CN218622726U - 一种板式约束型剪切钢板阻尼器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及阻尼器技术领域，公开了一种板式约束型剪切钢板阻尼器，包括与阻尼器中轴线重合的耗能钢板以及设置在耗能钢板两侧的连接钢板，所述耗能钢板的两侧面上设置有约束钢板，两侧的约束钢板相互对称，每一侧的约束钢板上下两端均设置有镜像的角钢。本实用新型提供的板式约束型剪切钢板阻尼器，该阻尼器无需设置翼缘，免去了翼缘和腹板之间由于变形不协调所产生的应力集中问题；同时亦免去了翼缘耗能与腹板耗能所占比例的关系，有利于阻尼器的工程设计及应用。
Description
技术领域
本实用新型涉及阻尼器技术领域，具体涉及一种板式约束型剪切钢板阻尼器。
背景技术
剪切钢板阻尼器是利用耗能钢板平面内产生剪切弹塑性滞回变形以达到消能减震的目的。在小震作用下，阻尼器处于弹性工作阶段，提供给建筑物附加刚度；在中大震作用下，阻尼器处于弹塑性工作阶段，通过耗能钢板的剪切滞回变形提供给建筑物附加阻尼。阻尼器在剪切滞回变形的过程中，耗能钢板可等效为若干斜拉杆承受轴向作用力，位移角达到一定量时，轴向压力达到压杆的屈曲应力时，杆件即发生失稳，宏观表现即为耗能钢板沿对角线发生平面外屈曲变形。这将严重阻碍剪切钢板阻尼器发挥其极限承载能力，同时并没有将耗能钢板所用钢材的延性得以充分发挥。
为解决耗能钢板的平面外屈曲问题，日本学者田中清、佐佐木康人曾公开过以下的解决办法：1、减少耗能钢板的宽厚比；2、在耗能钢板设置加劲肋(田中清，佐々木康人.極低降伏点鋼を用いた制震パネルダンパーの静的履歴減衰性能に関する研究[J].日本建築学会構造系論文集第509号,159-166,1998)。对于第一种解决方案，由于减少耗能钢板的宽厚比，导致耗能钢板平面内刚度过大，在中、大震作用下阻尼器仍停留在弹性工作阶段而并没有进入屈服阶段，发挥不出阻尼器应有的滞回耗能性能；对于第二种解决方案，在耗能钢板设置加劲肋，由于耗能钢板为核心消能部件，耗能钢板与加劲肋之间的焊接焊缝产生的残余应力、加工过程的施焊质量都将影响阻尼器性能的稳定性。另外，日本学者FUJINAKATakashi、TAKEUCHI Takashi曾公开过以下解决办法：利用两块外包碳纤维布的砂浆板夹住耗能钢板以防止耗能钢板发生平面外屈曲。(ZHU Huajia、SUN Yuping、FUJINAGA Takashi、TAKEUCHI Takashi.Development of a New Type of Earthquake Energy-absorptionDevice[A].15WCEE，2012)对于此解决方案，明显存在以下不足：砂浆板仅靠碳纤维布包住而并没有其他固定措施，这将会造成阻尼器在剪切过程中砂浆板与耗能钢板产生脱落。
专利号为200810203110.2的发明专利请求保护一种“软钢剪切滞回阻尼器”，该阻尼器在耗能钢板的至少一侧上设置横向加劲肋和纵向加劲肋，同时在耗能钢板左右两端设置翼缘。上述发明专利明显存在下述不足：1、耗能钢板设置加劲肋，这将引入焊缝这一不确定因素对阻尼器性能稳定性的影响；2、设置了翼缘后，对阻尼器进行设计时，翼缘与耗能钢板所耗能量的比例关系现时并没有得到揭示，这将不利于阻尼器的设计，使得在实际工程中的应用具有一定的困难。
专利号为201110140654.0的发明专利请求保护一种“剪切型并联软钢建筑结构抗震阻尼器”，该阻尼器将两块耗能钢板并联为一体，以提高阻尼器的平面内刚度，在耗能钢板的左右两端设置翼缘。上述发明专利明显存在下述不足：耗能钢板并联为一体，使得耗能钢板在剪切变形过程中，地震力的作用方向与耗能钢板的中轴线不重合，这将对耗能钢板产生附加的扭转影响，阻尼器的性能将得不到保证，为此我们提出了一种板式约束型剪切钢板阻尼器。
实用新型内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本实用新型提供一种板式约束型剪切钢板阻尼器，通过改进结构设计，以解决上述的问题。
(二)技术方案
为实现上述所述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种板式约束型剪切钢板阻尼器，包括与阻尼器中轴线重合的耗能钢板以及设置在耗能钢板两侧的连接钢板，所述耗能钢板的两侧面上设置有约束钢板，两侧的约束钢板相互对称，每一侧的约束钢板上下两端均设置有镜像的角钢。
优选的，所述连接钢板分别焊接在耗能钢板的上下两侧。
优选的，耗能钢板的板面与连接钢板板面均垂直，耗能钢板四周边沿与连接钢板四周边沿严格对齐，约束钢板一面平行紧贴约束钢板板面，另一面平行紧贴连接钢板板面。
优选的，耗能钢板为方形或者矩形，耗能钢板钢材屈服强度不高于两百三十五MPa，耗能钢板宽厚比为三十五至五十。
优选的，连接钢板为方形或者矩形，连接钢板钢材屈服强度不低于两百三十五MPa。
优选的，角钢为等边角钢或者不等边角钢或者轧制角钢或者焊接角钢或者单独角钢或者带加劲肋角钢其中任意一种。
优选的，每块角钢对应连接钢板一端均预留螺栓孔，上下两侧的连接钢板均预留螺栓孔，每块连接钢板的螺栓孔共两排，每排四个，每块角钢分别用四颗螺栓穿过螺栓孔与连接钢板连为一体，角钢与约束钢板焊接为一体。
优选的，所述约束钢板与连接钢板之间不贴合，间隙长度为一至一点五厘米。
优选的，约束钢板与连接钢板之间的间隙中填充有柔性材料，柔性材料可为粘弹性材料或者橡胶。
优选的，所述耗能钢板与约束钢板之间设置有柔性层，柔性层厚度为一至三毫米，其中柔性层所用材料为粘弹性材料或者橡胶。
(三)有益效果
与现有技术相比，本实用新型提供的板式约束型剪切钢板阻尼器，具备以下有益效果：
1、该板式约束型剪切钢板阻尼器，当阻尼器发生剪切弹塑性滞回变形时，耗能钢板受到约束钢板的约束作用。耗能钢板产生屈曲变形，由于受到两侧约束钢板的约束，屈曲变形将作用在约束钢板上，耗能钢板屈曲变形的扩展必将需要克服约束钢板面外刚度带来的约束作用，而约束钢板的面外刚度可根据需要设置其厚度或有效设置加劲肋来灵活地设计以满足防止其发生面外失稳来达到工程应用需要；另一方面，上部角钢与约束钢板焊为一体，给予了约束钢板固定的约束边界，使其能有效配合约束钢板发挥其约束作用，下部角钢与约束钢板可产生相对滑动，满足其耗能机制。
2、该板式约束型剪切钢板阻尼器，耗能钢板无需设置加劲肋，免去了由于焊缝带来的不确定性对阻尼器性能带来的影响。
3、该板式约束型剪切钢板阻尼器，阻尼器没有设置翼缘，免去了翼缘和腹板之间由于变形不协调所产生的应力集中问题；同时亦免去了翼缘耗能与腹板耗能所占比例的关系，有利于阻尼器的工程设计及应用。
4、该板式约束型剪切钢板阻尼器，构造简单，取材方便，约束钢板可拆卸，构件更易标准化。
附图说明
图1为本实用新型实施例阻尼器的主视结构示意图；
图2为本实用新型实施例阻尼器的侧视结构示意图；
图3为本实用新型实施例阻尼器的剖视结构示意图；
图4为本实用新型实施例阻尼器的在建筑结构中具体应用的结构示意图；
图5为本实用新型实施例阻尼器的在建筑结构中具体应用的结构示意图；
图6为本实用新型实施例阻尼器的在建筑结构中具体应用的结构示意图；
图7为本实用新型实施例阻尼器的在建筑结构中具体应用的结构示意图。
图中：1、耗能钢板；2、连接钢板；3、约束钢板；4、角钢；5、螺栓。
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做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。
实施例：
请参阅图1-7，本实施例提供的板式约束型剪切钢板阻尼器，包括一块耗能钢板1、两块连接钢板2、两块约束钢板3以及四块角钢4，其中，所述耗能钢板1中轴线与阻尼器的中轴线严格重合，两块连接钢板2分别焊固于耗能钢板1的上下两侧，两块约束钢板3对称布置于耗能钢板1的左右两侧，四块角钢4对称布置于约束钢板3上下两侧，耗能钢板1的板面与各连接钢板2板面均垂直，耗能钢板1四周边沿与连接钢板2四周边沿严格对齐，角钢4一面平行紧贴约束钢板3板面，另一面平行紧贴连接钢板2板面。两块约束钢板(3)离连接钢板2各留一段间隙，间隙长度为1～1.5厘米。上下连接钢板2均预留螺栓孔，每块连接钢板2的螺栓孔共两排，每排四个；每块角钢4分别用四颗螺栓与连接钢板2连为一体；与上连接钢板2连接的两块角钢4用螺栓连接为一体、与约束钢板3焊接为一体，与下连接钢板2连接的角钢4用螺栓连接为一体，与约束钢板3无须连为一体。连接钢板2与角钢4通过高强摩擦型螺栓连接于支承部件连为一体。
参见图4-7可见，本发明所述的一种板式约束型剪切钢板阻尼器可安装于“X”支撑、间柱、“八”字型支撑、“倒八”字型支撑间。
安装于“X”型钢支撑、钢间柱时，阻尼器上连接钢板与钢支撑(钢间柱)的上刚性板、下连接钢板与钢支撑(钢间柱)的下刚性板分别采用高强摩擦型螺栓连为一体，为使阻尼器发生剪切变形过程中靠近刚性板部位不发生变形，对于“X”型钢支撑，在靠近刚性板部位支撑应设置加劲肋。其中，“X”型钢支撑可为普通支撑，亦可为防屈曲支撑；安装于“X”型钢筋混凝土支撑(间柱)时，应在钢筋混凝土支撑(间柱)内预锚螺杆以固定刚性板；安装于“八”字型、“倒八”字型支撑时，阻尼器上(下)连接钢板与框架结构梁底(上)部采用高强摩擦型螺栓连为一体。支撑(间柱)的形心线与耗能钢板的形心线应严格在同一面内。
本实用新型上述实施例提供的板式约束型剪切钢板阻尼器，该阻尼器无需设置翼缘，免去了翼缘和腹板之间由于变形不协调所产生的应力集中问题；同时亦免去了翼缘耗能与腹板耗能所占比例的关系，有利于阻尼器的工程设计及应用。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种板式约束型剪切钢板阻尼器，其特征在于:包括与阻尼器中轴线重合的耗能钢板(1)以及设置在耗能钢板(1)两侧的连接钢板(2)，所述耗能钢板(1)的两侧面上设置有约束钢板(3)，两侧的约束钢板(3)相互对称，每一侧的约束钢板(3)上下两端均设置有镜像的角钢(4)。
2.根据权利要求1所述的板式约束型剪切钢板阻尼器，其特征在于：所述连接钢板(2)分别焊接在耗能钢板(1)的上下两侧。
3.根据权利要求1所述的板式约束型剪切钢板阻尼器，其特征在于：所述耗能钢板(1)的板面与连接钢板(2)板面均垂直，耗能钢板(1)四周边沿与连接钢板(2)四周边沿严格对齐，约束钢板(3)一面平行紧贴约束钢板(3)板面，另一面平行紧贴连接钢板(2)板面。
4.根据权利要求1所述的板式约束型剪切钢板阻尼器，其特征在于：所述耗能钢板(1)为方形或者矩形，耗能钢板(1)钢材屈服强度不高于两百三十五MPa，耗能钢板(1)宽厚比为三十五至五十。
5.根据权利要求1所述的板式约束型剪切钢板阻尼器，其特征在于：所述连接钢板(2)为方形或者矩形，连接钢板(2)钢材屈服强度不低于两百三十五MPa。
6.根据权利要求1所述的板式约束型剪切钢板阻尼器，其特征在于：所述角钢(4)为等边角钢或者不等边角钢或者轧制角钢或者焊接角钢或者单独角钢或者带加劲肋角钢其中任意一种。
7.根据权利要求1所述的板式约束型剪切钢板阻尼器，其特征在于：所述每块角钢(4)对应连接钢板(2)一端均预留螺栓孔，上下两侧的连接钢板(2)均预留螺栓孔，每块连接钢板(2)的螺栓孔共两排，每排四个，每块角钢(4)分别用四颗螺栓穿过螺栓孔与连接钢板(2)连为一体，角钢(4)与约束钢板(3)焊接为一体。
8.根据权利要求1所述的板式约束型剪切钢板阻尼器，其特征在于：所述约束钢板(3)与连接钢板(2)之间不贴合，间隙长度为一至一点五厘米。
9.根据权利要求8所述的板式约束型剪切钢板阻尼器，其特征在于：所述约束钢板(3)与连接钢板(2)之间的间隙中填充有柔性材料，柔性材料可为粘弹性材料或者橡胶。
10.根据权利要求1所述的板式约束型剪切钢板阻尼器，其特征在于：所述耗能钢板(1)与约束钢板(3)之间设置有柔性层，柔性层厚度为一至三毫米，其中柔性层所用材料为粘弹性材料或者橡胶。
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