CN218758058U - 一种复合型大位移金属消能器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种复合型大位移金属消能器，属于建筑消能减震技术领域，包括连接板、摩擦耗能模块和金属耗能模块，所述连接板包括上连接板和下连接板，所述摩擦耗能模块，包括剪切板、约束钢板、预紧螺栓、蝶形弹簧、第一连接螺栓、转换钢板和摩擦板。本实用新型通过采用耗能软钢和摩擦板两种耗能材料有效结合作为复合型消能器，利用摩擦板起滑位移小、屈服早、极限变形大、等效粘滞阻尼比大的优点，利用耗能软钢材料承载力高、应变硬化的特点，将两种不同耗能材料的优势相结合，能够实现复合后的复合型大位移金属消能器具有早屈服、大变形、高承载力的特点，能够满足减震结构按照性能化设计的高性能目标要求。

Description

一种复合型大位移金属消能器

技术领域

本实用新型涉及建筑消能减震技术领域，具体是一种复合型大位移金属消能器。

背景技术

自2021年5月12日国务院颁布《建设工程抗震管理条例》（中华人民共和国国务院令第744号），文件规定在位于高烈度设防地区、地震重点监视防御区的新建学校、幼儿园、医院、养老机构、儿童福利机构、应急指挥中心、应急避难场所、广播电视等建筑应当按照国家有关规定采用隔震减震等技术，保证发生本区域设防地震时能够满足正常使用要求，减震隔震技术的应用范围大幅增加，消能减震技术是给建筑结构的关键部位安装耗能减震装置，通过调整或改变结构动力特性来控制结构在地震作用下的反应，消能减震技术可以有效减轻地震对建筑结构的作用，提高建筑结构的抗震性能，近年来，随着消能减震技术的大量应用以及结构设计对抗震性能要求的提升，消能减震技术产品的类型不断增加，对消能减震产品的力学性能要求也更加苛刻，原有的各种单一耗能的减震消能器很难满足设计要求。

本申请人发现现有的各类消能减震技术产品至少存在以下技术问题：

现有的各种常规消能器功能单一、力学性能参数缺陷明显，如摩擦消能器，其优点是起滑位移小、极限变形大，可以在极小变形即可耗能且大位移下仍能正常工作，但其显著的缺陷是承载力始终不变，这和我国建筑结构抗震设计的三水准设防不匹配，建筑结构在多遇地震、设防地震、罕遇地震的不同地震水准下，结构的楼层剪力、位移是逐级增加的，因此阻尼器的承载力应当随着变形增加而增大较为适宜；另外，如应用最多的金属屈服型消能器，其显著优点是利用了金属材料的塑性变形耗能，由于耗能软钢材料具有较高的延性，可提供较大的承载力，利用软钢材料也可实现在小变形早耗能，但其显著缺点是疲劳性能不足，相同的延性比，当屈服位移较小时，其极限变形则受限，很难满足结构在罕遇地震下较大设计变形的需求；若让其实现较大的极限变形，提供较大的承载力，但又无法较早耗能，因此早屈服和大变形两个要求制约着金属屈服型阻尼器的应用范围。

基于以上，从建筑减震工程的抗震性能设计目标、消能器的耗能效率、消能器的适用性、安装以及造价成本多角度出发，开发一种能兼顾早屈服耗能、高延性、高承载力且可更换的复合型减震产品，以改善常规常规金属屈服型消能器性能单一的弊端，因此，本实用新型提供了一种复合型大位移金属消能器，以解决上述提出的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种复合型大位移金属消能器，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种复合型大位移金属消能器，包括连接板、摩擦耗能模块和金属耗能模块，所述连接板包括上连接板和下连接板，所述摩擦耗能模块，包括剪切板、约束钢板、预紧螺栓、蝶形弹簧、第一连接螺栓、转换钢板和摩擦板，所述剪切板的一端和上连接板相连，所述转换钢板的一端和下连接板相连，所述约束钢板设置于所述上连接板与下连接板之间，所述约束钢板下端通过第一连接螺栓固定在转换钢板的两侧，所述约束钢板上端通过预紧螺栓和蝶形弹簧固定在剪切板的两侧，所述预紧螺栓穿过约束钢板、摩擦板和蝶形弹簧，所述剪切板和约束钢板之间均设置摩擦板并紧贴；

所述金属耗能模块包括上转换板、下转换板、耗能软钢和第二连接螺栓，所述上转换板和上连接板相连，所述下转换板和下连接板相连，所述耗能软钢的数量为两个，两个所述耗能软钢通过第二连接螺栓分别固定在上转换板和下转换板的两侧，所述第二连接螺栓穿过两侧的耗能软钢、上转换板和下转换板并对两个耗能软钢和上转换板和下转换板进行栓接。

作为本实用新型进一步的方案，所述约束钢板的数量为两个，两个所述约束钢板表面的顶部和底部分别开设有配合预紧螺栓使用的预紧螺栓孔，所述剪切板表面的两侧开设有长槽孔，所述预紧螺栓位于预紧螺栓孔和长槽孔的内腔。

作为本实用新型再进一步的方案，所述两个所述约束钢板表面的底部开设有配合第一连接螺栓使用的第一连接螺栓孔，所述转换钢板的表面开设有配合第一连接螺栓使用的第二连接螺栓孔，所述第一连接螺栓位于第一连接螺栓孔和第二连接螺栓孔的内腔。

作为本实用新型再进一步的方案，所述两个所述耗能软钢的表面均开设有菱形孔洞。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型通过采用耗能软钢和摩擦板两种耗能材料有效结合作为复合型消能器，利用摩擦板起滑位移小、屈服早、极限变形大、等效粘滞阻尼比大的优点，利用耗能软钢材料承载力高、应变硬化的特点，将两种不同耗能材料的优势相结合，能够实现复合后的复合型大位移金属消能器具有早屈服、大变形、高承载力的特点，能够满足减震结构按照性能化设计的高性能目标要求；

而复合型大位移金属消能器中摩擦单元的承载力可通过蝶形弹簧和预紧螺栓的预紧力控制，摩擦力能够精准可控，且耗能软钢部分的承载力和变形可通过耗能软钢单元的高宽比、孔洞大小和厚度来控制，其变形和承载力均可准确计算；

然后通过摩擦板和耗能软钢的组装工艺简单，摩擦板、预紧螺栓、蝶形弹簧以及耗能软钢均可通过模块化加工、组装成型，可规模化生产；

最后复合型大位移金属消能器通过第一连接螺栓和转换钢板连接，生产组装快捷且震后可拆卸、可更换，能实现震后快速维修和快速恢复功能。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型结构中摩擦耗能模块的平面示意图；

图3为本实用新型结构中摩擦耗能模块的侧面示意图；

图4为本实用新型结构中约束钢板的平面示意图；

图5为本实用新型结构中转换钢板的平面示意图；

图6为本实用新型结构中剪切板的平面示意图；

图7为本实用新型结构中金属耗能模块的平面示意图；

图8为本实用新型结构中金属耗能模块的侧面示意图；

图9为本实用新型结构中耗能软钢的平面示意图。

图中：1、连接板；11、上连接板；12、下连接板；2、摩擦耗能模块；21、剪切板；22、约束钢板；23、预紧螺栓；24、蝶形弹簧；25、第一连接螺栓；26、转换钢板；27、摩擦板；3、金属耗能模块；31、上转换板；32、下转换板；33、耗能软钢；34、第二连接螺栓；4、预紧螺栓孔；5、长槽孔；6、第一连接螺栓孔；7、第二连接螺栓孔；8、菱形孔洞。

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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“顶/底端”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。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例一：

请参阅图1～9，本实用新型实施例中，一种复合型大位移金属消能器，包括连接板1、摩擦耗能模块2和金属耗能模块3，连接板1包括上连接板11和下连接板12，摩擦耗能模块2，包括剪切板21、约束钢板22、预紧螺栓23、蝶形弹簧24、第一连接螺栓25、转换钢板26和摩擦板27，剪切板21的一端和上连接板11相连，转换钢板26的一端和下连接板12相连，约束钢板22设置于上连接板11与下连接板12之间，约束钢板22下端通过第一连接螺栓25固定在转换钢板26的两侧，约束钢板22上端通过预紧螺栓23和蝶形弹簧24固定在剪切板21的两侧，预紧螺栓23穿过约束钢板22、摩擦板27和蝶形弹簧24，剪切板21和约束钢板22之间均设置摩擦板27并紧贴；

金属耗能模块3包括上转换板31、下转换板32、耗能软钢33和第二连接螺栓34，上转换板31和上连接板11相连，下转换板32和下连接板12相连，耗能软钢33的数量为两个，两个耗能软钢33通过第二连接螺栓34分别固定在上转换板31和下转换板32的两侧，第二连接螺栓34穿过两侧的耗能软钢33、上转换板31和下转换板32并对两个耗能软钢33和上转换板31和下转换板32进行栓接。

具体的，约束钢板22的数量为两个，两个约束钢板22表面的顶部和底部分别开设有配合预紧螺栓23使用的预紧螺栓孔4，剪切板21表面的两侧开设有长槽孔5，预紧螺栓23位于预紧螺栓孔4和长槽孔5的内腔。

具体的，两个约束钢板22表面的底部开设有配合第一连接螺栓25使用的第一连接螺栓孔6，转换钢板26的表面开设有配合第一连接螺栓25使用的第二连接螺栓孔7，第一连接螺栓25位于第一连接螺栓孔6和第二连接螺栓孔7的内腔。

具体的，两个耗能软钢33的表面均开设有菱形孔洞8。

本实施例的原理为：

使用时通过采用耗能软钢33和摩擦板27两种耗能材料有效结合作为复合型消能器，利用摩擦板27起滑位移小、屈服早、极限变形大、等效粘滞阻尼比大的优点，利用耗能软钢33材料承载力高、应变硬化的特点，将两种不同耗能材料的优势相结合，能够实现复合后的复合型大位移金属消能器具有早屈服、大变形、高承载力的特点，能够满足减震结构按照性能化设计的高性能目标要求；

而复合型大位移金属消能器中摩擦单元的承载力可通过蝶形弹簧24和预紧螺栓23的预紧力控制，摩擦力能够精准可控，且耗能软钢33部分的承载力和变形可通过耗能软钢33单元的高宽比、孔洞大小和厚度来控制，其变形和承载力均可准确计算；

然后通过摩擦板27和耗能软钢33的组装工艺简单，摩擦板27、预紧螺栓23、蝶形弹簧24以及耗能软钢33均可通过模块化加工、组装成型，可规模化生产；

最后复合型大位移金属消能器通过过第一连接螺栓25和转换钢板26连接，生产组装快捷且震后可拆卸、可更换，能实现震后快速维修和快速恢复功能。

综上所述：通过提高消能器的耗能能力，改善了单一摩擦消能器起滑后承载力无法再提高的问题，进一步改善了单一金属屈服型阻尼器延性比小以及疲劳性能不足的问题。

以上，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 (4)

1.一种复合型大位移金属消能器，包括连接板（1）、摩擦耗能模块（2）和金属耗能模块（3），其特征在于，所述连接板（1）包括上连接板（11）和下连接板（12），所述摩擦耗能模块（2），包括剪切板（21）、约束钢板（22）、预紧螺栓（23）、蝶形弹簧（24）、第一连接螺栓（25）、转换钢板（26）和摩擦板（27），所述剪切板（21）的一端和上连接板（11）相连，所述转换钢板（26）的一端和下连接板（12）相连，所述约束钢板（22）设置于所述上连接板（11）与下连接板（12）之间，所述约束钢板（22）下端通过第一连接螺栓（25）固定在转换钢板（26）的两侧，所述约束钢板（22）上端通过预紧螺栓（23）和蝶形弹簧（24）固定在剪切板（21）的两侧，所述预紧螺栓（23）穿过约束钢板（22）、摩擦板（27）和蝶形弹簧（24），所述剪切板（21）和约束钢板（22）之间均设置摩擦板（27）并紧贴；

所述金属耗能模块（3）包括上转换板（31）、下转换板（32）、耗能软钢（33）和第二连接螺栓（34），所述上转换板（31）和上连接板（11）相连，所述下转换板（32）和下连接板（12）相连，所述耗能软钢（33）的数量为两个，两个所述耗能软钢（33）通过第二连接螺栓（34）分别固定在上转换板（31）和下转换板（32）的两侧，所述第二连接螺栓（34）穿过两侧的耗能软钢（33）、上转换板（31）和下转换板（32）并对两个耗能软钢（33）和上转换板（31）和下转换板（32）进行栓接。

2.根据权利要求1所述一种复合型大位移金属消能器，其特征在于，所述约束钢板（22）的数量为两个，两个所述约束钢板（22）表面的顶部和底部分别开设有配合预紧螺栓（23）使用的预紧螺栓孔（4），所述剪切板（21）表面的两侧开设有长槽孔（5），所述预紧螺栓（23）位于预紧螺栓孔（4）和长槽孔（5）的内腔。

3.根据权利要求1所述一种复合型大位移金属消能器，其特征在于，两个所述约束钢板（22）表面的底部开设有配合第一连接螺栓（25）使用的第一连接螺栓孔（6），所述转换钢板（26）的表面开设有配合第一连接螺栓（25）使用的第二连接螺栓孔（7），所述第一连接螺栓（25）位于第一连接螺栓孔（6）和第二连接螺栓孔（7）的内腔。

4.根据权利要求1所述一种复合型大位移金属消能器，其特征在于，两个所述耗能软钢（33）的表面均开设有菱形孔洞（8）。

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