CN216713441U - 性能稳定的剪切型金属阻尼器 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种性能稳定的剪切型金属阻尼器，包括：用于与建筑主体结构连接的上连接板、下连接板和设置在上连接板与下连接板之间的耗能结构；耗能结构由左翼缘、右翼缘、耗能板及加劲肋和角筋组成；耗能板设置于上连接板、下连接板与左翼缘、右翼缘形成的包络结构范围内；加劲肋与左翼缘、右翼缘平行设置于包络结构范围内；角筋设置于耗能结构的各焊接缝相对内或外侧壁上。该结构简单，成本低廉，耗能效果优异，可广泛应用于构建筑物的减隔震技术方案。

Description

性能稳定的剪切型金属阻尼器

技术领域

本申请涉及土木工程抗震与减震技术领域，特别是一种性能稳定的剪切型金属阻尼器。

背景技术

传统结构设计中，往往采用“硬碰硬”的原则，即主张依靠建筑本身的结构刚度来抵御地震作用，这就意味着结构构件的截面增大，材料用量增加，如此一来，不仅造成成本的浪费，更不能取得积极的振动控制效果。且建筑结构的安全性难以得到保证。

建筑结构消能减震技术是在结构中设置消能装置，提供附加刚度和阻尼，当地震发生时，通过消能装置塑性变形来消耗地震输入的能量，避免建筑结构破坏或倒塌，从而达到减震目的。

由于软钢的屈服点低，进入塑性后具有良好的滞回特性，且在弹塑性滞回变形过程中可吸收大量能量，非常适合控制结构在地震下的位移响应。因此，被广泛用于制造各种类型和构造的金属耗能减震器，其中剪切型软钢阻尼器就是一个典型。

传统的金属阻尼器往往存在两个最为棘手的难题：一是耗能板直接与其它连接构件焊接，带来焊接热输入影响材料局部变形后增加焊缝的应力集中程度；二是翼缘根部焊缝处的应力集中，导致此处容易发生断裂的问题，以上两点在很大程度上降低了现有结构阻尼器的减震耗能效果。

现有金属阻尼器多通过焊接横向加劲肋和竖向加劲肋，实现防面外屈曲。但所焊接的横向加劲肋在阻尼器在往复运动的疲劳测试中更容易发生破坏，无法发挥阻尼器作用。

实用新型内容

本申请提供了一种性能稳定的剪切型金属阻尼器，用于解决现有技术中存在的防面外屈曲中焊接的横向加劲肋在阻尼器在往复运动的疲劳测试中容易断裂；翼缘根部焊缝处的应力集中导致阻尼器受力后容易发生断裂的技术问题。

本申请提供了一种性能稳定的剪切型金属阻尼器，包括：用于与建筑主体结构连接的上连接板、下连接板和设置在上连接板与下连接板之间的耗能结构；

所述耗能结构由左翼缘、右翼缘、耗能板及加劲肋和角筋组成；

所述耗能板设置于上连接板、下连接板与左翼缘、右翼缘形成的包络结构范围内；

所述加劲肋与左翼缘、右翼缘平行设置于包络结构范围内；

所述角筋设置于耗能结构的各焊接缝相对内或外侧壁上。

优选的，所述角筋设置于耗能结构的单侧内置、单侧外置、双侧对称布置；所述角筋分别与角筋接触的上连接板、下连接板、左翼缘、右翼缘焊接连接。

优选的，所述角筋横截面包括：至少一个内直角。

优选的，所述耗能板设置于上连接板、下连接板与左翼缘、右翼缘形成的包络结构内且与周围的包络结构垂直焊接连接。

优选的，所述加劲肋均为竖向加劲肋，加劲肋上、下两端分别与上、下连接板焊接连接，加劲肋与耗能板接触的一侧与耗能板焊接连接。

优选的，所述加劲肋设置于耗能板的单侧壁上。

优选的，所述加劲肋设置于耗能板的两相对侧壁上。

优选的，所述加劲肋对称设置于耗能板的两相对侧壁上。

优选的，所述加劲肋交错设置于耗能板的两相对侧壁上。

本申请能产生的有益效果包括：

1)本申请所提供的性能稳定的剪切型金属阻尼器，结构简单，成本低廉，耗能效果优异，可广泛应用于构建筑物的减隔震技术方案。通过在上、下连接板之间合理设置竖向加劲肋数量及布置形式，能防止耗能板发生面外屈曲。该阻尼器中取消横向加劲肋，只保留了竖向加劲肋，在有效防止耗能板面外屈曲的同时，避免对疲劳劣化最敏感的横向焊缝因素的影响，进一步加强了阻尼器的稳定耗能特性。

2)本申请所提供的性能稳定的剪切型金属阻尼器，该阻尼器通过在翼缘、连接板焊接点处设置角筋，能有效保护翼缘根部焊缝。在翼缘与连接板的连接四角点处对称设置角筋，角筋由于其较大的刚度始终保持弹性状态，可以将翼缘的最大应力集中点由底部焊接处转移至角筋高度处，有效保护翼缘底部焊缝使其不过早发生断裂，对阻尼器疲劳有改善作用。

附图说明

图1为本申请提供的第一实施例中性能稳定的剪切型金属阻尼器立体结构示意图；

图2为本申请提供的第二实施例中性能稳定的剪切型金属阻尼器立体结构示意图；

图3为本申请提供的第三实施例中性能稳定的剪切型金属阻尼器立体结构示意图；

图4为本申请提供的第一实施例性能稳定的剪切型金属阻尼器主视结构示意图；

图5为图4中A-A向剖视结构示意图；

图6为本申请提供的第四实施例中加劲肋单面设置结构横向剖视俯视结构示意图；

图7为本申请提供的第五实施例加劲肋双面交错设置结构横向剖视俯视结构示意图；

图8为本申请提供的第六实施例加劲肋双面对称设置结构横向剖视俯视示意图；

图9本申请中所用角筋横截面形状示意图；

图例说明：

1、上连接板；2、下连接板；3、耗能板；4、左翼缘；5、右翼缘；6、加劲肋；7、角筋。

具体实施方式

为使本申请实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施方式的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施方式。基于本申请中的实施方式，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方式，都属于本申请保护的范围。

本申请中未详述的且并不用于解决本申请技术问题的技术手段，均按本领域公知常识进行设置，且多种公知常识设置方式均可实现。

参见图1～8，本申请提供的性能稳定的剪切型金属阻尼器，包括：用于与建筑主体结构连接的上连接板1、下连接板2和设置在上连接板1与下连接板2之间的耗能结构；

所述耗能结构由左翼缘4、右翼缘5、耗能板3及加劲肋6和角筋7组成；

所述耗能板3设置于上连接板1、下连接板2与左翼缘4、右翼缘5形成的包络结构范围内；

所述加劲肋6与左翼缘4、右翼缘5平行设置于包络结构范围内；

所述角筋7设置于耗能结构的各焊接缝相对内或外侧壁上。

该阻尼器通过在翼缘、连接板焊接点处设置角筋7，能有效保护翼缘根部焊缝。在翼缘与连接板的连接四角点处对称设置角筋7，角筋7由于其较大的刚度始终保持弹性状态，可以将翼缘的最大应力集中点由底部焊接处转移至角筋7高度处，有效保护翼缘底部焊缝使其不过早发生断裂，对阻尼器疲劳有改善作用。

根据所用角筋7横向宽度，可在焊缝处设置多个角筋7以实现上述效果。

该阻尼器具有稳定的耗能力学特性：常规的金属阻尼器其防面外屈曲的方法是通过焊接横向加劲肋6和竖向加劲肋6的方式来实现，大量的试验已证实，相对于竖向加劲肋6，阻尼器在往复运动的疲劳测试中，其横向加劲肋6焊接处更容易发生破坏。本申请取消横向加劲肋6，只保留了竖向加劲肋6，在有效防止耗能板3面外屈曲的同时，也避免了对疲劳劣化最敏感的横向焊缝因素的影响，进一步加强了阻尼器的稳定耗能特性。

在一具体实施例中，该金属阻尼器包括：上连接板1、下连接板2、耗能板3、左翼缘4、右翼缘5、加劲肋6、角筋7；左翼缘4、右翼缘5对称设置于上连接板1、下连接板2之间；左翼缘4、右翼缘5的上下端面分别与上连接板1底面、下连接板2顶面焊接形成焊缝；角筋7设置于焊缝侧壁处；耗能板3设置于包络结构中，并分别与上连接板1、下连接板2、左翼缘4、右翼缘5相向侧壁焊接；耗能板3焊接于上连接板1、下连接板2、耗能板3、左翼缘4、右翼缘5的中线上；加劲肋6焊接于耗能板3外侧壁上。

优选的，所述角筋7设置在耗能结构前后两侧的四角点处，其布置形式可以是单侧内置或者是单侧外置或者是双侧对称布置等多种布置形式，角筋7与其接触的连接板和翼缘板焊接连接。

参见图1，4～5，在第一具体实施例中，角筋7对称设置于耗能结构焊缝的内侧壁各顶角处。

参见图2，在第二具体实施例中，角筋7对称设置于耗能结构焊缝的内和外侧壁处。

参见图3，在第三具体实施例中，角筋7对称设置于耗能结构焊缝的外侧壁处。

优选的，角筋7横截面包括：至少一个内直角。围成内的直角外侧壁与上连接板1、下连接板2、左翼缘4、右翼缘5焊接连接。

在一具体实施例中，角筋7横截面可以为三角形，三角形的斜边可以为斜边，也可以为凹弧段、凸弧段，具体三角形结构如图9中a～e所示；角筋7横截面也可以为矩形、正方形。

优选的，所述耗能板3设置于上连接板1、下连接板2与左翼缘4、右翼缘5形成的包络结构内且与周围的包络结构垂直焊接连接。

优选的，所述加劲肋6均为竖向加劲肋6，加劲肋6上、下两端分别与上、下连接板2焊接连接，加劲肋6与耗能板3接触的一侧与耗能板3焊接连接。

优选的，所述加劲肋6设置于耗能板3的单侧壁上。参见图6，在第四具体实施例中，角筋7对称设置于耗能结构焊缝的内侧壁各顶角处。加劲肋6垂直耗能板3设置于耗能板3的单侧侧壁上，该设置侧壁可以为任一侧壁。

优选的，所述加劲肋6设置于耗能板3的两相对侧壁上。

优选的，所述加劲肋6对称设置于耗能板3的两相对侧壁上。参见图8，在第六具体实施例中，角筋7对称设置于耗能结构焊缝的内侧壁各顶角处。加劲肋6垂直耗能板3设置于耗能板3的相对两侧侧壁上，相对侧壁上的各加劲肋6连接处对齐设置。

优选的，所述加劲肋6交错设置于耗能板3的两相对侧壁上。参见图7，在第五具体实施例中，角筋7对称设置于耗能结构焊缝的内侧壁各顶角处。加劲肋6垂直耗能板3设置于耗能板3的两相对侧壁上。各加劲肋6与耗能板3相接处错位设置。

尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种性能稳定的剪切型金属阻尼器，其特征在于，包括：用于与建筑主体结构连接的上连接板(1)、下连接板(2)和设置在上连接板(1)与下连接板(2)之间的耗能结构；

所述耗能结构由左翼缘(4)、右翼缘(5)、耗能板(3)及加劲肋(6)和角筋(7)组成；

所述耗能板(3)设置于上连接板(1)、下连接板(2)与左翼缘(4)、右翼缘(5)形成的包络结构范围内；

所述加劲肋(6)与左翼缘(4)、右翼缘(5)平行设置于包络结构范围内；

所述角筋(7)设置于耗能结构的各焊接缝相对内或外侧壁上。

2.根据权利要求1所述的性能稳定的剪切型金属阻尼器，其特征在于，所述角筋(7)设置于耗能结构的单侧内置、单侧外置、双侧对称布置；所述角筋(7)分别与角筋(7)接触的上连接板(1)、下连接板(2)、左翼缘(4)、右翼缘(5)焊接连接。

3.根据权利要求2所述的性能稳定的剪切型金属阻尼器，其特征在于，所述角筋(7)横截面包括：至少一个内直角。

4.根据权利要求1所述的性能稳定的剪切型金属阻尼器，其特征在于，所述耗能板(3)设置于上连接板(1)、下连接板(2)与左翼缘(4)、右翼缘(5)形成的包络结构内且与周围的包络结构垂直焊接连接。

5.根据权利要求4所述的性能稳定的剪切型金属阻尼器，其特征在于，所述加劲肋(6)均为竖向加劲肋(6)，加劲肋(6)上、下两端分别与上、下连接板(2)焊接连接，加劲肋(6)与耗能板(3)接触的一侧与耗能板(3)焊接连接。

6.根据权利要求5所述的性能稳定的剪切型金属阻尼器，其特征在于，所述加劲肋(6)设置于耗能板(3)的单侧壁上。

7.根据权利要求5所述的性能稳定的剪切型金属阻尼器，其特征在于，所述加劲肋(6)设置于耗能板(3)的两相对侧壁上。

8.根据权利要求5所述的性能稳定的剪切型金属阻尼器，其特征在于，所述加劲肋(6)对称设置于耗能板(3)的两相对侧壁上。

9.根据权利要求5所述的性能稳定的剪切型金属阻尼器，其特征在于，所述加劲肋(6)交错设置于耗能板(3)的两相对侧壁上。

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