CN203891243U - 一种角位移型金属屈服耗能阻尼器 - Google Patents

Abstract

一种角位移型金属屈服耗能阻尼器，包括耗能体、上、下刚性连接板，耗能体为圆心角为90度的弧形，上、下刚性连接板外侧面夹角为90度，二者延长线交于耗能体圆心，耗能体包括平行设置的三块弧形剪切板和多块弯曲耗能腹板；每块弧形剪切板均为与耗能体同心的弧形，外侧的两块弧形剪切板一端与上刚性连接板固定连接，内侧的一块剪切板一端与下刚性连接板固定连接，另一端均自由设置；弯曲耗能腹板横穿弧形剪切钢板设置，两两一组沿位于外侧的弧形剪切板与位于内侧的弧形剪切板的重叠部分均匀分布，且同一组中的两块弯曲耗能腹板连线的延长线经过耗能体的圆心。其利用金属材料实现耗能，并利用其弯曲变形实现较大的变形量，易于加工，方便灵活。

Description

一种角位移型金属屈服耗能阻尼器

技术领域

本实用新型属于土木工程领域，涉及一种减震耗能构件，尤其是一种设置于梁柱节点处的耗能构件。

背景技术

目前，结构耗能减震技术在实际土木工程中的应用越来越广泛，金属阻尼器作为一种常用的减振结构，一般情况下，其是在线位移下起作用，如实用新型专利授权公告CN201485988U公布了一种剪切型金属弯曲耗能阻尼器，它是由两块连接钢板中间夹多块耗能金属板组成，在线位移下起作用，但是此类金属阻尼器并不适用于梁柱节点的加固和角位移型耗能减震。

申请公开号为CN101713226A的发明专利公布了一种梁柱节点加固弧形粘弹性阻尼器，其作为适用于梁柱节点耗能减震的阻尼器由摩擦阻尼器和粘弹性阻尼器构成，该实用新型所示的阻尼器呈弧形布置，能够适用于发生角位移型减震耗能，但是其耗能材料主要是由弹粘性材料(如橡胶)与薄钢板层交替叠合而成的复合材料，构造复杂，制作成本高，不适用于大规模推广使用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种角位移型金属屈服耗能阻尼器，适用于梁柱节点加固和耗能减震，可实现较大的变形量，且结构简单，安装方便。

为达到上述目的，本实用新型的解决方案是：

一种角位移型金属屈服耗能阻尼器，包括耗能体、设置于耗能体两端的上刚性连接板和下刚性连接板，所述耗能体为圆心角为90度的弧形，所述上刚性连接板和下刚性连接板外侧面夹角为90度，且二者的延长线交于所述耗能体的圆心，所述耗能体包括平行设置的三块弧形剪切板以及位于所述三块弧形剪切板之间并联设置的多块弯曲耗能腹板；

所述每块弧形剪切板均为与所述耗能体同心的弧形，其中，位于外侧的两块弧形剪切板一端与上刚性连接板固定连接，另一端自由设置，位于内侧的一块剪切板一端与所述下刚性连接板固定连接，另一端自由设置；

所述多块弯曲耗能腹板横穿所述三块弧形剪切钢板设置，两两一组沿所述位于外侧的弧形剪切板与位于内侧的弧形剪切板的重叠部分均匀分布，且位于同一组中的两块弯曲耗能腹板连线的延长线经过所述耗能体的圆心。

所述每组弯曲耗能腹板呈X形状，弯曲耗能腹板的厚度方向与所述弧形剪切板所受剪力方向一致。

所述耗能体的圆心重叠梁柱铰接点中心设置。

所述每块弧形剪切板弧长的取值范围为50～100厘米。

所述弧形剪切板为弧形剪切钢板。

所述弯曲耗能腹板的为弯曲耗能软钢腹板。

所述上刚性连接板为上连接钢板，所述下刚性连接板为下连接钢板。

由于采用上述方案，本实用新型的有益效果是：

1)可实现较大的变形量。本实用新型中，弧形剪切钢板受力方向与耗能腹板厚度方向一致，利用通过弯曲实现耗能能力的钢板作为耗能元件，当弧形剪切钢板受剪力作用时，利用钢板产生的弯曲变形—即耗能元件的弯曲变形，从而可在有限的高度内获得较大的变形量。

2)结构简单、可设计性强。本实用新型采用耗能能力强的金属板件作为耗能元件，加工简单，使用方便；同时本实用新型可以通过改变金属板数量，厚度，宽度和形状实现在较大范围内调整屈服力和屈服位移，满足各类结构的需求。

3)本实用新型所述的角位移型金属屈服耗能阻尼器由于剪切钢板为圆心角呈90°的弧形，焊接在上连接板和下连接板后阻尼器也为圆心角呈90°的弧形，因此可以直接安装在框架结构梁与柱下腋或/和上腋内实现框架结构梁柱节点的抗震加固和耗能减震，具有占用空间小和成本低的优点。

附图说明

图1为本实用新型中角位移型金属屈服耗能阻尼器一实施例的立体图；

图2为图1所示实施例的主视图；

图3为图1所示实施例的左视图；

图4为图1所示实施例的仰视图；

图5为图1所示实施例的右视图；

图6为本实用新型所述的角位移型金属屈服耗能阻尼器在一般框架结构节点的具体应用示意图；

图7为本实用新型所述的角位移型金属屈服耗能阻尼器在摇摆结构框架铰接点中的一种具体应用示意图；

图8为本实用新型所述的角位移型金属屈服耗能阻尼器在摇摆结构框架铰接点中另一种具体应用示意图；

附图标记：下连接钢板1、弯曲耗能软钢腹板2、弧形剪切钢板4、上连接钢板5、螺栓6、柱7、梁8。

具体实施方式

以下结合附图所示实施例对本实用新型作进一步的说明。

如图1至图5所示，一种角位移型金属屈服耗能阻尼器，包括耗能体、设置于耗能体两端的上刚性连接板和下刚性连接板，耗能体为圆心角为90度的弧形，上刚性连接板和下刚性连接板外侧面夹角也为90度，且二者的延长线交于耗能体的圆心，其中，耗能体包括平行设置的三块弧形剪切板以及多块弯曲耗能腹板，本实施例中，弧形剪切板选用钢材制成，为弧形剪切钢板4，弯曲耗能腹板采用软钢制成，为弯曲耗能软钢腹板2，上刚性连接板为上连接钢板5，下刚性连接板为下连接钢板1。

每块弧形剪切钢板4为与耗能体同心的弧形，单块的弧形剪切钢板4的对应圆心角小于90°，其中，位于外侧的两块弧形剪切板4一端与上连接钢板5牢固焊接连成一体，另一端自由设置，位于内侧的一块弧形剪切板4一端与下连接钢板1牢固焊接连成一体，另一端自由设置，且如图6至图8所示，一般的，使用时，由于梁柱夹角的变化不超过10°，故每块弧形剪切钢板4圆心角的取值不超过80度，且每块弧形剪切钢板4的弧长取值为50～100厘米。此外，由于本实用新型为对称结构，将装置转180度安装时，则变为外侧两块弧形剪切板4与下连接钢板1固定连接，内侧弧形剪切钢板4与上连接钢板5固定连接。

多块弯曲耗能软钢腹板2横穿三块弧形剪切钢板设置，本实施例中，每块弯曲耗能腹板2呈X形状，均垂直弧形剪切钢板4的方向设置，其在位于外侧剪切钢板与位于内侧剪切钢板的重叠部分均匀分布，且横向的位于同一位置上的两块弯曲耗能软钢腹板2连线的延长线经过剪切钢板弧线的圆心。

如图2中箭头方向所示，弯曲耗能软钢腹板2的厚度方向与剪切钢板所受剪力方向一致，均为圆周切向，这样作用于弯曲耗能软钢腹板2上的剪力没有分量，为最大值，使得弯曲耗能软钢腹板2的变形最大，从而弯曲耗能软钢腹板2的变形能力和耗能能力达到最佳。

弧形剪切钢板4之间所设置的弯曲耗能软钢腹板2数量可根据实际需要进行选择，只要相邻的弯曲耗能软钢腹板2之间最小间距满足焊接施工的便利性即可。

以下结合本实用新型的具体应用进一步说明。

(一)在普通框架结构中用于节点的抗震加固和耗能减震。

图6所示为本实用新型阻尼器在框架结构中梁柱节点的一种应用情况，在梁柱节点的上腋都安装此阻尼器(图6)，或者在框架节点的下腋或上下腋都安装此阻尼器(如图7-8)，阻尼器的上连接钢板5通过螺栓与柱7连接，下连接钢板1通过螺栓与梁8连接，通常为了实现这种螺栓连接，应该先在梁8和柱7相应位置预留预埋件；如果此阻尼器用于钢框架结构，可以直接将连接钢板焊接与钢框架的梁柱上。

当地震或振动发生时，结构摆动，梁柱之间的夹角(原为90°)就会发生变化，压缩或拉伸本实用新型装置，使得弯曲耗能软钢腹板2发生变形，从而耗散地震能量，减小地震作用。

(二)在摇摆结构铰接点中的耗能应用。

本实用新型所示的角位移型金属屈服耗能阻尼器安装在摇摆结构的铰接点处，梁柱转动的中心在梁柱节点的中心，此时可以利用本实用新型所示的阻尼器易于加工的特点，将耗能体的圆心角设计在梁柱节点的中心，以获得更好的耗能效果。

如图7～8所示，当在下腋安装本实用新型所示的阻尼器时，阻尼器形成一个以节点中心为圆心的半圆，当在上腋和下腋都安装此阻尼器时，阻尼器形成一个以节点中心为圆心的整圆，而且三块弧形剪切钢板4所夹的弯曲耗能软钢腹板2在同一位置的延长线应该通过梁柱铰接中心，其他连接与实施例一中一样，都与剪切钢板焊接连接。阻尼器与梁柱的连接方式也是通过螺栓与梁柱中预埋件进行连接。

本实用新型所示的角位移型金属屈服耗能阻尼器，整体呈圆弧形状外形设置，所采用的核心金属耗能元件为多块通过弯曲实现耗能能力的软钢腹板并联而成，这些呈X形状的弯曲耗能软钢腹板2被布置在三块弧形剪切钢板4之间，且每一块弯曲耗能软钢腹板2的两端都与弧形剪切钢板4垂直连接，厚度方向与弧形剪切钢板4所受力的方向一致，利用软钢等具有良好的塑性变形能力强的金属材料实现耗能，并利用其弯曲变形实现较大的变形量，其结构新颖合理，易于加工，实用方便灵活，适用性强，特别适用于半刚性梁柱节点或摇摆结构铰接点等发生转动而需要耗能减震的建筑结构中，能够提高建筑结构的抗震性能。

上述对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用本实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于上述实施例，本领域技术人员根据本使用新型的揭示，不脱离本实用新型范畴所做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种角位移型金属屈服耗能阻尼器，包括耗能体、设置于耗能体两端的上刚性连接板和下刚性连接板，所述耗能体为圆心角为90度的弧形，所述上刚性连接板和下刚性连接板外侧面夹角为90度，且二者的延长线交于所述耗能体的圆心，其特征在于：所述耗能体包括平行设置的三块弧形剪切板以及位于所述三块弧形剪切板之间并联设置的多块弯曲耗能腹板；

所述每块弧形剪切板均为与所述耗能体同心的弧形，其中，位于外侧的两块弧形剪切板一端与上刚性连接板固定连接，另一端自由设置，位于内侧的一块剪切板一端与所述下刚性连接板固定连接，另一端自由设置；

所述多块弯曲耗能腹板横穿所述三块弧形剪切钢板设置，两两一组沿所述位于外侧的弧形剪切板与位于内侧的弧形剪切板的重叠部分均匀分布，且位于同一组中的两块弯曲耗能腹板连线的延长线经过所述耗能体的圆心。

2.根据权利要求1所述的角位移型金属屈服耗能阻尼器，其特征在于：所述每组弯曲耗能腹板呈X形状，弯曲耗能腹板的厚度方向与所述弧形剪切板所受剪力方向一致。

3.根据权利要求1所述的角位移型金属屈服耗能阻尼器，其特征在于：所述耗能体的圆心重叠梁柱铰接点中心设置。

4.根据权利要求1所述的角位移型金属屈服耗能阻尼器，其特征在于：所述每块弧形剪切板圆心角的取值不超过80度。

5.根据权利要求1所述的角位移型金属屈服耗能阻尼器，其特征在于：所述每块弧形剪切板弧长的取值范围为50～100厘米。

6.根据权利要求1、4至5任一项所述的角位移型金属屈服耗能阻尼器，其特征在于：所述弧形剪切板为弧形剪切钢板。

7.根据权利要求1或2所述的角位移型金属屈服耗能阻尼器，其特征在于：所述弯曲耗能腹板为弯曲耗能软钢腹板。

8.根据权利要求1所述的角位移型金属屈服耗能阻尼器，其特征在于：所述上刚性连接板为上连接钢板，所述下刚性连接板为下连接钢板。