CN209975778U - 一种Zn-Al合金阻尼器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及土木工程抗震与减震技术领域，具体涉及一种Zn‑Al合金阻尼器。包括Zn‑Al合金耗能片、上锚固板、下锚固板、长方形腹板与圆弧腹板；圆弧腹板垂直焊接于长方形腹板中部两侧，形成十字框架耗能结构，多个十字框架相互平行，上锚固板与下锚固板相互平行，多个十字框架垂直焊接在上锚固板与下锚固板之间，位于上锚固板与下锚固板中部；Zn‑Al合金耗能片设有多个孔，多个Zn‑Al合金耗能片相互平行，多个Zn‑Al合金耗能片垂直焊接于上锚固板与下锚固板之间，位于十字框架两侧；Zn‑Al合金耗能片、上锚固板、下锚固板、长方形腹板与圆弧腹板均采用Zn‑Al合金材料制作。本实用新型耗能性好，便于加工，稳定性强，成本低，绿色环保，用途广泛。
Description
技术领域
本实用新型涉及土木工程抗震与减震技术领域，具体涉及一种Zn-Al合金阻尼器。
背景技术
金属可以通过弹塑性变形消耗地震输入的能量，因此可以用金属来制作各种各样的阻尼器，已知的普通金属软钢阻尼器形式单一、制作材料单一。普通软钢金属阻尼器存在着四个方面的问题。第一，软钢阻尼器构建在加工切割时，容易产生局部应力集中现象、残余应力和应变的现象；第二，剪切型金属阻尼器在平面内受力时，容易出现平面外失稳现象。第三，受普通金属材料本身力学性能限制，阻尼器的耗能效果比较差。第四、普通金属阻尼器使用的钢材易腐蚀，且废旧材料回收成本比较高，并且会对环境产生污染。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供了一种Zn-Al合金阻尼器。耗能性好，减少了应力集中现象，稳定性强，成本低，绿色环保。
为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现：
一种Zn-Al合金阻尼器，包括Zn-Al合金耗能片、上锚固板、下锚固板、长方形腹板与圆弧腹板；圆弧腹板垂直焊接于长方形腹板中部两侧，形成十字框架耗能结构，多个十字框架相互平行，上锚固板与下锚固板相互平行，多个十字框架垂直焊接在上锚固板与下锚固板之间，位于上锚固板与下锚固板中部；Zn-Al合金耗能片设有多个孔，多个Zn-Al合金耗能片相互平行，多个Zn-Al合金耗能片垂直焊接于上锚固板与下锚固板之间，位于十字框架两侧；Zn-Al合金耗能片、上锚固板、下锚固板、长方形腹板与圆弧腹板均采用Zn-Al合金材料制作。
所述Zn-Al合金耗能片为平板结构，中部设有4个椭圆形孔，4个椭圆形孔相互平行，4个椭圆形孔的间距小于孔边缘与板边沿之间的距离。
所述十字框架两侧对称各设有两个Zn-Al合金耗能片，两侧的Zn-Al合金耗能片间距相同。
所述上锚固板与下锚固板为平板结构，两侧设有螺栓孔。
所述长方形腹板为长方形平板结构，圆弧腹板为平板结构，其一侧设有圆弧形豁口。
所述Zn-Al合金耗能片、上锚固板、下锚固板、长方形腹板与圆弧腹板均采用水切割加工，所述焊接采用MIG焊。
与现有的技术相比，本实用新型的有益效果是：
(1)本实用新型将十字框架耗能结构与Zn-Al合金耗能片两种耗能方式组合在一起；弯曲屈服型阻尼器通过改变耗能片的屈服强度、厚度和高度的方法来实现分阶段屈服；剪切屈服型阻尼器设置不同尺寸的开孔来实现分阶段屈服；因此本实用新型具有较好的耗能性质。
(2)本实用新型具有两道减震防线，分别是Zn-Al合金耗能片的塑形变形耗能与Zn-Al合金十字框架耗能结构的塑性变形耗能，更加安全、可靠，同时具有良好的耗能能力，在实际工程中具有更广泛的应用前景。
(3)本实用新型采用焊接的方式连接，便于加工，同时也防止主要耗能部件和上锚固板、下锚固板在地震时发生松动而致使耗能效果大大折减，经济效益也好，不但可放置于梁内，还可以用于梁下，因此具有较广的用途。
(4)应力集中主要是由于材料在切割时存在棱角致使应力集中，因此Zn-Al合金耗能片和Zn-Al合金十字框架耗能结构的尖角部分均切割为光滑圆弧；本实用新型的主要耗能部件棱角切割的部位极少，因此也减少了应力集中现象。
(5)残余应力和应变主要是由于材料在裁剪时边上受力不均匀，因此随着时间的推移四个角慢慢上翘，因此本实用新型为避免以上现象所以采用水切割加工。
(6)阻尼器的耗能形式可以分为平面内屈服和平面外屈服两种，为解决阻尼器的平面内屈服初始刚度大，Zn-Al合金耗能片通过椭圆形开孔解决这个问题；平面外屈服承载力小，初始刚度低，易出现失稳现象，所以采用十字框架耗能结构来为平面外提供刚度，保证其面外稳定性，进而把阻尼器的性能发挥到极致。
(7)Zn-Al合金阻尼器的耗能结构、耗能片焊接在上锚固板与下锚固板上，锚固板通过螺栓连接在梁上，本实用新型便于更换。
(8)本实用新型采用Zn-Al合金作为原材料，因其具有良好的力学性能、耐磨性好、铸造和机械加工性能优良、成本低等一系列优点；并且Zn-Al合金回收率较高，当阻尼器发生破坏时废旧材料可回收，节约资源保护环境。
附图说明
图1为本实用新型立体结构示意图；
图2为本实用新型结构另一角度立体结构示意图(不包括上锚固板)；
图3为本实用新型十字框架立体结构示意图；
图4为本实用新型Zn-Al合金耗能片结构示意图；
图5为本实用新型长方形腹板结构示意图；
图6为本实用新型圆弧腹板结构示意图。
图中：1-Zn-Al合金耗能片 2-上锚固板 3-下锚固板 4-长方形腹板 5-圆弧腹板6-椭圆形孔 7-螺栓孔 8-圆弧形豁口
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进一步说明：
实施例：
一种Zn-Al合金阻尼器，包括Zn-Al合金耗能片1、上锚固板2、下锚固板3、长方形腹板4与圆弧腹板5。Zn-Al合金耗能片1、上锚固板2、下锚固板3、长方形腹板4与圆弧腹板5均采用Zn-Al合金材料制作。Zn-Al合金耗能片1、上锚固板2、下锚固板3、长方形腹板4与圆弧腹板5均采用水切割加工。
Zn-Al合金耗能片1为平板结构，尺寸为340mm×280mm×12mm，中心线上设有4个椭圆形孔6，椭圆尺寸为：长半径a＝60mm、短半径b＝25mm，椭圆圆心距70mm，4个椭圆形孔6相互平行，椭圆与椭圆之间有20mm的间隔，最外部的椭圆边缘到耗能片边缘的距离为40mm。
上锚固板2与下锚固板3结构相同，均为平板结构，其尺寸为：400mm×400mm×20mm，两侧各设有3个直径R＝18mm的螺栓孔7，螺栓孔7之间的圆心距相同，圆心距为135mm。
长方形腹板4为平板结构，其尺寸为280mm×80mm×12mm。圆弧腹板6为平板结构，尺寸为：280mm×55mm×12mm，一侧设有半径r＝370mm的圆弧形豁口8。
圆弧腹板6垂直焊接于长方形腹板4中部两侧，焊接采用MIG焊，形成十字框架耗能结构，上锚固板2与下锚固板3相互平行，2个十字框架垂直焊接在上锚固板2与下锚固板3之间，2个十字框架相互平行，位于上锚固板2与下锚固板3中部。
4个Zn-Al合金耗能片1分别焊接在十字框架两侧，两侧对称各设有2个Zn-Al合金耗能片1，焊接采用MIG焊，两侧的Zn-Al合金耗能片1间距相同，间距为30mm。
Zn-Al合金是以Zn、Al两种元素为主，Cu、Mg为辅助的多元化合金。软Zn-Al合金锌铝合金因其具有良好的力学性能、耐磨性好、铸造和机械加工性能优良、成本低等一系列优点。Zn-Al合金具有较高的强度和硬度，同时仍保持了良好的塑性和韧性；Zn-Al合金具有良好的成型性能，表面容易进行电镀、阳极处理等装饰加工。此外Zn-Al合金无磁性，受冲击不产生火花，适于在有防爆的场合工作。Zn-Al合金在弹塑性变形过程中可吸收大量的能量，有较高的柔性和延展性，有较好的变形跟踪能力，环境和温度对其性能没有明显的影响，并且Zn-Al合金具有造价低廉的特点；然而几乎所有的钢弹塑性耗能器都是由软钢和低屈服点钢制成，没有用Zn-Al合金制作金属阻尼器的，所以Zn-Al合金阻尼器具有广阔的应用前景。目前研制的主要类型有梁式耗能器、钢棒耗能器、钢元件耗能器、圆环(方框)耗能器、加劲耗能装置、蜂窝状耗能器、槽型耗能器、无粘接支撑、Luara型耗能器、剪切联结耗能器等。
本实用新型耗能方式主要利用Zn-Al合金的塑性变形，在受到高于该地区抗震设防烈度的地震作用时，阻尼器启动工作，此时阻尼器为结构提供抗侧刚度。另一方面，由于Zn-Al合金发生塑形变形，耗散了大部分的地震能量，间接减小了结构受到的地震作用，达到了保护主体结构在受到高于该地区设防烈度的地震作用时不破坏的目的。
本实用新型将十字框架耗能结构与Zn-Al合金耗能片1两种耗能形式进行组合；弯曲屈服型阻尼器通过改变耗能片的屈服强度、厚度和高度的方法来实现分阶段屈服；剪切屈服型阻尼器设置不同尺寸的开孔来实现分阶段屈服；因此本实用新型具有较好的耗能性质。
本实用新型具有两道减震防线，分别是Zn-Al合金耗能片1的塑形变形耗能与Zn-Al合金十字框架耗能结构的塑性变形耗能，更加安全、可靠，同时具有良好的耗能能力，在实际工程中具有更广泛的应用前景。
本实用新型采用焊接的方式连接，便于加工，同时也防止主要耗能部件和上锚固板2、下锚固板3在地震时发生松动而致使耗能效果大大折减，经济效益也好，不但可放置于梁内，还可以用于梁下，因此具有较广的用途。
应力集中主要是由于材料在切割时存在棱角致使应力集中，因此Zn-Al合金耗能片1和Zn-Al合金十字框架耗能结构的尖角部分均切割为光滑圆弧；本实用新型的主要耗能部件棱角切割的部位极少，因此也减少了应力集中现象。
残余应力和应变主要是由于材料在裁剪时边上受力不均匀，因此随着时间的推移四个角慢慢上翘，因此本实用新型为避免以上现象所以采用水切割加工。
阻尼器的耗能形式可以分为平面内屈服和平面外屈服两种，为解决阻尼器的平面内屈服初始刚度大，Zn-Al合金耗能片1通过椭圆形开孔将解决这个问题；平面外屈服承载力小，初始刚度低，易出现失稳现象，所以采用十字框架耗能结构来为平面外提供刚度，保证其面外稳定性，进而把阻尼器的性能发挥到极致。
Zn-Al合金阻尼器的耗能结构、耗能片焊接在锚固板上，上锚固板2与下锚固板3通过螺栓连接在梁上，本实用新型便于更换。
本实用新型采用Zn-Al合金作为原材料，因其具有良好的力学性能、耐磨性好、铸造和机械加工性能优良、成本低等一系列优点；并且Zn-Al合金回收率较高，当阻尼器发生破坏时废旧材料可回收，节约资源保护环境。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种Zn-Al合金阻尼器，其特征在于：包括Zn-Al合金耗能片、上锚固板、下锚固板、长方形腹板与圆弧腹板；圆弧腹板垂直焊接于长方形腹板中部两侧，形成十字框架耗能结构，多个十字框架相互平行，上锚固板与下锚固板相互平行，多个十字框架垂直焊接在上锚固板与下锚固板之间，位于上锚固板与下锚固板中部；Zn-Al合金耗能片设有多个孔，多个Zn-Al合金耗能片相互平行，多个Zn-Al合金耗能片垂直焊接于上锚固板与下锚固板之间，位于十字框架两侧；Zn-Al合金耗能片、上锚固板、下锚固板、长方形腹板与圆弧腹板均采用Zn-Al合金材料制作。
2.根据权利要求1所述的一种Zn-Al合金阻尼器，其特征在于：所述Zn-Al合金耗能片为平板结构，中部设有4个椭圆形孔，4个椭圆形孔相互平行，4个椭圆形孔的间距小于孔边缘与板边沿之间的距离。
3.根据权利要求1所述的一种Zn-Al合金阻尼器，其特征在于：所述十字框架两侧对称各设有两个Zn-Al合金耗能片，两侧的Zn-Al合金耗能片间距相同。
4.根据权利要求1所述的一种Zn-Al合金阻尼器，其特征在于：所述上锚固板与下锚固板均为平板结构，两侧设有螺栓孔。
5.根据权利要求1所述的一种Zn-Al合金阻尼器，其特征在于：所述长方形腹板为长方形平板结构，圆弧腹板为平板结构，其一侧设有圆弧形豁口。
6.根据权利要求1所述的一种Zn-Al合金阻尼器，其特征在于：所述Zn-Al合金耗能片、上锚固板、下锚固板、长方形腹板与圆弧腹板均采用水切割加工，所述焊接采用MIG焊。
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| CN109972763A (zh) * | 2019-04-30 | 2019-07-05 | 辽宁科技大学 | 一种Zn-Al合金阻尼器 |
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2019
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