CN113775073A - 一种竖向约束释放的装配式剪切型阻尼器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种竖向约束释放的装配式剪切型阻尼器。包括阻尼器上钢板（1）和阻尼器下钢板（2），所述阻尼器上钢板1包括相连的上钢板翼缘板101和上钢板腹板（102）；阻尼器下钢板（2）包括依次相连的下钢板连接腹板（201）、耗能腹板（202）和下钢板翼缘板（203），所述上钢板腹板（102）与下钢板连接腹板（201）相连。1.本发明阻尼器释放了竖向约束，使得结构传力路径清晰，各部件受力状态明确，一方面便于确定阻尼器的阻尼力‑变形需求，作为阻尼器尺寸参数设计依据；另一方面阻尼器在工作过程中不会产生明显的竖向荷载与弯矩，可减小阻尼器不必要的的耗能储备损耗，提高减震耗能效果，延长使用寿命。

Description

一种竖向约束释放的装配式剪切型阻尼器
技术领域
本发明涉及一种竖向约束释放的装配式剪切型阻尼器，属于建筑结构技术领域。
背景技术
剪切型阻尼器具有强度高、刚度大、滞回曲线饱满、耗能能力优越等优点，在消能减震建筑结构中应用广泛。
常用的剪切型阻尼器在水平剪切方向与竖向均具有一定的刚度，不仅在水平地震作用下为结构提供附加刚度并进行屈服耗能，当与之相连的结构梁竖向挠度因使用过程中竖向荷载大小与分布的改变而发生变化时，阻尼器也会通过耗能部件的变形来协调主体结构变形。这一方面增加了阻尼器不必要的变形损耗，降低其在地震作用下的耗能储备，另一方面也会使与阻尼器相连的结构梁产生较大的附加剪力与弯矩，增加对结构梁的强度要求。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种竖向约束释放的装配式剪切型阻尼器，通过释放竖向约束，降低主体结构竖向变形时阻尼器内力，降低阻尼器损耗及相连结构梁强度要求，并达到制作方便、造价低廉、性能优良、易于维护、装配施工等要求。
本发明是通过以下技术方案来实现的：
一种竖向约束释放的装配式剪切型阻尼器，包括阻尼器上钢板（1）和阻尼器下钢板（2），所述阻尼器上钢板1包括相连的上钢板翼缘板101和上钢板腹板（102）；阻尼器下钢板（2）包括依次相连的下钢板连接腹板（201）、耗能腹板（202）和下钢板翼缘板（203），所述上钢板腹板（102）与下钢板连接腹板（201）相连。
所述的一种竖向约束释放的装配式剪切型阻尼器，所述上钢板腹板（102）中部开有一排第一螺栓孔（103）；所述下钢板连接腹板（201）中部开设一排与第一螺栓孔（103）对应的第二螺栓孔（204）。
所述的一种竖向约束释放的装配式剪切型阻尼器，所述第一螺栓孔为圆形，第二螺栓孔（204）为长圆形。
所述的一种竖向约束释放的装配式剪切型阻尼器，阻尼器上钢板（1）和阻尼器下钢板（2）通过上钢板腹板（102）的第一螺栓孔（103）和下钢板连接腹板（201）的第二螺栓孔（204）采用承压型螺栓连接。
所述的一种竖向约束释放的装配式剪切型阻尼器，所述上钢板腹板（102）设置有两个，并平行设置，同时与所述下钢板连接腹板（201）相连。
所述的一种竖向约束释放的装配式剪切型阻尼器，所述耗能腹板（202）采用双侧内凹形式，耗能腹板（202）中部截面尺寸最小。
所述的一种竖向约束释放的装配式剪切型阻尼器，所述下钢板翼缘板（203）开有两排相互平行的第三螺栓孔（205）。
所述的一种竖向约束释放的装配式剪切型阻尼器，所述下钢板翼缘板（203）开有两排相互平行的第三螺栓孔（205）。
本发明的工作原理为：
当本发明阻尼器安装于结构中时，阻尼器上钢板和阻尼器下钢板分别与上部结构和下部结构协同变形。当上部结构与下部结构之间发生有限竖向位移或有限转动时，阻尼器上钢板和阻尼器下钢板之间发生错动，其错动变形通过第二螺栓孔与螺栓之间的预留竖向间隙释放，阻尼器不对原结构提供附加的约束；当上部结构与下部结构发生层间相对水平位移时，阻尼器上下钢板间的水平错动受到限制，通过耗能腹板的剪切变形进行耗能。
当结构在风荷载或小震下发生较小的层间水平位移时，阻尼器上钢板、阻尼器下钢板间相对水平位移较小，耗能腹板仅发生弹性变形，对结构提供一定的侧向刚度以降低结构的层间变形，耗能腹板的变形随着结构层间变形的恢复而恢复；当结构在中震或大震下发生较大的层间水平位移时，阻尼器进入屈服耗能阶段，耗能腹板开始出现不可恢复的塑性变形，耗能能力显著增强，可对主体结构提供有效保护，提高结构整体的安全性。
本发明所达到的有益效果：
1.本发明阻尼器释放了竖向约束，使得结构传力路径清晰，各部件受力状态明确，一方面便于确定阻尼器的阻尼力-变形需求，作为阻尼器尺寸参数设计依据；另一方面阻尼器在工作过程中不会产生明显的竖向荷载与弯矩，可减小阻尼器不必要的的耗能储备损耗，提高减震耗能效果，延长使用寿命。
2.本发明阻尼器构造简单，加工方便，阻尼器尺寸可根据设计需求和主体结构尺寸空间灵活调整，以达到不同的初始刚度与耗能能力，适应不同结构或结构不同部位的多样化耗能减震需求。
3.本发明阻尼器与外部结构之间均通过螺栓连接，各部件均可预制加工，且安装简单、维护更换方便，既可作为新建结构的耗能装置，也可作为附加装置对既有结构进行加固。
附图说明
图1为本发明剪切型阻尼器构造正视图；
图2为本发明剪切型阻尼器构造侧视图；
图3为本发明阻尼器上钢板的正视图；
图4为本发明阻尼器上钢板的侧视图；
图5为本发明阻尼器下钢板的正视图；
图6为本发明阻尼器下钢板的侧视图；
图7为安装有本发明的某框架结构。
图中：1、阻尼器上钢板，101、上钢板翼缘板，102、上钢板腹板，103、第一螺栓孔，104、第四螺栓孔，2、阻尼器下钢板，201、下钢板连接腹板，202、耗能腹板，203、下钢板翼缘板，204、第二螺栓孔，205、第三螺栓孔，3、支撑连接板，4、钢支撑，5、节点板，7、下部结构梁，8、上部结构梁。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明的技术方案。所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
如图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，本发明/发明的竖向释放的剪切型阻尼器，包括阻尼器上钢板1和阻尼器下钢板2。
阻尼器上钢板1包括上钢板翼缘板101和2个上钢板腹板102，上钢板翼缘板开有两排相互平行的第四螺栓孔104，用于和外部结构的连接；2个上钢板腹板102垂直于上钢板翼缘板101对称布置，上钢板腹板102中部开有一排圆形的第一螺栓孔103。
阻尼器下钢板2包括下钢板翼缘板203、下钢板连接腹板201和耗能腹板202。下钢板翼缘板203开有两排相互平行的第三螺栓孔205，用于和外部结构的连接，下钢板连接腹板201和耗能腹板202垂直于下钢板翼缘板203并居中布置。下钢板连接腹板201为矩形截面，中部开设有一排长圆形的第二螺栓孔204，长圆形的第二螺栓孔204位置及短轴方向尺寸与上钢板腹板102的圆形的第一螺栓孔103相匹配，第二螺栓孔204长轴方向与下钢板翼缘板203垂直。
阻尼器上钢板1和阻尼器下钢板2通过上钢板腹板102的第一螺栓孔103和下钢板连接腹板201的长圆螺栓孔204采用承压型螺栓连接，并通过下钢板连接腹板201的第二螺栓孔204释放竖向约束。
耗能腹板202采用双侧内凹形式，耗能腹板202中部截面尺寸最小，为预期损伤最大部位；耗能腹板202上下端面与连接腹板201和下钢板翼缘板203连接处均采用圆弧平滑过度，以降低连接部位应力集中现象，防止该部位出现非预期的提前破坏。
上钢板腹板102与下钢板连接腹板201的位置应相互匹配以形成相互咬合。
耗能腹板202可采用低屈服点钢制作，使得阻尼器在发生较小的水平变形时即开始屈服耗能。
如图7所示，为安装有本发明的一榀钢框架，阻尼器上钢板通过螺栓连接至上部结构梁8，阻尼器下钢板2与支撑连接板3通过螺栓连接，支撑连接板3与钢支撑4、节点板5、外框架节点顺次连接。通过应用本发明，可对原框架增加一定的侧向刚度，并且在水平地震作用下通过阻尼器耗能腹板的剪切变形实现耗能减震。另外，采用本发明可使上部结构梁8发生竖向或转动变形时阻尼器上几乎不产生内力，可减小阻尼器耗能储备的损耗，并避免在上部结构梁8中产生明显的竖向剪力与附加弯矩。
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，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种竖向约束释放的装配式剪切型阻尼器，包括阻尼器上钢板（1）和阻尼器下钢板（2），其特征是，所述阻尼器上钢板1包括相连的上钢板翼缘板101和上钢板腹板（102）；阻尼器下钢板（2）包括依次相连的下钢板连接腹板（201）、耗能腹板（202）和下钢板翼缘板（203），所述上钢板腹板（102）与下钢板连接腹板（201）相连。
2.根据权利要求1所述的一种竖向约束释放的装配式剪切型阻尼器，其特征是，所述上钢板腹板（102）中部开有一排第一螺栓孔（103）；所述下钢板连接腹板（201）中部开设一排与第一螺栓孔（103）对应的第二螺栓孔（204）。
3.根据权利要求2所述的一种竖向约束释放的装配式剪切型阻尼器，其特征是，所述第一螺栓孔为圆形，第二螺栓孔（204）为长圆形。
4.根据权利要求2或3所述的一种竖向约束释放的装配式剪切型阻尼器，其特征是，阻尼器上钢板（1）和阻尼器下钢板（2）通过上钢板腹板（102）的第一螺栓孔（103）和下钢板连接腹板（201）的第二螺栓孔（204）采用承压型螺栓连接。
5.根据权利要求1所述的一种竖向约束释放的装配式剪切型阻尼器，其特征是，所述上钢板腹板（102）设置有两个，并平行设置，同时与所述下钢板连接腹板（201）相连。
6.根据权利要求1所述的一种竖向约束释放的装配式剪切型阻尼器，其特征是，所述耗能腹板（202）采用双侧内凹形式，耗能腹板（202）中部截面尺寸最小。
7.根据权利要求1所述的一种竖向约束释放的装配式剪切型阻尼器，其特征是，所述耗能腹板（202）采用低屈服点钢制作。
8.根据权利要求1所述的一种竖向约束释放的装配式剪切型阻尼器，其特征是，所述下钢板翼缘板（203）开有两排相互平行的第三螺栓孔（205）。
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