CN204590302U - 一种金属剪切型阻尼器 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示一种金属剪切型阻尼器，所述金属剪切型阻尼器包括：第一连接板、与所述第一连接板间隔设置的第二连接板；剪切板，连接于所述第一连接板和所述第二连接板之间；第一翼缘和第二翼缘，连接于所述第一连接板和所述第二连接板之间，且分别连接于所述剪切板的横向两端；两个侧面约束部件，分别设置于所述剪切板的前后两侧，且与所述第一连接板、第二连接板、第一翼缘、第二翼缘相连接，将所述剪切板夹于中间；其中，所述剪切板的高宽比为0.5～3。本实用新型具有改善金属剪切型阻尼器性能、加工工艺要求相对简单、采用较厚以及大高宽比的剪切板等优势及特点，具有很好的推广和应用前景。

Description

一种金属剪切型阻尼器

技术领域

本实用新型涉建筑结构抗震防灾技术领域，特别涉及一种大高宽比金属剪切型阻尼器。

背景技术

金属阻尼器在地震作用时先于建筑结构进入塑性耗散能量，其构造简单，力学模型明确，性能稳定。金属阻尼器既可以配合隔震支座或者隔震系统，作为其中的耗能单元，又可以单独用于建筑结构中作为耗能装置，提供附加阻尼和刚度，因此具有广泛的应用前景。

由于金属在进入塑性状态后具有良好的滞回特性，并在弹塑性滞回变形过程中吸收大量能量，因此被广泛用来制造各种不同类型和构造的耗能减震器。金属剪切型阻尼器就是其中的一个典型。

目前金属剪切型阻尼器中，较多采用的是在金属剪切板两侧侧面焊接加劲肋，作为约束部件，约束金属剪切板，以提高金属剪切板的屈曲承载力，从而避免其在正常工作时发生面外屈曲。然而，在阻尼器屈服承载力需求较小的情况下，即使采用低屈服点钢，仍需采用较薄的金属剪切板。由于金属剪切板较薄，而又必须在其两侧侧面焊接加劲肋，因此焊接造成的热影响(残余应力和焊接变形)必然相对金属剪切型阻尼器上其他较厚板件(例如上下连接板、翼缘等)来说更为明显，因此也使金属阻尼器更容易发生疲劳破坏。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种金属剪切型阻尼器。该金属剪切型阻尼器通过不改变金属剪切板高度的情况下，减小宽度来增大金属剪切板的高宽比，使弯曲变形的比例增大，进而增大金属剪切型阻尼器的屈服位移。并且增加金属剪切板的厚度，降低大量焊缝对其性能的影响。

根据本实用新型的一个方面提供一种金属剪切型阻尼器，其特征在于，包括：第一连接板、与所述第一连接板间隔设置的第二连接板；剪切板，连接于所述第一连接板和所述第二连接板之间；第一翼缘和第二翼缘，连接于所述第一连接板和所述第二连接板之间，且分别连接于所述剪切板的横向两端；两个侧面约束部件，分别设置于所述剪切板的前后两侧，且与所述第一连接板、第二连接板、第一翼缘、第二翼缘相连接，将所述剪切板夹于中间；其中，所述剪切板的高宽比为0.5～3。

优选地，所述侧面约束部件由多根垂直连接所述剪切板的加劲肋构成。

优选地，所述多根加劲肋为同侧交叉的布置方式，所述多根加劲肋分别连接所述第一连接板、第二连接板、第一翼缘以及第二翼缘。

优选地，所述多根加劲肋之间相互垂直连接。

优选地，所述多根加劲肋为同侧平行的布置方式。

优选地，位于所述剪切板同侧的所述多根加劲肋连接所述第一翼缘和所述第二翼缘，且与所述第一连接板或所述第二连接板平行。

优选地，位于所述剪切板同侧的所述多根加劲肋连接所述第一连接板和所述第二连接板，且与所述第一翼缘或所述第二翼缘平行。

优选地，所述剪切板的厚度为10～60mm。

优选地，所述加劲肋上还设有通孔，所述通孔位于所述剪切板与所述第一连接板和所述第二连接板的连接位置和/或所述剪切板与所述第一翼缘和所述第二翼缘的连接位置。

优选地，所述通孔为1/4圆孔或者1/4椭圆孔。

优选地，所述第一连接板与所述第二连接板相互平行，所述第一翼缘与所述第二翼缘平行，所述剪切板垂直所述第一连接板、第二连接板、第一翼缘以及第二翼缘。

相比于现有技术，本实用新型实施例提供的金属剪切型阻尼器至少具有如下有益效果：

1)通过增大金属剪切板的高宽比，使弯曲变形的比例增大，进而增大金属剪切型阻尼器的屈服位移；

2)通过采用较厚的金属剪切板，可降低大量焊接对阻尼器性能的不利影响，从而改善阻尼器性能和稳定性；

3)通过采用较厚的翼缘，保证了阻尼器的抗弯刚度，使其仍以剪切变形为主，屈服位移要求得到满足；

4)通过在加劲肋上剪切板与第一连接板和第二连接板的连接位置和/或剪切板与第一翼缘和第二翼缘连接位置开设1/4圆孔或者1/4椭圆孔，提高阻尼器的疲劳性能。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本实用新型的第一实施例的金属剪切型阻尼器的主视图；

图2为图1中A-A处的纵截面结构示意图；

图3为图1中B-B处的横截面结构示意图；

图4为本实用新型的第二实施例的金属剪切型阻尼器的主视图；

图5为图4中A-A处的纵截面结构示意图；

图6为图4中B-B处的横截面结构示意图；

图7为本实用新型的第三实施例的金属剪切型阻尼器的主视图；

图8为图7中A-A处的纵截面结构示意图；

图9为图7中B-B处的横截面结构示意图；

图10为本实用新型的第四实施例的金属剪切型阻尼器的纵截面结构示意图；以及

图11为本实用新型的第四实施例的金属剪切型阻尼器的横截面结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的技术内容进行进一步地说明。本文中定义的“纵向”为金属剪切型阻尼器的长度方向(前后方向)，也即图示中的Y轴方向，“横向”为金属剪切型阻尼器的宽度方向(左右方向)，也即图示中的X轴方向，“竖直”为金属剪切型阻尼器的高度方向(上下方向)，也即图示中的Z轴方向。

本实用新型中的上方/上、下方/下、竖直、水平等对方向或位置的描述是以附图为例进行的说明，但根据需要也可以做出改变，所做改变均包含在本实用新型保护范围内。此外，术语第一、第二等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

第一实施例

请参见图1至图3，其分别示出了本实用新型的第一实施例的金属剪切型阻尼器的主视图、纵截面结构示意图以及横截面结构示意图。在本实用新型的优选实施例中，金属剪切型阻尼器包括：第一连接板1、第二连接板2、剪切板3、第一翼缘4、第二翼缘5以及两个侧面约束部件6和6’。

第二连接板2相对第一连接板1沿竖直方向间隔设置。在图1所示实施例中，第一连接板1位于第二连接板2的正上方。优选地，第一连接板1和第二连接板2均为钢板，第一连接板1和第二连接板2的横截面均为矩形，且第一连接板1与第二连接板2的横截面面积相等。第一连接板1与第二连接板2相互平行。

剪切板3连接于第一连接板1和第二连接板2之间。优选地，剪切板3与第一连接板1以及第二连接板2相垂直。剪切板3与第一连接板1和第二连接板2之间通过角焊缝的方式相连接。

剪切板3由低屈服点钢LY100、低屈服点钢LY160、低屈服点钢LY225或低碳钢Q235等材料中的任一种制成。剪切板3可以是一块矩形钢板，也可以是一块中心开竖缝的钢板，或者是一块I型钢板。

剪切板3的高宽比为0.5～3。所述高宽比是指图1中所示的剪切板3沿Z轴方向的高度与沿X轴方向的宽度。优选地，剪切板3的高宽比为0.5～1.5。可以理解的是，实际的使用过程中，通常也会选取剪切板3的高宽比超过0.5～1.5的金属剪切型阻尼器，例如经常会使用剪切板3的高宽比为2的金属剪切型阻尼器，但一般剪切板3的高宽比的最大值不超过3。本实用新型的金属剪切型阻尼器的剪切板3的高宽比大于现有技术中金属剪切型阻尼器的剪切板的高宽比(现有技术中剪切板的高宽比的最大值被限制在1.5左右)，使金属剪切型阻尼器可弯曲变形的比例增大，进而增大金属剪切型阻尼器的屈服位移。本实用新型的金属剪切型阻尼器增大剪切板3的高宽比的方式是在不改变剪切板3高度的情况下，减小剪切板3的宽度来实现的。

剪切板3的厚度(沿Y轴方向)是根据实际设计公式，由设计需求决定，本实用新型的剪切板3的厚度为现有技术中的金属剪切型阻尼器的剪切板厚度的1.5～2倍左右，优选地，剪切板3的厚度为10～60mm。本实用新型的金属剪切型阻尼器通过增加剪切板3的厚度，来降低焊缝对金属剪切型阻尼器的性能的影响，进一步改善阻尼器性能和稳定性。尤其是当屈服承载力的需求较小时，其相对于现有技术中的金属剪切型阻尼器的优势将更为明显。

第一翼缘4和第二翼缘5连接于第一连接板1和第二连接板2之间，且分别连接于剪切板3的横向两端。如图1所示，第一翼缘4和第二翼缘5连接于剪切板3沿X轴方向的两端。优选地，第一翼缘4与第二翼缘5相平行，且第一翼缘4和第二翼缘5与剪切板3、第一连接板1、第二连接板2之间均为垂直连接。第一翼缘4和第二翼缘5与剪切板3、第一连接板1、第二连接板2之间均通过角焊缝的方式相连接。

如图1所示，第一翼缘4和第二翼缘5沿X轴方向的厚度以及沿Y轴方向的宽度是根据设计屈服位移的需求而定的。其中，本实用新型的金属剪切型阻尼器的第一翼缘4和第二翼缘5的厚度大于现有技术中金属剪切型阻尼器的翼缘厚度，一般为30mm左右，第一翼缘4和第二翼缘5的厚度相比现有技术中金属剪切型阻尼器翼缘厚度增加了30％～50％。优选地，常使用第一翼缘4和第二翼缘5的厚度为40～50mm。本实用新型通过增加第一翼缘4和第二翼缘5的厚度，以提高其抗弯刚度，降低弯曲变形的贡献和比例，使金属剪切型阻尼器仍以剪切变形为主，尤其针对某些情况下屈服位移需求较小，该金属剪切型阻尼器具有更好的使用效果。

两个侧面约束部件6和6’分别设置于剪切板3的前后两侧，且与第一连接板1、第二连接板2、第一翼缘4、第二翼缘5相连接，将剪切板3夹紧于中间。侧面约束部件6和侧面约束部件6’的结构相同，并沿剪切板3前后对称。侧面约束部件6和6’由多根垂直连接剪切板3的加劲肋构成。多根加劲肋与剪切板3之间通过角焊缝的方式相连接。优选地，加劲肋由低碳钢Q235或低碳钢Q345等材料中的任一种制成。

在图1所示的优选例中，侧面约束部件6的多根加劲肋为同侧交叉的布置方式。具体地，侧面约束部件6包括第一加劲肋61以及第二加劲肋62。侧面约束部件6’包括第一加劲肋61’以及第二加劲肋62’。图1中仅示出了侧面约束部件6。由于侧面约束部件6和侧面约束部件6’的结构相同，并沿剪切板3前后对称，因此下面仅以侧面约束部件6为例进行说明。

第一加劲肋61的两端连接第一翼缘4和第二翼缘5，优选地，第一加劲肋61平行于第一连接板1和第二连接板2、垂直连接第一翼缘4和第二翼缘5，且第一加劲肋61的两端与第一翼缘4和第二翼缘5之间通过角焊缝的方式相连接。第二加劲肋62的两端连接第一连接板1和第二连接板2，优选地，第二加劲肋62平行于第一翼缘4和第二翼缘5、垂直连接第一连接板1和第二连接板2，且第二加劲肋62的两端与第一连接板1和第二连接板2之间通过角焊缝的方式相连接。第一加劲肋61和第二加劲肋62之间相交。优选地，第一加劲肋61与第二加劲肋62之间为垂直连接，且第一加劲肋61与第二加劲肋62之间通过角焊缝的方式相连接。

在图1所示的实施例中，侧面约束部件6由两根第一加劲肋61以及一根第二加劲肋62组成类似双十字形，而本领域技术人员理解，第一加劲肋61和第二加劲肋62的数量是可以变化的，例如，在一个变化例中，侧面约束部件6可以由两根第一加劲肋61和两根第二加劲肋62组成井字形，这些变化例均可予以实现，在此不予赘述。

在本实用新型的优选实施例中，加劲肋上还设有通孔63。通孔63位于剪切板3与第一连接板1和第二连接板2的连接位置以及剪切板3与第一翼缘4和第二翼缘5的连接位置。具体来说，如图2所示，第二加劲肋62上的通孔63设于剪切板3与第一连接板1和第二连接板2的连接位置；如图3所示，第一加劲肋61上的通孔63设于剪切板3与第一翼缘4和第二翼缘5的连接位置。通孔63为1/4圆孔或者1/4椭圆孔。通孔63所在位置，第一加劲肋61和第二加劲肋62与剪切板3、第一翼缘4、第二翼缘5、第一连接板1、第二连接板2不发生连接。通孔63的设置可以提高金属剪切型阻尼器的疲劳性能。在图3的优选实施例中，第一加劲肋61上与第二加劲肋62的连接位置也可以开设通孔63。

在上述第一实施例中，侧面约束部件6的多根加劲肋采用了同侧交叉的布置方式。而在其他实施例中，侧面约束部件6的多根加劲肋也可以采用同侧平行的布置方式，请参见下述第二实施例以及第三实施例。

第二实施例

请一并参见图4至图6，其分别示出了本实用新型的第二实施例的金属剪切型阻尼器的主视图、纵截面结构示意图以及横截面结构示意图。与上述第一实施例不同的是，侧面约束部件6仅由多根第一加劲肋61构成，多根第一加劲肋61相互平行，且与第一连接板1和第二连接板2平行。在图4所示的实施例中，侧面约束部件6由两根第一加劲肋61组成。每根第一加劲肋61上的剪切板3与第一翼缘4和第二翼缘5的连接位置均设有通孔63。

第三实施例

请一并参见图7至图9，其分别示出了本实用新型的第三实施例的金属剪切型阻尼器的主视图、纵截面结构示意图以及横截面结构示意图。与上述第二实施例不同的是，侧面约束部件6仅由多根第二加劲肋62构成，多根第二加劲肋62相互平行，且与第一翼缘4和第二翼缘5平行。在图7所示的实施例中，侧面约束部件6由两根第二加劲肋62组成。每根第二加劲肋62上剪切板3与第一连接板1和第二连接板2的连接位置均设有通孔63。

第四实施例

请一并参见图10和图11，其分别示出了本实用新型的第四实施例的金属剪切型阻尼器的纵截面结构示意图以及横截面结构示意图。与上述实施例不同的是，侧面约束部件6和侧面约束部件6’的结构不相同。在图10和图11所示的实施例中，侧面约束部件6仅由两根第一加劲肋61构成；侧面约束部件6’仅由两根第二加劲肋62’构成。而本领域技术人员理解，在一些变化例中，侧面约束部件6和6’的结构是可以进行多种组合变化的。例如，侧面约束部件6的多根加劲肋为同侧交叉的布置方式，即包括了第一加劲肋61和第二加劲肋62；而侧面约束部件6’的多根加劲肋采用同侧平行的布置方式，即仅包括第一加劲肋61’或者第二加劲肋62’。又例如，侧面约束部件6和6’的多根加劲肋均为同侧交叉的布置方式，但侧面约束部件6可以是如图1所示的由两根第一加劲肋61和一根第二加劲肋62形成双十字形；而侧面约束部件6’由两根第一加劲肋61’和两根第二加劲肋62’形成井字形。这些变化例均可予以实现，在此不予赘述。

综上所述，结合上述图1至图11所示的实施例，本领域技术人员理解，本实用新型的金属剪切型阻尼器通过增大金属剪切板的高宽比，使弯曲变形的比例增大，进而增大金属剪切型阻尼器的屈服位移；增加金属剪切板的厚度，降低大量焊缝对其性能的影响，从而改善阻尼器性能和稳定性；通过采用较厚的翼缘，保证了阻尼器的抗弯刚度，使其仍以剪切变形为主，屈服位移要求得到满足；通过在加劲肋上剪切板与第一连接板和第二连接板的连接位置和/或剪切板与第一翼缘和第二翼缘连接位置开设1/4圆孔或者1/4椭圆孔，提高阻尼器的疲劳性能。

本实用新型已以优选实施例揭示如上，然而其并非用以限定本实用新型。本实用新型所属技术领域的技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作各种的更动与修改。因此，本实用新型的保护范围当视权利要求书所界定的范围为准。

Claims (11)

1.一种金属剪切型阻尼器，其特征在于，包括：

第一连接板、与所述第一连接板间隔设置的第二连接板；

剪切板，连接于所述第一连接板和所述第二连接板之间；

第一翼缘和第二翼缘，连接于所述第一连接板和所述第二连接板之间，且分别连接于所述剪切板的横向两端；

两个侧面约束部件，分别设置于所述剪切板的前后两侧，且与所述第一连接板、第二连接板、第一翼缘、第二翼缘相连接，将所述剪切板夹于中间；

其中，所述剪切板的高宽比为0.5～3。

2.根据权利要求1所述的金属剪切型阻尼器，其特征在于，所述侧面约束部件由多根垂直连接所述剪切板的加劲肋构成。

3.根据权利要求2所述的金属剪切型阻尼器，其特征在于，所述多根加劲肋为同侧交叉的布置方式，所述多根加劲肋分别连接所述第一连接板、第二连接板、第一翼缘以及第二翼缘。

4.根据权利要求3所述的金属剪切型阻尼器，其特征在于，所述多根加劲肋之间相互垂直连接。

5.根据权利要求2所述的金属剪切型阻尼器，其特征在于，所述多根加劲肋为同侧平行的布置方式。

6.根据权利要求5所述的金属剪切型阻尼器，其特征在于，位于所述剪切板同侧的所述多根加劲肋连接所述第一翼缘和所述第二翼缘，且与所述第一连接板或所述第二连接板平行。

7.根据权利要求5所述的金属剪切型阻尼器，其特征在于，位于所述剪切板同侧的所述多根加劲肋连接所述第一连接板和所述第二连接板，且与所述第一翼缘或所述第二翼缘平行。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的金属剪切型阻尼器，其特征在于，所述剪切板的厚度为10～60mm。

9.根据权利要求2至7中任一项所述的金属剪切型阻尼器，其特征在于，所述加劲肋上还设有通孔，所述通孔位于所述剪切板与所述第一连接板和所述第二连接板的连接位置和/或所述剪切板与所述第一翼缘和所述第二翼缘的连接位置。

10.根据权利要求9所述的金属剪切型阻尼器，其特征在于，所述通孔为1/4圆孔或者1/4椭圆孔。

11.根据权利要求1至7中任一项所述的金属剪切型阻尼器，其特征在于，所述第一连接板与所述第二连接板相互平行，所述第一翼缘与所述第二翼缘平行，所述剪切板垂直所述第一连接板、第二连接板、第一翼缘以及第二翼缘。