[發(fā)明專利]剪切型金屬彎曲耗能阻尼器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910091356.X
• 申請日: 2009-08-21
• 公開（公告）號: CN101629432A
• 公開（公告）日: 2010-01-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 潘鵬;徐培蓁;葉列平
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: E04B1/98
• 分類號: E04B1/98;E01D19/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

剪切型金屬彎曲耗能阻尼器屬于土木工程結(jié)構(gòu)減震技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種橋梁工程中設(shè)置于橋墩與梁板間的構(gòu)件或建筑結(jié)構(gòu)耗能構(gòu)件，特別是一種用于減震耗能的金屬阻尼器。

背景技術(shù)

當今建筑的發(fā)展越來越趨向于高大化，由鋼構(gòu)件、組合構(gòu)件或鋼筋混凝土構(gòu)件組成的框架結(jié)構(gòu)是建筑物中經(jīng)常被采用的結(jié)構(gòu)形式。為使建筑結(jié)構(gòu)具有較強的抵抗地震或風(fēng)荷載等外力破壞的能力，經(jīng)常需要在框架結(jié)構(gòu)中增設(shè)金屬型耗能構(gòu)件。而橋梁工程的發(fā)展也越來越趨向于大型化，為保證地震時橋梁結(jié)構(gòu)的安全性，防止發(fā)生落橋，現(xiàn)普遍在橋墩與梁板的連接處設(shè)置橡膠隔振墊，并在橋墩與梁板間配合設(shè)置耗能構(gòu)件，常見的耗能構(gòu)件有粘滯型阻尼器、磁流變阻尼器、金屬阻尼器等。其中金屬阻尼器因其耐久性和經(jīng)濟性較好，在工程中應(yīng)用較多。目前金屬阻尼器的一般多為鋼或組合構(gòu)件的防屈曲耗能支撐形式，主要用于承受拉力或壓力，承受剪切力的能力較弱。例如，專利號為ZL200720175235.X的中國專利公開了一種無粘結(jié)鋼骨混凝土防屈曲耗能支撐，這種耗能支撐結(jié)構(gòu)依靠在核心鋼骨構(gòu)件外部設(shè)置約束體，利用位于軸心處的核心鋼骨構(gòu)件承受軸向外力，當受壓時，由于有約束體的限制，核心鋼骨構(gòu)件不會發(fā)生屈曲，而是在壓力達到一定極限時與受拉一樣發(fā)生屈服，從而耗散外界輸入的能量。由于此類支撐結(jié)構(gòu)涉及多種材料及其相互配合，通常結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，加工工藝要求也很嚴格。另外，此類支撐結(jié)構(gòu)是依靠核心鋼骨構(gòu)件在外力作用時鋼材自身的拉壓屈服變形來實現(xiàn)耗能及防止建筑物被破壞的功能，但是由于鋼材的彈性模量較大，屈服時能實現(xiàn)的變形量很小。因此，當需要實現(xiàn)較大變形量，特別是需要實現(xiàn)較大剪切變形時，通常支撐結(jié)構(gòu)的尺寸會很大，以致于很難加工、運輸和安裝，甚至用普通鋼材根本無法實現(xiàn)，這極大地限制了此類金屬阻尼器的推廣應(yīng)用。市場迫切要求一種能承受較大剪切力并能實現(xiàn)較大變形量的新型金屬阻尼器。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中金屬耗能阻尼器的缺陷，提供一種結(jié)構(gòu)簡單緊湊、可以實現(xiàn)較大剪力變形的剪切型金屬彎曲耗能阻尼器。

本發(fā)明的特征在于，包括固定在建筑結(jié)構(gòu)上的上連接板和下連接板，以及核心金屬耗能元件，所述核心金屬耗能元件為至少一塊通過彎曲實現(xiàn)耗能能力的金屬板，該金屬板的兩端分別與上連接板和下連接板固定連接，且與上連接板和下連接板垂直；該金屬板的厚度方向與建筑結(jié)構(gòu)承受剪切力的方向一致。

所述金屬板是鋼板、鉛板或形狀記憶合金。

所述金屬板數(shù)量多于一塊時，金屬板之間相互間隔地平行設(shè)置。

所述金屬板中部的截面尺寸小于或等于上下兩端的截面尺寸。

所述金屬板寬度方向兩側(cè)的形狀可以對稱。

所述金屬板寬度方向兩側(cè)的形狀可以不對稱。

所述上連接板和下連接板上分別設(shè)置有與建筑結(jié)構(gòu)相連的連接機構(gòu)，所述連接機構(gòu)是通孔、螺紋孔或帶有安裝孔的耳板。

所述下連接板下端通過一個輔助支架與建筑結(jié)構(gòu)連接；或上連接板上端通過一個輔助支架與建筑結(jié)構(gòu)連接；或下連接板下端通過一個輔助支架與建筑結(jié)構(gòu)連接，且上連接板上端通過另一個輔助支架與建筑結(jié)構(gòu)連接。

所述金屬板的兩端分別與上連接板和下連接板固定連接的方式是采用焊接，在上連接板及下連接板上分別加工出相應(yīng)數(shù)量及尺寸的凹槽，然后將所述金屬板的兩端分別插入上、下連接板的凹槽后再進行焊接。

本發(fā)明的剪切型金屬彎曲耗能阻尼器，利用鋼板作為耗能元件，當上下兩端受剪力作用時，利用鋼板上下端受彎屈服時產(chǎn)生的塑性鉸轉(zhuǎn)動實現(xiàn)耗能。當需要承受較大的剪力作用時，可以增加鋼板的數(shù)量，增加時應(yīng)將鋼板間隔地平行設(shè)置于上連接板和下連接板之間，結(jié)構(gòu)十分簡單緊湊。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明剪切型金屬彎曲耗能阻尼器具有如下優(yōu)點：

1)可實現(xiàn)較大變形量。本發(fā)明中利用通過彎曲實現(xiàn)耗能能力的鋼板作為耗能元件，當上下兩端受剪力作用時，利用鋼板產(chǎn)生的彎曲變形——即耗能元件的彎曲變形，從而可在有限的高度內(nèi)獲得較大的變形量。而現(xiàn)有防屈曲耗能支撐結(jié)構(gòu)利用的是支撐元件鋼材料自身的拉壓屈服變形來獲得變形量，由于鋼材的彈性模量較大，因此能實現(xiàn)的變形量很小。

2)結(jié)構(gòu)簡單緊湊。本發(fā)明以鋼板、鉛板或形狀記憶合金等金屬材料作為耗能元件，無需另設(shè)約束結(jié)構(gòu)。而現(xiàn)有防屈曲支撐結(jié)構(gòu)除設(shè)置核心鋼耗能元件外，還需要設(shè)置約束結(jié)構(gòu)，約束結(jié)構(gòu)通常包括混凝土、防粘連材料及鋼管等多種不同材料，所以加工過程中工序較多，結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜。