CN203188399U - 利用钢板面内变形耗能的金属阻尼器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种利用钢板面内变形耗能的金属阻尼器，用于房屋建筑的消能减震。本实用新型的金属阻尼器由带缝钢板、预埋型钢、L型夹板、夹板肋板、摩擦型高强螺栓、高强抗拉螺栓、垫板等构成，可作为耗能元件应用于新、旧建筑结构；在遭受到风荷载或者地震荷载作用时，竖缝之间的钢板能够在保持承载力一定情况下，代替结构发生较大的剪切变形，来消耗地震波输入结构的能量，保护结构不受破坏。

Description

利用钢板面内变形耗能的金属阻尼器

(一)技术领域

本实用新型属于结构工程抗震技术领域，涉及一种利用钢板面内变形耗能的金属阻尼器。

(二)背景技术

为了控制建筑结构特别是高层建筑结构在风荷载和地震荷载下的动力响应，经常采用一些机械装置耗散风振和地震作用引入的能量，从而达到保护主要承重构件的目的，这就是结构控制的概念。目前，结构控制的研究和应用方向主要分为被动控制、半主动控制、主动控制和混合控制几种。其中，被动控制技术因其构造简单可靠、耗能性能稳定、价格低廉、维护方便而被广泛应用于工程建设，或用于改善已有老旧建筑物的抗震或抗风性能之中。结构的被动耗能减震技术是指在结构的某些部位设置耗能装置，例如阻尼器，通过耗能装置产生的摩擦、弯曲、弹塑性滞回变形来耗散或吸收地震输入结构中的能量，减小主体结构的地震反应，从而避免结构产生破坏或倒塌，达到减震控制的目的。目前建筑结构体系中采用的被动耗能减震装置主要可分为四大类：粘滞阻尼器、金属阻尼器、粘弹性阻尼器以及摩擦阻尼器。

金属的弹塑性变形是消耗地震输入能量的最有效机制之一。目前常用的金属耗能器基本上都采用钢材作成，也有采用铅材料的金属阻尼器。采用钢材的金属阻尼器加工性好、无毒害，从而得到人们的普遍青睐。钢阻尼器大多数由软钢或低屈服点钢加工，这是因为软钢或低屈服点钢具有延性好、性能稳定、屈服点低等特点。工程中常用的金属阻尼器有棒型阻尼器、加劲耗能装置、U型金属阻尼器和软钢剪切型阻尼器等。加劲耗能装置具有三角形、X型、菱形、蜂窝形等形式，大部分采用金属板的面外变形进行耗能的，少数单圆孔形和槽形的加劲耗能器采用面内变形耗能。这些金属阻尼器强度和刚度偶联程度高，一旦确定了强度，刚度也就随之而定了，在应用时，参数可选择的范围小。

(三)实用新型内容

本实用新型提出一种利用钢板面内耗能的金属阻尼器。阻尼器可由一块耗能钢板或者多块耗能钢板并行放置构成，耗能钢板上带有竖缝，将钢板划分为细长的条带，在阻尼器变形时，条带在面内弯曲，塑性在条带两端可充分发展，具有较长的塑性区，耗能能力强。耗能钢板垂直于竖缝的两侧设置夹板，便于与建筑结构的连接。本实用新型作为耗能元件安装在混凝土结构的连梁跨中或者剪力墙墙肢之间，构造形式简单紧凑，具有一定的初始刚度可以抵抗风荷载和小震作用。

本实用新型的利用钢板面内耗能的金属阻尼器，包括有带缝钢板1，预埋型钢2，L型夹板3，摩擦型高强螺栓4，高强抗拉螺栓5，内扣螺纹孔6，垫板7，夹板肋板8，带缝钢板1和L型夹板3用高强抗拉螺栓5连接，L型夹板3装备有夹板肋板8，预埋型钢2具有内扣螺纹孔6，L型夹板3和预埋型钢2通过摩擦型高强螺栓4连接，当多块带缝钢板1组装时，带缝钢板1之间需要用垫板7隔开。

依照本实用新型实施例所述，带缝钢板1带有一定长度、间距的开缝。

依照本实用新型实施例所述，带缝钢板1的开缝长度和间距可调。

依照本实用新型实施例所述，可并排安装多个带缝钢板1。

依照本实用新型实施例所述，多个带缝钢板1之间由垫板7隔开。

依照本实用新型实施例所述，L型夹板3具有多道夹板肋板8。

依照本实用新型实施例所述，预埋型钢2具有内扣螺纹孔6。

本实用新型解决其技术问题所采用的工作原理：

本实用新型安装在结构中具有相对变形的位置上，通过预埋型钢与结构相连，其他各部分通过螺栓或焊接相连。本实用新型在工作时，两端夹板随结构发生相对运动，带缝钢板变形，进入塑性以后开始耗散能量。

本实用新型具有以下优点：(1)地震作用下，带缝钢板阻尼器具有良好的延性，力学行为稳定，并能承受一定的轴力；(2)本实用新型的强度和刚度可以分别设计，通过改变钢板开缝的形状(间距、长度、数量和开缝的层数)可以设计出满足不同工程需求的阻尼器；(3)本实用新型的安装工艺只需要焊接或螺栓连接，并且制造简单，成本较低；(4)本实用新型的应用灵活，可设置在结构的层间、两片剪力墙之间或者连梁跨中位置。

(四)附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型实施例一的示意图。

图2是本实用新型实施例一的带缝钢板。

图3是本实用新型实施例一的预埋钢板。

图4是本实用新型实施例一的L型夹板及其肋板。

图5是本实用新型实施例一的垫板。

图6是本实用新型实施例二的示意图。

图中1.带缝钢板，2.预埋型钢，3.L型夹板，4.摩擦型高强螺栓，5.高强抗拉螺栓，6.内扣螺纹孔，7.垫板，8.L型夹板肋板。

(五)具体实施方式

实施例1

图1是本实施例的结构示意图。本实例主要应用于高层结构连梁或者应用于两片剪力墙之间。本实施例是由带缝钢板1，预埋型钢2，L型夹板3，摩擦型高强螺栓4，高强抗拉螺栓5，垫板7组成。其中预埋型钢有两副，分别置于阻尼器变形的两端，其型钢部分在制作混凝土连梁或剪力墙时预埋在混凝土中，并于混凝土中的钢筋焊接牢固，预埋型钢表面外露，上面有多个内扣螺纹孔6，用于与阻尼器的连接。阻尼器有四副L型夹板，安装在垂直于缝的带缝钢板两边，通过高强抗拉螺栓将带缝钢板压紧，与带缝钢板的接触面加工成凹槽形，较高的面压可保证足够的加持力，高强螺栓的预紧力也不易松弛。阻尼器的耗能部件可由多个带缝钢板组成，由垫板隔开，垫板与带缝钢板的接触面也加工成凹槽形。带缝钢板耗能部分较夹持部位稍薄，其上用线切割或激光切割等技术开出具有一定长度的缝隙，缝宽根据阻尼器强度、刚度的设计要求，从2毫米到10毫米变化。缝端一般要开直径稍大于缝宽的圆孔，防止线切割或者激光切割的起始点引起的初始缺陷。缝端距离带缝钢板变截面处保持一段距离，防止过多的截面变化引起的应力集中破坏。带缝钢板、垫板和L型夹板的接触表面做喷砂处理增强接触面的摩擦力。L型夹板具有多片肋板8，可有效防止阻尼器的面外变形。阻尼器组装完成后，通过预埋型钢的内扣螺纹孔由摩擦型高强螺栓连接到结构上。

图2是本实施例带缝钢板的示意图。通过调整开缝长度、缝隙之间的宽度以及钢板厚度从而实现不同的强度和刚度组合。

图3是本实施例的预埋型钢的示意图，预埋型钢由工字型型钢和连接钢板两部分焊接构成，工字形型钢埋到混凝土结构内，提供抗剪力，为了保证与混凝土部分的充分连接，一般混凝土内部钢筋也焊接到连接钢板与混凝土接触的表面上。连接钢板上开设有带有内扣螺纹的螺栓孔，用于与阻尼器的连接，浇筑混凝土时，螺纹孔应做好处理，防止混凝土流入。连接钢板应具有一定的厚度，保证面外刚度足够大，在阻尼器工作时钢板基本上没有变形。

图4是本实施例所采用的L型夹板及其肋板，L型夹板与肋板通过焊接连接，使L型具有足够的面外刚度，保证阻尼器不会整体面外失稳。

图5是本实施例所采用的垫板，用于分隔多片带缝钢板，垫板与带缝钢板的接触面加工成凹槽形。

实施例2

图6是本实施例的示意图。在实施例1的基础上减少了带缝钢板的数量。因为单片带缝钢板缺乏面外刚度，因此需要在L型夹板上设置足够的肋板，防止阻尼器面外变形。其余构造与实施例一相同。

Claims (7)

1.一种利用钢板面内变形耗能的金属阻尼器，包括有带缝钢板(1)，预埋型钢(2)，L型夹板(3)，摩擦型高强螺栓(4)，高强抗拉螺栓(5)，内扣螺纹孔(6)，垫板(7)，夹板肋板(8)，带缝钢板(1)和L型夹板(3)用高强抗拉螺栓(5)连接，L型夹板(3)装备有夹板肋板(8)，预埋型钢(2)具有内扣螺纹孔(6)，L型夹板(3)和预埋型钢(2)通过摩擦型高强螺栓(4)连接，当多块带缝钢板(1)组装时，带缝钢板(1)之间需要用垫板(7)隔开。 

2.根据权利要求1所述的金属阻尼器，其特征在于，带缝钢板(1)带有一定长度、间距的开缝。 

3.根据权利要求2所述的金属阻尼器，其特征在于，带缝钢板(1)的开缝长度和间距可调。 

4.根据权利要求3所述的金属阻尼器，其特征在于，可并排安装多个带缝钢板(1)。 

5.根据权利要求4所述的金属阻尼器，其特征在于，多个带缝钢板(1)之间由垫板(7)隔开。 

6.根据权利要求5所述的金属阻尼器，其特征在于，L型夹板(3)具有多道夹板肋板(8)。 

7.根据权利要求6所述的金属阻尼器，其特征在于，预埋型钢(2)具有内扣螺纹孔(6)。 

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