CN207905107U - 一种钢阻尼器和装配式金属耗能梁柱节点 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种钢阻尼器，其包括弧形连接件和分别固定连接于所述弧形连接件两端的第一连接板和第二连接板，所述弧形连接件为圆心角呈90°的结构，所述第一连接板与所述第二连接板外侧面的夹角为90°，且所述第一连接板与所述第二连接板的延长线交于所述弧形连接件的圆心。该钢阻尼器应用于装配式金属耗能梁柱节点结构，在地震中能够发挥很好的耗能性能，保护主体结构的安全，且自身结构非常简单，生产和制造方便，在地震后也易于修复和更换。安装有上述钢阻尼器的梁柱节点的整体结构非常简单，且具有较强的抗震性能，稳定性较高，易于实现“强柱弱梁”和“强节点弱构件”的延性设计要求。

Description

一种钢阻尼器和装配式金属耗能梁柱节点

技术领域

本实用新型涉及一种钢阻尼器和装配式金属耗能梁柱节点，该梁柱节点广泛适用于钢结构建筑的消能减震领域。

背景技术

钢结构是建筑结构中应用越发广泛的一种结构形式，具有卓越的抗震性能。建筑结构在设计时，往往不考虑框架梁与楼板、墙体的组合受力作用，导致梁截面抗弯刚度过大，从而导致建筑结构在地震时柱发生破坏或梁柱节点发生破坏，而没有按规范规定的发生“强柱弱梁”、“强节点弱构件”的破坏形式。传统的方法是通过增大柱的截面和增加梁柱节点配筋来提高建筑结构柱和梁柱节点的抗震性能，这是被动消极的抗震对策。现有梁柱节点抗震设计的方法存在以下问题：梁柱节点的配筋过多容易导致钢筋密集，给建筑施工带来不便，且浪费材料；增大柱的截面也就增加了柱的刚度，在一定程度上对地震有放大作用，这对建筑的抗震反而不利。合理有效的抗震途径是对结构安装抗震装置(系统)，由抗震装置与结构共同承受地震作用，即共同储存和耗散地震能量，以减轻和调整结构的地震反应。这是积极主动的抗震对策，也是目前抗震对策中的重大突破和发展方向。

现有的粘钢阻尼器的阻尼构件一般不适用于梁柱节点的加固，即便在缩小规格尺寸与刚性支撑配合的条件下能够安装到梁柱节点的上下腋内以供使用，但仍存在尺寸的缩小造成其承载能力受限，起不到抗震的作用；且刚性支撑既增加了生产成本，又给生产和施工带来技术难度，也不适用于梁柱节点的加固。此外，现有的粘钢阻尼器的结构一般较为复杂，生产和制造非常不便，且成本较高。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种钢阻尼器，该钢阻尼器用于梁柱节点结构，在地震中能够发挥很好的耗能性能，保护主体结构的安全，且自身结构非常简单，生产和制造方便，在地震后也易于修复和更换。

与此相应，为解决上述技术问题，本实用新型还提供了一种安装有该钢阻尼器的装配式金属耗能梁柱节点，该装配式金属耗能梁柱节点的整体结构非常简单，且具有较强的抗震性能，稳定性较高，易于实现“强柱弱梁”和“强节点弱构件”的延性设计要求。

基于此，本实用新型提出了一种钢阻尼器，其包括弧形连接件和分别固定连接于所述弧形连接件两端的第一连接板和第二连接板，所述弧形连接件为圆心角呈90°的结构，所述第一连接板与所述第二连接板外侧面的夹角为90°，且所述第一连接板与所述第二连接板的延长线交于所述弧形连接件的圆心。

可选的，所述弧形连接件中部的宽度小于所述弧形连接件端部的宽度。

可选的，所述弧形连接件为弧形钢棒，所述第一连接板和所述第二连接板与所述弧形钢棒的端部相焊接。

可选的，所述弧形连接件为弧形钢板，所述第一连接板和所述第二连接板上分别设有定位支座，所述第一连接板和所述第二连接板分别通过所述定位支座与所述弧形钢板的端部固定连接。

进一步的，所述定位支座上设有第一通孔，所述弧形连接件的两端分别设有与所述第一通孔相对应的第二通孔，所述第一通孔和所述第二通孔内穿设有高强螺栓。

可选的，所述定位支座包括两块平行布置且相互间隔的定位板，所述两块定位板上均设有所述第一通孔，所述弧形连接件的端部定位与所述两块定位板之间，且所述第一通孔与所述第二通孔相对布置。

可选的，所述定位支座为耳板。

进一步的，所述第一连接板和所述第二连接板上均设有多个用于进行螺栓连接的第一连接孔。

本实用新型还提出了一种装配式金属耗能梁柱节点，其包括框架柱、梁体和上述的钢阻尼器，所述梁体垂直连接于所述框架柱的侧面，所述钢阻尼器位于所述框架柱与所述梁体之间，且所述钢阻尼器的第一连接板与所述框架柱的侧面固定连接，所述钢阻尼器的第二连接板与所述梁体固定连接。

可选的，所述框架柱的侧面设有定位接头，所述定位接头包括固定连接于所述框架柱侧面的支座和若干块与所述支座垂直相连接的定位板，所述定位板上设有销轴孔，所述梁体的第一端部的腹板上设有与所述销轴孔相对应的第二连接孔，所述梁体的第一端部设有第三连接板，所述第三连接板上设有与各所述定位板相对应的安装孔，所述定位板穿过所述安装孔，并将所述销轴孔与所述第二连接孔相对布置，所述销轴孔与所述第二连接孔内穿设有第一连接件。

实施本实用新型实施例，具有如下有益效果：

本实用新型的钢阻尼器包括弧形连接件和分别固定连接于所述弧形连接件两端的第一连接板和第二连接板，所述弧形连接件为圆心角呈90°的结构，所述第一连接板与所述第二连接板外侧面的夹角为90°，且所述第一连接板与所述第二连接板的延长线交于所述弧形连接件的圆心，对该钢阻尼器进行使用时，能够将圆心角呈90°的弧形连接件设置在梁柱节点的腋内，所述第一连接板与所述第二连接板能够方便实际工程中该钢阻尼器与梁柱节点之间的安装连接，也便于震后的维护和更换，为工作人员提供便利；将该钢阻尼器安装于梁柱节点时，在地震作用下，弧形连接件容易发生弯曲变形来耗散能量，从而避免或减少梁柱节点在地震中发生破坏。整个钢阻尼器的结构非常简单，生产和制造方便，成本较低。

进一步的，所述弧形连接件中部的宽度小于所述弧形连接件端部的宽度，较宽的端部能够保证该钢阻尼器与梁柱节点进行连接时的稳固性，较细的中部能够使得该弧形连接件在地震中的弯曲变形更加容易，从而对能量的耗散效果更好，保证梁柱节点结构的稳定可靠性；所述弧形连接件既能够采用钢棒结构，也能够采用钢板结构，其材料类型及性能能够根据钢阻尼器的性能要求进行调整和更换，均能够利用其自身的弯曲形变来实现对梁柱节点在地震时能量的耗散，若弧形连接件采用的是钢棒，其两端分别与第一连接板和第二连接板进行焊接即可，连接效果可靠且连接方法简单；若弧形连接件采用的是钢板，则在所述第一连接板和所述第二连接板上分别设置定位支座，所述第一连接板和所述第二连接板分别通过所述定位支座与所述弧形钢板的两端固定连接，定位支座能够便于钢板与两端的连接板进行连接；所述定位支座包括两块平行布置且相互间隔的定位板，所述两块定位板上均设有第一通孔，所述弧形钢板的两端分别设有与所述第一通孔相对应的第二通孔，所述弧形钢板的端部定位于所述两块定位板之间，且所述第一通孔与所述第二通孔相对布置，所述两块定位板能够对弧形钢板进行夹持，减轻地震中该钢阻尼器工作过程中该弧形钢板在其他方向上的晃动，有效的保证该弧形钢板的稳定性和其工作过程中的可靠性。

进一步的，本实用新型的装配式金属耗能梁柱节点包括框架柱、梁体和上述的钢阻尼器，所述梁体垂直连接于所述框架柱的侧面，所述钢阻尼器位于所述框架柱与所述梁体之间，且所述钢阻尼器的第一连接板与所述框架柱的侧面固定连接，所述钢阻尼器的第二连接板与所述梁体固定连接，地震作用下，装配式金属耗能梁柱节点发生剪切变形带动铰接节点发生转动，促使位于所述梁体与所述框架柱之间的钢阻尼器产生形变而耗散能量，有效的避免或减少在地震时梁柱节点发生破坏，保护主体结构的安全；整体结构非常简单，且所述钢阻尼器与梁体和框架柱之间的连接和安装较为方便，震后也便于修复和更换，能够极大的降低梁柱节点的修复成本；所述框架柱的侧面设有定位接头，所述定位接头包括固定连接于所述框架柱侧面的支座和若干块与所述支座垂直相连接的定位板，所述定位板上设有销轴孔，所述梁体的第一端部的腹板上设有与所述销轴孔相对应的第二连接孔，所述梁体的第一端部设有第三连接板，所述第三连接板上设有与各所述定位板相对应的安装孔，所述定位板穿过所述安装孔，并将所述销轴孔与所述第二连接孔相对布置，所述销轴孔与所述第二连接孔内穿设有第一连接件，通过第一连接件实现框架柱与梁体之间的铰接结构，所述销轴孔、所述连接孔和所述第一连接件形成该梁柱节点的转动铰接节点，且该转动铰接节点位于所述梁体的第一端部处可能产生塑性铰的区域，简单合理，易于实现“强柱弱梁”和“强节点弱构件”的延性设计要求。

附图说明

图1是本实施例一所述的钢阻尼器的主视结构示意图；

图2是本实施例一所述的钢阻尼器的左视结构示意图；

图3是本实施例一所述的钢阻尼器的俯视结构示意图；

图4是本实施例一所述的装配式金属耗能梁柱节点的第一种形式的结构示意图；

图5是本实施例一所述的装配式金属耗能梁柱节点的第二种形式的结构示意图；

图6是本实施例一所述的装配式金属耗能梁柱节点的第三种形式的结构示意图；

图7是本实施例二所述的钢阻尼器的主视结构示意图；

图8是本实施例二所述的钢阻尼器的左视结构示意图；

图9是本实施例二所述的钢阻尼器的俯视结构示意图；

图10是本实施例二所述的装配式金属耗能梁柱节点的第一种形式的结构示意图；

图11是本实施例二所述的装配式金属耗能梁柱节点的第二种形式的结构示意图；

图12是本实施例二所述的装配式金属耗能梁柱节点的第三种形式的结构示意图。

附图标记说明：

1、第一连接板，2、第二连接板，3、弧形连接件，4、定位支座，41、定位板，5、高强螺栓，6、第一连接孔，7、框架柱，8、梁体，81、腹板，9、定位接头，91、支座，92、定位板，10、第三连接板，102、第三通孔，11、第一连接件，12、圆形钢垫片，13、第四连接板，131、第四通孔。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

实施例一

参见图1至图5，本优选实施例所述的钢阻尼器包括弧形连接件3和分别固定连接于所述弧形连接件3两端的第一连接板1和第二连接板2，所述弧形连接件3为圆心角呈90°的结构，所述第一连接板1与所述第二连接板2外侧面的夹角为90°，且所述第一连接板1与所述第二连接板2的延长线交于所述弧形连接件3的圆心。

基于以上结构，在使用该钢阻尼器进行工作时，将该钢阻尼器安装于梁柱节点的腋内，通过第一连接件1和第二连接件2将弧形连接件3在梁柱节点的腋内进行稳固的连接，且能够方便钢阻尼器与梁柱节点之间的连接和拆卸，便于震后的维护和更换，能够为工作人员提供便利；弧形连接件3的结构为圆心角呈90°的弧形，当发生地震时，梁柱节点会在震动作用下发生一定程度的转动，此时，设置于梁柱节点腋内的弧形连接件3会由于受力而发生弯曲变形，通过自身的弯曲变形在极大的程度上耗散震动能量，从而避免或减少梁柱节点在地震中发生破坏。整个钢阻尼器的结构非常简单，生产和制造较为方便，且成本较低。

其中，弧形连接件3的中部的宽度小于弧形连接件3的端部的宽度，宽度较大的弧形连接件3的端部用于通过第一连接板1和第二连接板2与梁柱节点相连接，较宽的端部能够便于弧形连接件3与梁柱节点具有更大的接触面积，从而增强弧形连接件3的稳定性，较细的弧形连接件3的中部能够使得该弧形连接件3在地震中更容易发生变形，从而能够提高对能量进行耗散的效果，以保证梁柱节点结构更加稳定可靠；需要说明的是，弧形连接件3可以是钢板，也可以是钢棒，其材料类型及性能可以根据钢阻尼器的性能需求进行调整和更换，在本实施例中，弧形连接件3的类型优选为钢棒，钢棒的两端分别焊接第一连接板1和第二连接板2，采用焊接的方式更加方便钢棒与第一连接板1、第二连接板2之间的连接，连接方法简单可靠，钢棒的弯曲变形能够耗散能量，使得梁柱节点的性能更加稳定。第一连接板1和第二连接板2上均设有多个用于进行螺栓连接的第一连接孔6，螺栓通过该第一连接孔6将该钢阻尼器与梁柱节点进行可靠的固定连接，且螺栓非常易于拆卸，能够为工作人员的维护工作提供便利，方便对钢阻尼器进行更换和维护，节约成本。

另外，本实施例提出了一种安装有上述钢阻尼器的装配式金属耗能梁柱节点，该装配式金属耗能梁柱节点包括框架柱7、梁体8和上述钢阻尼器，框架柱7的侧面设有定位接头9，梁体8通过定位接头9与框架柱7垂直相连接，定位接头9上设有销轴孔，梁体8的第一端部的腹板81上设有与销轴孔相对应的第二连接孔，销轴孔与第二连接孔内穿设有第一连接件11，钢阻尼器位于框架柱7与梁体8之间，钢阻尼器的第一连接板1与框架柱7固定连接，所述钢阻尼器的第二连接板2与梁体8固定连接。当将该装配式金属耗能梁柱节点应用于建筑中时，钢阻尼器安装于装配于框架柱7和梁体8的腋内，定位接头9、梁体8的第一端部和第一连接件11之间进行连接形成转动铰接节点，该转动铰接节点位于梁体8的第一端部可能产生塑性铰的区域，简单合理，易于实现“强柱弱梁”和“强节点弱构件”的延性设计要求；在遇到地震的情况，装配式金属耗能梁柱节点发生剪切变形带动铰接节点发生转动，即梁体8与框架柱7之间发生相对的转动，促使钢阻尼器产生弯曲变形以耗散能量，且耗能的效率非常高，从而避免或减少地震时梁柱节点发生破坏；该梁柱节点在长期风荷载下具有较好的耐疲劳性能，且在很小的位移下就产生变形耗能，耗能效果好，能够很好的保护主体结构的安全；钢阻尼器与梁体8和框架柱7之间可以通过螺栓进行连接，既能够保证钢阻尼器与梁体8和框架柱7之间连接的稳固、可靠性，也能够方便在地震过后对钢阻尼器进行拆卸，以便于对钢阻尼器进行维护和更换，安装方便、不影响建筑的使用，且能够降低震后修复的成本。定位接头9包括固定连接于框架柱侧面的支座91和若干块与支座91垂直相连接的定位板92，销轴孔位于该定位板92上，梁体8的第一端部设有第三连接板10，第三连接板10上设有与定位板92相对应的安装孔，定位板92穿设于安装孔内，且销轴孔与第二连接孔相对布置，在本实施例中，定位板92的数量优选为两块，则第三连接板10上安装孔的数量也为两个，定位板92插入安装孔内，使定位板92上的销轴孔与梁体8的腹板81上的第二连接孔相对应布置，第一连接件11穿过销轴孔和第二连接孔将定位接头9与梁体8连接在一起，定位板92与安装孔之间的连接形式能够有效的减少定位板92与梁柱8的腹板81之间的晃动，使定位接头9与梁体8之间的连接更加稳固。该装配式金属耗能梁柱节点还包括圆形钢垫片12，第一连接件11穿过圆形钢垫片12、销轴孔和第二连接孔，将定位接头9和梁体8可靠的连接在一起，圆形钢垫片12能够有效的保证转动铰接节点质量的可靠性。本实施例中的两个安装孔在第三连接板10上关于腹板81对称分布，即两块定位板92为分设于腹板81的两侧，定位板92与腹板81能够起到相互支撑的作用，加强定位接头9与梁体8的第一端部之间连接的结构强度，定位板92与梁体8的腹板81之间的连接用于形成转动铰接节点，以便于该装配式金属耗能梁柱节点在地震发生是内部结构间的相对转动。支座91包括第四连接板13，定位板91与第四连接板13垂直相连接，第四连接板13与第三连接板10固定连接，第三连接板10上设有多个第三通孔102，第四连接板13上设有多个与第三通孔102相对应的第四通孔131，第三通孔102与第四通孔131内穿设有螺栓，将第三连接板10与第四连接板13固定连接，连接方式简单可靠；其中，第三连接板10的形状为凸圆弧状，第四连接板13的形状为与第三连接板10相配合的凹圆弧状，第三连接板10定位设置于第四连接板13内，二者之间的圆弧连接能够减少在地震发生时，铰接节点处发生转动，第三连接板10与第四连接板13之间的阻力，且采用这种形状的第三连接板10和第四连接板13之间的连接更容易，配合更可靠。需要说明的是，所述第三通孔102在第三连接板10上关于所述第三连接板10的中轴线对称分布，使得第三连接板10与第四连接板13的连接更加可靠。

参见图4至图6，为装配式金属耗能梁柱节点结构对本实用新型所述的钢阻尼器的三种应用，钢阻尼器可以安装在梁柱节点的框架柱和梁体的下腋内，也可以安装在梁柱节点的框架柱和梁体的上腋和下腋内，具体安装施工方法视情况而定。如果是新建工程，可在框架柱和梁体内预留预埋件，用螺栓将钢阻尼器固定在梁柱节点的框架柱和梁柱的上下腋内；如果是抗震加固工程，可在框架柱和梁体上外包连接件，用螺栓将钢阻尼器固定在梁柱节点的框架柱和梁柱的上下腋内。

实施例二

参见图6至图10，本实施例与实施例一的区别在于，本实施例的弧形连接件3选择的钢板，第一连接板1和第二连接板2上分别设有定位支座4，弧形钢板的两端分别通过定位支座4与第一连接板1和第二连接板2固定连接，定位支座4能够方便将弧形钢板与第一连接板1和第二连接板2进行可靠的连接，定位支座4上设有第一通孔，弧形钢板的两端分别设有与第一通孔相对应的第二通孔，第一通孔和第二通孔内穿设有高强螺栓5，通过高强螺栓5对二者进行有效的连接，也方便对弧形钢板进行拆卸和更换；定位支座4包括两块平行布置且相互间隔的定位板41，两块定位板41上均设有第一通孔，弧形钢板的端部定位于两块定位板41之间，且第一通孔与第二通孔相对布置，两块平行布置的定位板41能够对弧形钢板进行卡夹，防止在地震时弧形钢板相对于定位支座4发生晃动，保证弧形钢板与定位支座4连接的稳定性及其工作过程中的可靠性，在此需要说明的是，在本实施例中，定位支座4采用的是耳板，但在其他实施例中，定位支座4的类型选择并不受本实施例的限制，当可按照实际的需要，选择合适的类型。除上述区别之外，本实施例中钢阻尼器的第一连接板1、第二连接板2、应用该钢阻尼器的装配式金属耗能梁柱节点的结构和钢阻尼器在装配式金属耗能梁柱节点中的应用形式与实施例一种的相一致，相应的原理及效果也一致，此处不再赘述。

本实用新型的钢阻尼器包括弧形连接件和分别固定连接于所述弧形连接件两端的第一连接板和第二连接板，所述弧形连接件为圆心角呈90°的结构，所述第一连接板与所述第二连接板外侧面的夹角为90°，且所述第一连接板与所述第二连接板的延长线交于所述弧形连接件的圆心，对该钢阻尼器进行使用时，能够将圆心角呈90°的弧形连接件设置在梁柱节点的腋内，所述第一连接板与所述第二连接板能够方便实际工程中该钢阻尼器与梁柱节点之间的安装连接，也便于震后的维护和更换，为工作人员提供便利；将该钢阻尼器安装于梁柱节点时，在地震作用下，弧形连接件容易发生弯曲变形来耗散能量，从而避免或减少梁柱节点在地震中发生破坏。整个钢阻尼器的结构非常简单，生产和制造方便，成本较低。本实用新型的梁柱节点的整体结构非常简单，且具有较强的抗震性能，稳定性较高，易于实现“强柱弱梁”和“强节点弱构件”的延性设计要求。

应当理解的是，本实用新型中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本实用新型范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种钢阻尼器，其特征在于，包括弧形连接件和分别固定连接于所述弧形连接件两端的第一连接板和第二连接板，所述弧形连接件为圆心角呈90°的结构，所述第一连接板与所述第二连接板外侧面的夹角为90°，且所述第一连接板与所述第二连接板的延长线交于所述弧形连接件的圆心，所述弧形连接件中部的宽度小于所述弧形连接件端部的宽度。

2.根据权利要求1所述的钢阻尼器，其特征在于，所述弧形连接件为弧形钢棒，所述第一连接板和所述第二连接板与所述弧形钢棒的端部相焊接。

3.根据权利要求1所述的钢阻尼器，其特征在于，所述弧形连接件为弧形钢板，所述第一连接板和所述第二连接板上分别设有定位支座，所述第一连接板和所述第二连接板分别通过所述定位支座与所述弧形钢板的端部固定连接。

4.根据权利要求3所述的钢阻尼器，其特征在于，所述定位支座上设有第一通孔，所述弧形连接件的两端分别设有与所述第一通孔相对应的第二通孔，所述第一通孔和所述第二通孔内穿设有高强螺栓。

5.根据权利要求4所述的钢阻尼器，其特征在于，所述定位支座包括两块平行布置且相互间隔的定位板，所述两块定位板上均设有所述第一通孔，所述弧形连接件的端部定位于所述两块定位板之间，且所述第一通孔与所述第二通孔相对布置。

6.根据权利要求5所述的钢阻尼器，其特征在于，所述定位支座为耳板。

7.根据权利要求1所述的钢阻尼器，其特征在于，所述第一连接板和所述第二连接板上均设有多个用于进行螺栓连接的第一连接孔。

8.一种装配式金属耗能梁柱节点，其特征在于，包括框架柱、梁体和如权利要求1至7任一项所述的钢阻尼器，所述梁体垂直连接于所述框架柱的侧面，所述钢阻尼器位于所述框架柱与所述梁体之间，且所述钢阻尼器的第一连接板与所述框架柱的侧面固定连接，所述钢阻尼器的第二连接板与所述梁体固定连接。

9.根据权利要求8所述的装配式金属耗能梁柱节点，其特征在于，所述框架柱的侧面设有定位接头，所述定位接头包括固定连接于所述框架柱侧面的支座和若干块与所述支座垂直相连接的定位板，所述定位板上设有销轴孔，所述梁体的第一端部的腹板上设有与所述销轴孔相对应的第二连接孔，所述梁体的第一端部设有第三连接板，所述第三连接板上设有与各所述定位板相对应的安装孔，所述定位板穿过所述安装孔，并将所述销轴孔与所述第二连接孔相对布置，所述销轴孔与所述第二连接孔内穿设有第一连接件。