CN207620142U - 一种分阶段屈服型波形钢板软钢阻尼器 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于土木工程抗震与减灾领域，涉及一种分阶段屈服型波形钢板软钢阻尼器，其内层波形软钢耗能钢板的上下两端分别连接在内部钢板上连接板和内部钢板下连接板上，外层波形软钢耗能钢板的上下两端分别连接在外部钢板上连接板和外部钢板下连接板上并将由内层波形软钢耗能钢板、内部钢板上连接板和内部钢板下连接板连接成的整体包裹在内；在外部钢板上连接板的下部和内部钢板上连接板上部之间以及在外部钢板下连接板的上部和内部钢板上连接板下部分别设有传力弹簧；在竖向力作用下，运用内外两层波形钢板拉伸压缩并通过弹簧传力，来实现阻尼器分阶段消能减震的目的，克服传统阻尼器减震水准方式单一的缺点。

Description

一种分阶段屈服型波形钢板软钢阻尼器

技术领域

本实用新型属于土木工程抗震与减震领域，涉及一种金属阻尼器，具体涉及一种能够用于剪力墙墙角与柱脚的分阶段屈服型波形钢板软钢阻尼器。

背景技术

金属耗能阻尼器是一种可用在建筑中抵抗水平或者竖向作用的耗能装置，金属耗能阻尼器可以利用金属不同形式的塑性滞回变形来消耗能量。其因在弹塑性滞回变形过程中吸收大量能量，所以被用来制造各种类型和构造形式的耗能减震器。从受力形式上可分为剪切屈服型、轴向屈服型、弯曲屈服型以及扭转屈服型阻尼器。与致滞液体型、摩擦型等其他类型阻尼器相比，金属阻尼器方便加工、滞回性能稳定、震后便于更换、造价及维护费用低廉等优点。

现行的金属耗能阻尼器大多结构形式单一，沿阻尼器不同方向，刚度差别较大。在地震力较小时，阻尼器虽有位移却仍在弹性状态下，主体结构承受较多地震能量而损伤。在地震力较大时，阻尼器过早进入塑性耗能状态。而主震过后不久往往伴随着较大余震发生，并且延续时间长，传统阻尼器无法达到预期的耗能减震效果，严重时很有可能会影响结构的抗震性能和结构整体安全性能。因此研发新型分阶段耗能阻尼器成为当务之急。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种分阶段屈服型波形钢板软钢阻尼器，该阻尼器具有分阶段消能减震的功能，克服了传统阻尼器减震水准单一的缺点。

本实用新型的目的通过如下技术方案实现：

一种分阶段屈服型波形钢板软钢阻尼器，包括外部钢板上连接板、外部钢板下连接板、内部钢板上连接板、内部钢板下连接板、若干片内层波形软钢耗能钢板和若干片外层波形软钢耗能钢板；

外部钢板上连接板与外部钢板下连接板上下相对且同轴设置，外层波形软钢耗能钢板的上下两端分别与外部钢板上连接板和外部钢板下连接板连接；

内部钢板上连接板与内部钢板下连接板上下相对且同轴设置，内层波形软钢耗能钢板的上下两端分别与内部钢板上连接板和内部钢板下连接板连接；

内部钢板上连接板、内部钢板下连接板和内层波形软钢耗能钢板连接为整体结构设置在由外部钢板上连接板、外部钢板下连接板和外层波形软钢耗能钢板连接而成的整体结构的内部；

内部钢板上连接板与外部钢板上连接板之间以及内部钢板下连接板与外部钢板下连接板之间分别连接有用于传力的上部弹簧和下部弹簧；

外部钢板上连接板、外部钢板下连接板、内部钢板上连接板、内部钢板下连接板、上部弹簧和下部弹簧同轴设置；

外层波形软钢耗能钢板和内层波形软钢耗能钢板分别沿外部钢板上连接板和内部钢板上连接板的周向均匀分布。

外部钢板上连接板的上部和外部钢板下连接板的下部分别连接有上底座和下底座，上底座和下底座的横截面形状大小与外部钢板上连接板和外部钢板下连接板相同，外部钢板上连接板与上底座之间，以及外部钢板下连接板和下底座之间均通过键槽和卡件结构可拆卸连接。

键槽和卡件结构包括卡件和与卡件相适配的键槽，外部钢板上连接板的上部和外部钢板下连接板的下部均设置卡件，上底座的下部和下底座的上部均设置键槽，键槽横穿上底座和下底座。

上底座与外部钢板上连接板之间的键槽和卡件结构处以及下底座与外部钢板下连接板之间的键槽和卡件结构处分别设有横穿键槽和卡件结构的第一插销和第二插销，第一插销和第二插销分别用于对上底座和外部钢板上连接板之间以及下底座和外部钢板下连接板外部钢板下连接板之间的限位固定。

外部钢板上连接板下部的中心位置和外部钢板下连接板上部的中心位置均开设有用于容纳弹簧端部的凹槽。

外层波形软钢耗能钢板、外部钢板上连接板和外部钢板下连接板焊接为一体结构，内层波形软钢耗能钢板、内部钢板上连接板和内部钢板下连接板焊接为一体结构，外部钢板上连接板的下部和内部钢板上连接板的上部分别与上部弹簧的两端焊接，外部钢板下连接板的上部和内部钢板下连接板的下部分别与下部弹簧的两端焊接。

外部钢板上连接板、外部钢板下连接板、内部钢板上连接板和内部钢板下连接板均为一端边长大，另一端边长较小的结构，外部钢板上连接板和内部钢板上连接板的大端在上，小端在下；外部钢板下连接板和内部钢板下连接板的小端在上，大端在下；外层波形软钢耗能钢板的上下两端分别与外部钢板上连接板小端的侧面和外部钢板下连接板小端的侧面焊接，两端的端头分别与外部钢板上连接板大端的下端面和外部钢板下连接板大端的上端面相抵；内层波形软钢耗能钢板的上下两端分别与内部钢板上连接板小端的侧面和内部钢板下连接板小端的侧面焊接，两端的端头分别与内部钢板上连接板大端的下端面和内部钢板下连接板大端的上端面相抵。

内层波形软钢耗能钢板和外层波形软钢耗能钢板的结构相同，为波浪形的弯折板，弯折角度为135°。

外部钢板上连接板、外部钢板下连接板、内部钢板上连接板和内部钢板下连接板均为正八边形结构，外部钢板上连接板和外部钢板下连接板的每条边对应连接一片外层波形软钢耗能钢板；内部钢板上连接板和内部钢板下连接板的每条边对应连接一片内层波形软钢耗能钢板。

内层波形软钢耗能钢板的宽度小于内部钢板上连接板和内部钢板下连接板的边长；外层波形软钢耗能钢板的宽度小于外部钢板上连接板和外部钢板下连接板的边长；相邻的内层波形软钢耗能钢板和外层波形软钢耗能钢板不接触。

本实用新型具有如下效果：

本实用新型的内层波形软钢耗能钢板的上下两端分别连接在内部钢板上连接板和内部钢板下连接板上，外层波形软钢耗能钢板的上下两端分别连接在外部钢板上连接板和外部钢板下连接板上，外层波形软钢耗能钢板、外部钢板上连接板和外部钢板下连接板连接为整体并将由内层波形软钢耗能钢板、内部钢板上连接板和内部钢板下连接板连接的整体包裹在内，形成本实用新型的分阶段屈服型波形软钢阻尼器的内外两层波形软钢耗能钢板的设计；

在竖向力作用下，运用内外两层波形钢板拉伸压缩并通过弹簧传力，使得内外两层波形软钢耗能钢板能够通过上下两个弹簧进行传力，来实现阻尼器的分阶段消能减震的目的，克服了传统阻尼器减震水准单一的缺点；

通过调整内层波形软钢耗能钢板以及外层波形软钢耗能钢板的宽度、厚度、高度以及波角等能够制造出不同初始刚度和耗能能力的阻尼器。

进一步的，本实用新型的阻尼器在外部钢板上连接板的下部的中心位置和外部钢板下连接板上部的中心位置均开设有用于容纳弹簧端部的凹槽，通过开设凹槽既能够保证弹簧稳定的安装，还能够保证外部钢板上连接板、外部钢板下连接板、内部钢板上连接板、内部钢板下连接板和弹簧之间的同轴度，进而保证弹簧的传力效果。

进一步的，本实用新型在外部钢板上连接板的上部和外部钢板下连接板的下部分别通过键槽和卡件结构可拆卸连接上底座和下底座，便于在震后重新更换阻尼器，在震后，将外层波形软钢耗能钢板、外部钢板上连接板、外部钢板下连接板、内层波形软钢耗能钢板、内部钢板上连接板、内部钢板下连接板和弹簧作为整体结构一起从上底座与下底座之间拆除，将上底座与下底座保留在原来的安装处，只需要将新的上述整体结构安装在上底座与下底座之间即可，所以，本实用新型的阻尼器易于安装更换、对建筑功能和外观影响比较小。

进一步的，本实用新型在上底座与外部钢板上连接板以及下底座与外部钢板下连接板之间的键槽和卡件结构处分别设置横穿键槽和卡件结构的第一插销和第二插销，第一插销和第二插销能够用来分别对上底座与外部钢板上连接板以及下底座与外部钢板下连接板之间的限位固定，实现对阻尼器的固定安装，结构简单，固定可靠。

进一步的，本实用新型的阻尼器的外部钢板上连接板、外部钢板下连接板、内部钢板上连接板和内部钢板下连接板均为一端边长大，另一端边长较小的阶梯正八棱柱体结构，由于本实用新型的阻尼器是用来承受压力，因此将上、下连接板设置为阶梯棱柱形结构，外层波形软钢耗能钢板两端的端头分别与外部钢板上连接板大端的下端面和外部钢板下连接板大端的上端面相抵，内层波形软钢耗能钢板两端的端头分别与内部钢板上连接板大端的下端面和内部钢板下连接板大端的上端面相抵，使得钢板的端部与上、下连接板连接可靠，而且在受力过程中不易造成连接失效，使得本实用新型的阻尼器结构稳定，耐久性好。

进一步的，外部钢板上连接板、外部钢板下连接板、内部钢板上连接板和内部钢板下连接板均为正八边形结构，通过采用正八面形截面，可以利用其在水平面上多个方向刚度相同的特性，来应对不同方向的水平作用；在竖直方向力作用下，波形钢板可利用其波形通过拉伸和压缩变形来耗能。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的第一纵向剖面图(沿第一插销长度方向剖)；

图3为本实用新型的第二纵向剖面图(沿键槽和卡件结构长度方向剖)；

图4为本实用新型的主视图；

图5为图4的左视图；

图6为图4的俯视图；

图7为本实用新型的阻尼器在一种情况中使用时的结构示意图；

图8为本实用新型的阻尼器在另一种情况中使用时的结构示意图；

其中，1-上底座，1-1-下底座，1-2-键槽，2-外部钢板上连接板，2-1-外部钢板下连接板，2-2-卡件，3-外层波形软钢耗能钢板，4-内层波形软钢耗能钢板，5-内部钢板上连接板，5-1-内部钢板下连接板，6-第一插销，6-1-第二插销，7-上部弹簧，7-1-下部弹簧，8-第一剪力墙，9-第二剪力墙，10-下层楼面构件，12-阻尼器。

具体实施方式

下面结合附图来对本实用新型做进一步的说明。

如图1至图6所示，本实用新型的分阶段屈服型波形钢板软钢阻尼器包括外部钢板上连接板2、外部钢板下连接板2-1、内部钢板上连接板5、内部钢板下连接板5-1、8片内层波形软钢耗能钢板4和8片外层波形软钢耗能钢板3，外部钢板上连接板2与外部钢板下连接板2-1上下相对且同轴设置，外层波形软钢耗能钢板3的上下两端分别与外部钢板上连接板2和外部钢板下连接板2-1连接；内部钢板上连接板5与内部钢板下连接板5-1上下相对且同轴设置，内层波形软钢耗能钢板4的上下两端分别与内部钢板上连接板5和内部钢板下连接板5-1连接；

内部钢板上连接板5、内部钢板下连接板5-1和内层波形软钢耗能钢板4连接为整体结构设置在由外部钢板上连接板2、外部钢板下连接板2-1和外层波形软钢耗能钢板3连接而成的整体结构的内部；内部钢板上连接板5与外部钢板上连接板2之间以及内部钢板下连接板5-1与外部钢板下连接板2-1之间分别连接有用于传力的上部弹簧7和下部弹簧7-1；外部钢板上连接板2下部的中心位置和外部钢板下连接板2-1上部的中心位置均开设有用于容纳弹簧(7，7-1)端部的凹槽，凹槽能够保证弹簧(7，7-1)稳定的安装，能够保证外部钢板上连接板2、外部钢板下连接板2-1、内部钢板上连接板5、内部钢板下连接板5-1和弹簧(7，7-1)之间的同轴度，进而保证弹簧(7，7-1)的传力效果；

外部钢板上连接板2、外部钢板下连接板2-1、内部钢板上连接板5、内部钢板下连接板5-1、上部弹簧7和下部弹簧7-1同轴设置；

外部钢板上连接板2、外部钢板下连接板2-1、内部钢板上连接板5和内部钢板下连接板5-1均为正八边形结构，外部钢板上连接板2和外部钢板下连接板2-1的每条边对应连接一片外层波形软钢耗能钢板3；内部钢板上连接板5和内部钢板下连接板5-1的每条边对应连接一片内层波形软钢耗能钢板4；内层波形软钢耗能钢板4的宽度小于内部钢板上连接板5和内部钢板下连接板5-1的边长；外层波形软钢耗能钢板3的宽度小于外部钢板上连接板2和外部钢板下连接板2-1的边长；相邻的内层波形软钢耗能钢板4和外层波形软钢耗能钢板3不接触；

内层波形软钢耗能钢板4和外层波形软钢耗能钢板3的结构相同，为波浪形的弯折板，弯折角度为135°，其材质应选用低屈服点软钢，其他钢材采用普通碳素钢；

外部钢板上连接板2的上部和外部钢板下连接板2-1的下部分别连接有正八边形的上底座1和下底座1-1，上底座1和下底座1-1的大小与外部钢板上连接板2和外部钢板下连接板2-1相同，外部钢板上连接板2与上底座1之间，以及外部钢板下连接板2-1和下底座1-1之间均通过键槽和卡件结构可拆卸连接；

键槽和卡件结构包括卡件2-2和与卡件2-2相适配的键槽1-2，外部钢板上连接板2的上部和外部钢板下连接板2-1的下部均设置卡件2-2，上底座1的下部和下底座1-1的上部均设置键槽1-2，键槽1-2横穿上底座1和下底座1-1；

上底座1与外部钢板上连接板2之间的键槽和卡件结构处以及下底座1-1与外部钢板下连接板2-1之间的键槽和卡件结构处分别设有横穿键槽和卡件结构的第一插销6和第二插销6-1，第一插销6和第二插销6-1分别用于对上底座1和外部钢板上连接板2之间以及下底座1-1和外部钢板下连接板2-1之间的限位固定。

本实用新型在外部钢板上连接板2的上部和外部钢板下连接板2-1的下部分别通过键槽和卡件结构可拆卸连接上底座1和下底座1-1，便于在震后重新更换阻尼器，在震后，将外层波形软钢耗能钢板3、外部钢板上连接板2、外部钢板下连接板2-1、内层波形软钢耗能钢板3、内部钢板上连接板5、内部钢板下连接板5-1和弹簧(7，7-1)作为整体结构一起从上底座1与下底座1-1之间拆除，将上底座1与下底座1-1保留在原来的安装处，只需要将新的上述整体结构安装在上底座1与下底座1-1之间即可。

本实用新型的外层波形软钢耗能钢板3、外部钢板上连接板2和外部钢板下连接板2-1焊接为一体结构，内层波形软钢耗能钢板4、内部钢板上连接板5和内部钢板下连接板5-1焊接为一体结构，外部钢板上连接板2的下部和内部钢板上连接板5的上部分别与上部弹簧7的两端焊接，外部钢板下连接板2-1的上部和内部钢板下连接板5-1的下部分别与下部弹簧7-1的两端焊接；外部钢板上连接板2的下部和内部钢板上连接板5的上部分别与上部弹簧7的两端焊接，外部钢板下连接板2-1的上部和内部钢板下连接板5-1的下部分别与下部弹簧7-1的两端焊接。

如图2和图3所示，外部钢板上连接板2、外部钢板下连接板2-1、内部钢板上连接板5和内部钢板下连接板5-1均为一端边长大，另一端边长较小的结构，外部钢板上连接板2和内部钢板上连接板5的大端在上，小端在下；外部钢板下连接板2-1和内部钢板下连接板5-1的小端在上，大端在下；外层波形软钢耗能钢板3的上下两端分别与外部钢板上连接板2小端的侧面和外部钢板下连接板2-1小端的侧面焊接，两端的端头分别与外部钢板上连接板2大端的下端面和外部钢板下连接板2-1大端的上端面相抵；内层波形软钢耗能钢板4的上下两端分别与内部钢板上连接板5小端的侧面和内部钢板下连接板5-1小端的侧面焊接，两端的端头分别与内部钢板上连接板5大端的下端面和内部钢板下连接板5-1大端的上端面相抵。

如图7和图8所示，通过在剪力墙墙角和柱脚等容易受到破坏的区域设置本实用新型阻尼器12，能够有效保护主体结构免遭破坏或者减少破坏，震后可对阻尼器进行替换，进而可以快速恢复结构的功能，也可作为耗能减震构件解决建筑结构在地震作用下的安全性问题。因此本实用新型具有构造简易、耐久性好、方便安装更换以及对建筑功能和外观影响较小的特点。

Claims (10)

1.一种分阶段屈服型波形钢板软钢阻尼器，特征在于，包括外部钢板上连接板(2)、外部钢板下连接板(2-1)、内部钢板上连接板(5)、内部钢板下连接板(5-1)、若干片内层波形软钢耗能钢板(4)和若干片外层波形软钢耗能钢板(3)；

外部钢板上连接板(2)与外部钢板下连接板(2-1)上下相对且同轴设置，外层波形软钢耗能钢板(3)的上下两端分别与外部钢板上连接板(2)和外部钢板下连接板(2-1)连接；

内部钢板上连接板(5)与内部钢板下连接板(5-1)上下相对且同轴设置，内层波形软钢耗能钢板(4)的上下两端分别与内部钢板上连接板(5)和内部钢板下连接板(5-1)连接；

内部钢板上连接板(5)、内部钢板下连接板(5-1)和内层波形软钢耗能钢板(4)连接为整体结构设置在由外部钢板上连接板(2)、外部钢板下连接板(2-1)和外层波形软钢耗能钢板(3)连接而成的整体结构的内部；

内部钢板上连接板(5)与外部钢板上连接板(2)之间以及内部钢板下连接板(5-1)与外部钢板下连接板(2-1)之间分别连接有用于传力的上部弹簧(7)和下部弹簧(7-1)；

上部弹簧(7)和下部弹簧(7-1)与外部钢板上连接板(2)同轴设置；

外层波形软钢耗能钢板(3)和内层波形软钢耗能钢板(4)分别沿外部钢板上连接板(2)和内部钢板上连接板(5)的周向均匀分布。

2.根据权利要求1所述的一种分阶段屈服型波形钢板软钢阻尼器，特征在于，外部钢板上连接板(2)的上部和外部钢板下连接板(2-1)的下部分别连接有上底座(1)和下底座(1-1)，上底座(1)和下底座(1-1)的横截面形状大小与外部钢板上连接板(2)和外部钢板下连接板(2-1)相同，外部钢板上连接板(2)与上底座(1)之间，以及外部钢板下连接板(2-1)和下底座(1-1)之间均通过键槽和卡件结构可拆卸连接。

3.根据权利要求2所述的一种分阶段屈服型波形钢板软钢阻尼器，特征在于，键槽和卡件结构包括卡件(2-2)和与卡件(2-2)相适配的键槽(1-2)，外部钢板上连接板(2)的上部和外部钢板下连接板(2-1)的下部均设置卡件(2-2)，上底座(1)的下部和下底座(1-1)的上部均设置键槽(1-2)，键槽(1-2)横穿上底座(1)和下底座(1-1)。

4.根据权利要求3所述的一种分阶段屈服型波形钢板软钢阻尼器，特征在于，上底座(1)与外部钢板上连接板(2)之间的键槽和卡件结构处以及下底座(1-1)与外部钢板下连接板(2-1)之间的键槽和卡件结构处分别设有横穿键槽和卡件结构的第一插销(6)和第二插销(6-1)，第一插销(6)和第二插销(6-1)分别用于对上底座(1)和外部钢板上连接板(2)之间以及下底座(1-1)和外部钢板下连接板(2-1)之间的限位固定。

5.根据权利要求1所述的一种分阶段屈服型波形钢板软钢阻尼器，特征在于，外部钢板上连接板(2)下部的中心位置和外部钢板下连接板(2-1)上部的中心位置均开设有用于容纳弹簧(7，7-1)端部的凹槽。

6.根据权利要求1所述的一种分阶段屈服型波形钢板软钢阻尼器，特征在于，外层波形软钢耗能钢板(3)、外部钢板上连接板(2)和外部钢板下连接板(2-1)焊接为一体结构，内层波形软钢耗能钢板(4)、内部钢板上连接板(5)和内部钢板下连接板(5-1)焊接为一体结构，外部钢板上连接板(2)的下部和内部钢板上连接板(5)的上部分别与上部弹簧(7)的两端焊接，外部钢板下连接板(2-1)的上部和内部钢板下连接板(5-1)的下部分别与下部弹簧(7-1)的两端焊接。

7.根据权利要求6所述的一种分阶段屈服型波形钢板软钢阻尼器，特征在于，外部钢板上连接板(2)、外部钢板下连接板(2-1)、内部钢板上连接板(5)和内部钢板下连接板(5-1)均为一端边长大，另一端边长较小的结构，外部钢板上连接板(2)和内部钢板上连接板(5)的大端在上，小端在下；外部钢板下连接板(2-1)和内部钢板下连接板(5-1)的小端在上，大端在下；外层波形软钢耗能钢板(3)的上下两端分别与外部钢板上连接板(2)小端的侧面和外部钢板下连接板(2-1)小端的侧面焊接，两端的端头分别与外部钢板上连接板(2)大端的下端面和外部钢板下连接板(2-1)大端的上端面相抵；内层波形软钢耗能钢板(4)的上下两端分别与内部钢板上连接板(5)小端的侧面和内部钢板下连接板(5-1)小端的侧面焊接，两端的端头分别与内部钢板上连接板(5)大端的下端面和内部钢板下连接板(5-1)大端的上端面相抵。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的一种分阶段屈服型波形钢板软钢阻尼器，特征在于，内层波形软钢耗能钢板(4)和外层波形软钢耗能钢板(3)的结构相同，为波浪形的弯折板，弯折角度为135°。

9.根据权利要求8所述的一种分阶段屈服型波形钢板软钢阻尼器，特征在于，外部钢板上连接板(2)、外部钢板下连接板(2-1)、内部钢板上连接板(5)和内部钢板下连接板(5-1)均为正八边形结构，外部钢板上连接板(2)和外部钢板下连接板(2-1)的每条边对应连接一片外层波形软钢耗能钢板(3)；内部钢板上连接板(5)和内部钢板下连接板(5-1)的每条边对应连接一片内层波形软钢耗能钢板(4)。

10.根据权利要求9所述的一种分阶段屈服型波形钢板软钢阻尼器，特征在于，内层波形软钢耗能钢板(4)的宽度小于内部钢板上连接板(5)和内部钢板下连接板(5-1)的边长；外层波形软钢耗能钢板(3)的宽度小于外部钢板上连接板(2)和外部钢板下连接板(2-1)的边长；相邻的内层波形软钢耗能钢板(4)和外层波形软钢耗能钢板(3)不接触。