CN117721930A - 一种限制竖向变形的金属阻尼器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种限制竖向变形的金属阻尼器，属于结构减震领域。主体包括梯形钢板、连接板、限位块、承重轴承、H型钢板和金属耗能片。通过固定的承重轴承接触H型钢板和连接板发生滚动，以适用于梁间有上下位移时，保证了中间的金属耗能片只发生水平向的面内剪切，而不发生竖向拉压变形。中间的金属材料为耗能主体，发生剪切变形。本发明在强震以及强余震下传力可靠，低周疲劳性能好，在地震作用下可发生较大变形，从而耗散更大的能量。并且强震后拆卸方便，便于实现主体结构快速修复。

Description

一种限制竖向变形的金属阻尼器

技术领域

本发明涉及土木工程中的结构减震领域，尤其是涉及一种限制竖向变形的金属阻尼器。

背景技术

地震是威胁重大工程结构安全的主要自然灾害之一，因而，结构减震控制成为土木工程防灾减灾工作的有效措施

随着我国经济的发展及各行业邻域的日益创新，结构防震减灾技术得到了飞速发展，从传统的单纯依靠结构构件损伤来抵御外界不利荷载作用及基础隔震措施，逐渐向被动耗能减震技术以及主动、半主动和智能控制技术发展。结构在布置有普通支撑后能够提高自身抗侧刚度，但在强震作用下，支撑会过早进入屈曲状态从而导致损坏，不能起到消耗地震能量的作用。在这种背景环境下，一种新型阻尼器应运而生，即金属阻尼器(metalyield damper)。

金属阻尼器是一种位移相关型的阻尼器，与粘滞阻尼器、黏弹性阻尼器、摩擦型阻尼器等其他类型的阻尼器相比，金属阻尼器具有其独特的优点，例如制造及维护成本低、制造加工方便、滞回性能稳定以及便于替换等，故其在建筑工程振动控制领域内得到了广泛的应用。

目前主要的金属阻尼器类型有X型、三角形和开孔形加劲阻尼装置。这类金属耗能器具有较好的耗能性能，但是在实际应用中，除了收到水平剪切作用，还会受到拉压破坏，这会造成阻尼器耗能效果和使用寿命下降。

发明内容

为了解决上述耗能金属片发生的受拉压而不能发生纯水平剪切的情况，以及其疲劳性能差而失效等缺点的技术问题，本发明提供一种在施工时安装简便、价格低廉的限制竖向变形的金属阻尼器。它在强震余震作用下抗拉压性能优异，强震后拆卸方便，易于换新，便于实现主体结构的快速修复，从而提升主体结构震后快速恢复功能。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种限制竖向变形的金属阻尼器由梯形钢板、连接板、限位块、承重轴承、H型钢板和金属耗能片组成，均采用钢材制成。

梯形钢板直接与框架梁连接，为保证阻尼器和框架梁牢固连接，采用预埋的方式，由于阻尼器变形不依靠梯形钢板，故钢板可以采用梯形以节省材料和节省空间。

连接板一面与梯形钢板连接，另一面与承重轴承和金属耗能片相连，起到一个连接作用。且长度与梯形钢板长底等长，不占用多余空间，为了使承重轴承和H型钢板不发生侧移，连接板设有凹槽，并在其内侧涂有特氟龙涂层，进一步降低摩擦。

限位块焊接在连接板的左右下边缘处，防止阻尼器在工作发生大变形时，承重轴承超出连接板，从而竖向承载力下降，造成阻尼器破坏，其长度要略大于连接板到H型钢板的距离，保证阻尼器正常工作。

承重轴承焊接在H型钢板上，涂有特氟龙的轴承表面与连接板凹槽直接接触，且凹槽同样涂有特氟龙，大大降低了摩擦，耗能可完全由金属耗能片承担；当框架梁之间发生竖向位移时，力通过梯形钢板和连接板传至承重轴承，再传至H型钢板，由于梯形钢板、连接板、承重轴承和H型钢板的竖向刚度远大于金属耗能片，因此在工作时不会发生竖向变形，从而保证H型钢板之间的金属耗能片不受竖向力作用；框架梁发生水平位移时，连接板接触承重轴承发生滚动，不产生滑动摩擦力保证了金属耗能片只发生水平剪切；且称重轴承在连接板凹槽内，不会发生面内侧移，整体结构稳定承重轴承上下左右共布置四处，每一处布置三个，保证受力均匀工作性能稳定。

H型钢板放置在两块连接板中间，其宽度小于连接板的长度；左右边缘距离限位块大于15mm，既可以保证H型钢板和连接板之间发生相对位移，也可以保证H型钢板不会滑出正常工作区域。

金属耗能片的一端与连接板连接，另一端与H型钢板的中间位置相连，均采用焊接方式，在发生地震时，连接板和H型钢板发生相对位移，从而使得金属耗能片发生水平剪切，吸收能量，其滞回耗能性质优异。

所述的金属阻尼器整体呈轴对称，所述的梯形钢板长底和连接板长度相同，上下布置，限位块左右上下布置，承重轴承左右上下布置，中间为H型钢板，金属耗能片为X型或矩形，所以“轴对称”是指金属阻尼器既上下对称也左右对称。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)一种金属耗能片由钢材制成，使该装置具有很好的参数可控性和滞回耗能能力。

(2)一种金属耗能片连接方式简单，且位置适中，使得金属耗能片在破坏后易于更换。

(3)一种H型钢板和承重轴承将竖向位移限制，使得耗能金属片只发生水平剪切，避免了复杂的受力情况，从而拥有更好的耗能效果和更长的寿命。

(4)此金属阻尼器安装方式简单易操作，耗能效果好，可重复利用，节省材料和空间。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为限制竖向变形的金属阻尼器正视图；

图2为限制竖向变形的金属阻尼器中梯形钢板正视图；

图3为限制竖向变形的金属阻尼器中连接板侧视图；

图4为限制竖向变形的金属阻尼器中承重轴承与连接板和H型钢板连接剖面图；

图5为限制竖向变形的金属阻尼器中限位块与连接板焊接图；

图6为限制竖向变形的金属阻尼器中金属耗能片正视图。

其中：1、梯形钢板，2、连接板，3、限位块，4、承重轴承，5、H型钢板，6、金属耗能片。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

从框架梁往下为梯形钢板，梯形钢板与连接板焊接，连接板长度不超过梯形钢板的长底，在连接板的两侧边缘焊接限位块，中间放置H型钢板，轴承在连接板与H型钢板之间，金属耗能片焊接在连接板与H型钢板凹槽内，地震时，框架梁发生位移，带动梯形钢板和连接板发生水平位移，连接板沿着轴承滑动，金属耗能片发生位移耗散能量，框架梁发生上下位移时，承重轴承与H型钢板承担全部竖向力，限制了上下连接板发生竖向位移，金属耗能片不发生竖向的拉压变形，本发明提供一种限制竖向变形的金属阻尼器，施工步骤如下：

(1)选用厚梯形钢板1预埋在框架梁之中，其长边与梁相接；

(2)选用与梯形钢板长边长度相同的连接板2，短边与其焊接；

(3)将下方焊接好承重轴承4的H型钢5板居中放置在下方连接板2上，再将耗能金属片6与连接板2和H型钢板5焊接；最后将上方承重轴承4紧贴上连接板2，由于上连接板2内侧涂有特氟龙涂层，因此工字形钢板5与上连接板2之间无其他约束，可左右自由滑移；

(4)将限位块3焊接在连接板两侧边缘。

当按照本发明的纯水平剪切金属阻尼器工作时，上梁带动H型钢板5和连接板2发生整体水平位移，连接板2带动耗能金属片的6发生水平位移，且耗能金属片的6的竖向位移被承重轴承4和H型钢板5所限制，发生纯水平剪切行为，无竖向拉压导致的疲劳性能降低，产生更好的耗能作用，由此起到结构抗震减震的作用。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，对于本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动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。

Claims (5)

1.一种限制竖向变形的金属阻尼器，其特征在于：所述限制竖向变形的金属阻尼器由梯形钢板(1)、连接板(2)、限位块(3)、承重轴承(4)、H型钢板(5)和金属耗能片(6)组成，梯形钢板(1)与连接板(2)之间焊接，金属耗能片(6)一端与连接板(2)焊接，金属耗能片(6)另一端与H型钢板(5)焊接，限位块(3)焊接在连接板(2)两侧，承重轴承(4)安装在H型钢板(5)上下左右四处，承重轴承(4)与连接板(2)直接接触。

2.根据权利要求1所述的一种限制竖向变形的金属阻尼器，其特征在于：所述的梯形钢板(1)与上下梁连接，可以采用预埋的方式。

3.根据权利要求1所述的一种限制竖向变形的金属阻尼器，其特征在于：所述的连接板(2)与梯形钢板(1)连接，为保证强度，采用焊接方式，在连接板(2)内侧设置凹槽，凹槽内涂有特氟龙涂层。

4.根据权利要求1所述的一种限制竖向变形的金属阻尼器，其特征在于：所述的承重轴承(4)与连接板(2)接触时可滚动，在轴承表面涂上特氟龙涂层。

5.根据权利要求1所述的一种限制竖向变形的金属阻尼器，其特征在于：所述的H型钢板(5)放置在连接板(2)之间，宽度小于连接板，其边缘距离限位块(3)大于15mm。