CN205421589U - 一种三折线外形面内弯曲屈服型消能器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种三折线外形面内弯曲屈服型消能器，消能器包括顶板、耗能钢板、底板以及连接板，耗能钢板设置于所述顶板和所述底板之间，连接板设置于所述底板的下底面上；耗能钢板由多肢具有三折线外形的钢立柱面内设置组成。本实用新型提供的三折线外形面内弯曲屈服型消能器，能够在小震作用时提供足够的初始刚度，在大震作用时消耗地震输入的能量，而且耗能钢板采用三折线外形过渡，引起应力重分布，有效地改善了面内屈服型消能器的应力集中，实现多点屈服，提高其塑性变形能力和低周疲劳性能。本实用新型应用前景广泛，既可以应用于新建建筑，又可以应用于既有建筑的加固改造。
Description
技术领域
本实用新型属于工程结构的消能减震与振动控制技术，涉及一种三折线外形面内弯曲屈服型消能器。
背景技术
传统的抗震设计是通过增强结构本身的抗震性能来抵御地震作用，即利用结构本身来储存和消耗地震能量，以满足结构抗震设防目标：小震不坏、中震可修、大震不倒。但这种抗震方式缺乏自我调节能力，在不确定的地震作用下，很可能不满足结构安全性的要求。随着建筑结构抗震技术的发展及对抗震机理的深入分析，消能减震成为建筑结构抗震领域的一个发展趋势。
金属消能器属于一种被动控制的消能减震装置，具有“耗能原理明确、构造形式简单、工作性能长期稳定、耗能能力优良”的特点，因此逐步得到国内外学者的广泛关注。
金属消能器按耗能机理一般分为：轴向屈服耗能型、弯曲屈服耗能型、剪切屈服耗能型和扭转屈服耗能型。采用面外受力方式的金属消能器，初始刚度较小，承载能力较低，需要多块钢板间隔层叠放置以提高其力学性能。采用面内受力方式的金属消能器则可以大幅提高钢板的初始刚度和承载力，但面内受力方式的金属消能器容易形成应力集中，影响其塑性变形能力和低周疲劳性能。
实用新型内容
本实用新型目的在于提供一种三折线外形面内弯曲屈服型消能器，解决现有技术中采用面内受力方式的金属消能器容易形成应力集中，影响其塑性变形能力和低周疲劳性能的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供的技术方案如下：
本实用新型提供了一种三折线外形面内弯曲屈服型消能器，包括顶板、耗能钢板、底板以及连接板，所述耗能钢板设置于所述顶板和所述底板之间，所述连接板设置于所述底板的下底面上；所述耗能钢板由多肢竖具有三折线外形的钢立柱面内设置组成。
优选的，所述耗能钢板的材料为低屈服点钢，采用对接熔透焊与顶板、底板连接。
优选的，所述连接板与所述底板的下底面采用焊接连接。
优选的，所述耗能钢板的尺寸参数根据工程需要和减震要求确定，顶板、底板、连接板的尺寸参数需根据受力计算和构造要求确定。
优选的，所述耗能钢板根据减震需求采用单片设置、双片面外间隔平行设置或多片面外间隔平行设置。
优选的，所述三折线外形面内弯曲屈服型消能器，还包括边缘梁、边缘柱和支撑。
优选的，所述连接板与所述支撑、所述顶板与所述边缘梁均通过高强螺栓连接。
优选的，所述支撑可采用角钢、工字型钢或槽钢。
与现有技术相比，本实用新型的优势在于：
本实用新型提供的三折线外形面内弯曲屈服型消能器采用面内受力方式，能够在小震作用时提供足够的初始刚度，在大震作用时消耗地震输入的能量，保护主体结构；其次，耗能钢板采用三折线外形过渡，引起应力重分布，有效地改善了面内屈服型消能器应力集中的现象，实现了多点屈服，提高其塑性变形能力和低周疲劳性能；同时，消能器与建筑结构均采用高强螺栓连接，便于装置的安装、拆卸、维修与震后更换；最后，本实用新型通过合理的参数设计，耗能性能优良，且具有良好的经济性能，既可以应用于新建建筑，又可以应用于既有建筑的加固改造，适用范围广泛。
本实用新型提供的三折线外形面内弯曲屈服型消能器为非承重构件，不能够承担建筑结构的重量，在消能器安装后不改变建筑主体结构的竖向受力体系。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的一种三折线外形面内弯曲屈服型消能器的组成构件图；
图2为本实用新型实施例提供的一种三折线外形面内弯曲屈服型消能器的正视结构示意图；
图3为图2的剖面示意图；
图4为本实用新型实施例提供的一种三折线外形面内弯曲屈服型消能器的安装示意图；
图5为本实用新型实施例提供的一种三折线外形面内弯曲屈服型消能器往复加载的滞回曲线图。
图中：
1：顶板；2：耗能钢板；3：底板；4：连接板；5：边缘梁；6：边缘柱；7：支撑。
具体实施方式
以下结合附图和具体实例对本实用新型提出的一种三折线外形面内弯曲屈服型消能器作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施的目的。
如图1-4所示，为本实用新型提供的一种三折线外形面内弯曲屈服型消能器，包括顶板1、耗能钢板2、底板3以及连接板4，所述耗能钢板2设置于所述顶板1和所述底板3之间，其分别垂直连接于所述顶板1的下底面和所述底板3的上表面之间；所述连接板4设置于所述底板3的下底面上；所述耗能钢板2至少为一片，每片所述耗能钢板均由多肢具有三折线外形的钢立柱面内设置；其中，每肢钢立柱都分别与所述顶板1的下底面和所述底板3的上表面通过对接熔透焊连接。耗能钢板2采用三折线外形设计，可以引起应力重分布，有效地改善耗能钢板的应力集中，实现多点屈服，提高其塑性变形能力和低周疲劳性能。
优选的，所述耗能钢板2的材料为低屈服点钢，采用对接熔透焊与顶板1、底板3连接。
优选的，所述连接板4与所述底板3的下底面采用焊接连接。
优选的，所述耗能钢板2的尺寸参数根据工程需要和减震要求具体确定，顶板1、底板3、连接板4的尺寸参数需根据受力计算和构造要求具体确定。
如图3所示，本领域技术人员可以想到的是，所述耗能钢板2可以根据减震需求进行设置，其并不局限于设置单片，也可以采用双片面外间隔平行设置，也可采用多片面外间隔平行设置。通过多片耗能钢板2并排相邻设置，可以有效的解决当所需的三折线外形钢立柱过多时，设计成一片耗能钢板2时，耗能钢板2长度过长的问题，其片数可根据工程实际需要设计。
在本实施例中，所述三折线外形面内弯曲屈服型消能器还包括边缘梁5、边缘柱6和支撑7，所述连接板4与所述支撑7、所述顶板1与所述边缘梁5均通过高强螺栓连接，方便装置的安装、拆卸，维修与震后更换。
优选的，所述支撑7可采用角钢、工字型钢、槽钢等型钢。
一种三折线外形面内弯曲屈服型消能器的制造方法，包括如下步骤：
(1)根据工程需要的性能参数(包括耗能钢板2的屈服位移、弹性刚度、屈服力等)设计出耗能钢板2的尺寸参数；
(2)根据工程设定的极限位移设计出顶板1、底板3、连接板4的尺寸参数以及高强螺栓的参数；
(3)采用对接熔透焊连接所述顶板1、所述耗能钢板2、所述底板3；
(4)采用焊接连接所述底板3和所述连接板4；
(5)采用高强螺栓连接所述顶板1与所述边缘梁5、所述底板4与所述支撑7，完成三折线外形面内弯曲屈服型消能器的制造。
在整个焊接过程中，不应在耗能钢板2位置进行焊接起弧或落弧等不规范的加工工艺，以免局部热应力对屈服段性能产生不利影响。同时应注意防火、防腐处理。
当发生地震作用时，结构发生层间位移导致耗能钢板2发生面内弯曲变形，当位移大于其屈服位移时消能器开始屈服耗能，消耗地震输入的能量，从而保护主体结构免遭破坏。
本实用新型提供的一种三折线外形面内弯曲屈服型消能器，采用面内受力方式，能够在小震作用时提供足够的初始刚度，在大震作用时消耗地震输入的能量，保护主体结构；而且，耗能钢板2采用三折线外形过渡，引起应力重分布，有效地改善了面内屈服型消能器应力集中的现象，实现了多点屈服，提高其塑性变形能力和低周疲劳性能；同时，消能器与建筑结构均采用高强螺栓连接，便于装置的安装、拆卸、维修与震后更换。最后，本实用新型通过合理的参数设计，耗能性能优良，且具有良好的经济性能，既可以应用于新建建筑，又可以应用于既有建筑的加固改造，适用范围广泛。
上述描述仅是对本实用新型较佳实施例的描述，并非对本实用新型范围的任何限定，本实用新型领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。
Claims (7)
1.一种三折线外形面内弯曲屈服型消能器，其特征在于，包括顶板(1)、耗能钢板(2)、底板(3)以及连接板(4)，所述耗能钢板(2)设置于所述顶板(1)和所述底板(3)之间，所述连接板(4)设置于所述底板(3)的下底面上；所述耗能钢板(2)由多肢具有三折线外形的钢立柱面内设置组成。
2.根据权利要求1所述的三折线外形面内弯曲屈服型消能器，其特征在于，所述耗能钢板(2)的材料为低屈服点钢，采用对接熔透焊与顶板(1)、底板(3)连接。
3.根据权利要求1所述的三折线外形面内弯曲屈服型消能器，其特征在于，所述连接板(4)与所述底板(3)的下底面采用焊接连接。
4.根据权利要求1所述的三折线外形面内弯曲屈服型消能器，其特征在于，耗能钢板(2)的尺寸参数根据工程需要和减震要求确定，顶板(1)、底板(3)、连接板(4)的尺寸参数需根据受力计算和构造要求确定。
5.根据权利要求1所述的三折线外形面内弯曲屈服型消能器，其特征在于，所述耗能钢板(2)根据减震需求采用单片设置、双片面外间隔平行设置或多片面外间隔平行设置。
6.根据权利要求1所述的三折线外形面内弯曲屈服型消能器，其特征在于，还包括边缘梁(5)、边缘柱(6)和支撑(7)。
7.根据权利要求6所述的三折线外形面内弯曲屈服型消能器，其特征在于，所述连接板(4)与所述支撑(7)、所述顶板(1)与所述边缘梁(5)均通过高强螺栓连接。
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