能阻尼器，其特征在于，所述上侧弹簧限位装置(19)、下侧弹簧限位装置、上侧弹簧耗能装置及下侧弹簧耗能装置均包括弹簧(13)和可伸缩圆钢管(14)，弹簧(13)套设在可伸缩圆钢管(14)外侧，可伸缩圆钢管(14)一端连接上侧中间钢板(7)或下侧中间钢板(8)，另一端连接上端板(1)、下端板(2)、左上侧弧形耗能软钢板(3)、右上侧弧形耗能软钢板、左下侧弧形耗能软钢板(5)或右下侧弧形耗能软钢板(6)。

5.根据权利要求1所述的带有粘弹性材料的弧形软钢耗能阻尼器，其特征在于，所述粘弹性材料层包括上层板以及下层板；上层板以及下层板上分别开设错位布置的上侧粘弹性材料凹槽(9)以及下侧粘弹性材料凹槽(10)，上侧粘弹性材料凹槽(9)以及下侧粘弹性材料凹槽(10)内均填充粘弹性材料(11)。

6.根据权利要求1所述的带有粘弹性材料的弧形软钢耗能阻尼器，其特征在于，所述左上侧弧形耗能软钢板(3)、右上侧弧形耗能软钢板、左下侧弧形耗能软钢板(5)和右下侧弧形耗能软钢板(6)与粘弹性材料层连接的一端上均设置若干滑轮(12)，粘弹性材料层上设置与若干滑轮(12)一一对应匹配的若干滑轨(33)。

7.根据权利要求1所述的带有粘弹性材料的弧形软钢耗能阻尼器，其特征在于，所述左上侧弧形耗能软钢板(3)和右上侧弧形耗能软钢板与上端板(1)之间均设置上部加劲肋(21)；所述左下侧弧形耗能软钢板(5)和右下侧弧形耗能软钢板(6)与下端板(2)之间均设置下部加劲肋(22)。

8.根据权利要求1所述的带有粘弹性材料的弧形软钢耗能阻尼器，其特征在于，所述粘滞阻尼装置包括上部传力杆(27-1)、下部传力杆(27-2)、竖向连接件(28)以及若干粘滞阻尼器(30)；

上部传力杆(27-1)一端连接上端板(1)，另一端依次连接竖向连接件(28)、下部传力杆(27-2)以及下端板(2)；上部传力杆(27-1)与上端板(1)之间以及下部传力杆(27-2)与下端板(2)之间均设置第一U型连接件(29-1)，上部传力杆(27-1)和下部传力杆(27-2)与竖向连接件(28)之间均设置第二U型连接件(29-2)；各粘滞阻尼器(30)一端均连接上部传力杆(27-1)侧壁，另一端均连接下部传力杆(27-2)侧壁。

9.根据权利要求8所述的带有粘弹性材料的弧形软钢耗能阻尼器，其特征在于，所述上部传力杆(27-1)与上端板(1)以及下部传力杆(27-2)与下端板(2)之间均呈45°夹角布置，各粘滞阻尼器(30)的轴向方向均与上端板(1)以及下端板(2)垂直。

10.根据权利要求1所述的带有粘弹性材料的弧形软钢耗能阻尼器，其特征在于，所述上端板(1)和下端板(2)两端均开设有若干安装孔。

Images