[實(shí)用新型]拉壓、剪切和彎曲組合型軟鋼阻尼器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201420622512.7
• 申請(qǐng)日: 2014-10-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN204185959U
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-03-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魯正;陳筱一
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類號(hào): E04B1/98
• 分類號(hào): E04B1/98
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 張磊

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種軟鋼阻尼器，具體說(shuō)來(lái)是一種可以增加結(jié)構(gòu)阻尼、減少結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)、在多種工況下均可耗能的新型拉壓、剪切和彎曲組合型軟鋼阻尼器，屬于土木結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近年來(lái)，基礎(chǔ)隔震、消能減震以及調(diào)諧減震控制等被動(dòng)控制技術(shù)由于其概念簡(jiǎn)單、機(jī)理明確、造價(jià)較低、減震效果顯著而在國(guó)內(nèi)外土木工程中得到廣泛應(yīng)用。在消能減震技術(shù)中，研制出簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、耗能能力強(qiáng)、性能穩(wěn)定的阻尼器是關(guān)鍵。由于金屬材料進(jìn)入塑性以后具有良好的滯回性能，因而被用來(lái)制作各種類型的耗能裝置。金屬耗能阻尼器的耗能機(jī)理是，在結(jié)構(gòu)振動(dòng)時(shí)金屬通過(guò)發(fā)生塑性屈服滯回變形來(lái)耗散能量，從而達(dá)到減震的目的。其抗震機(jī)理簡(jiǎn)單，造價(jià)低，消能減震效果顯著。

由于軟鋼屈服點(diǎn)低、斷裂變形大且取材方便，特別適合于制造金屬耗能阻尼器，所制成的軟鋼阻尼器具有穩(wěn)定的滯回特性、良好的低周疲勞特性，而且具有不受環(huán)境溫度的影響、構(gòu)造簡(jiǎn)單、力學(xué)概念明確、技術(shù)性能可靠、容易實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)，在工程中的應(yīng)用前景極為廣闊。

然而，目前的軟鋼阻尼器仍存在著一定的不足：首先，屈服形式較為單一，難以滿足應(yīng)對(duì)復(fù)雜地震作用的需要；其次，初始剛度較小，承載力較低，難以滿足結(jié)構(gòu)的使用要求；此外，阻尼器屈服后出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象，導(dǎo)致阻尼器塑性分布不均勻，無(wú)法充分發(fā)揮軟鋼的材料功效。因此，針對(duì)傳統(tǒng)軟鋼阻尼器存在的不足加以改進(jìn)，采用較為合理的阻尼器構(gòu)造形式，設(shè)計(jì)出屈服形式多樣且耗能水平高的新型軟鋼阻尼器，對(duì)于實(shí)際工程的減震控制具有重大的意義。

實(shí)用新型內(nèi)容

為了解決傳統(tǒng)軟鋼阻尼器地震耗能水準(zhǔn)單一、初始剛度較小的問(wèn)題，同時(shí)緩解阻尼器屈服后出現(xiàn)的應(yīng)力集中現(xiàn)象，本實(shí)用新型的目的在于提出一種拉壓、剪切和彎曲組合型軟鋼阻尼器，該裝置能夠在不同工況下以不同的變形方式耗散能量。拉壓工況下，阻尼器通過(guò)耗能環(huán)在平面外彎曲來(lái)耗能；剪切工況下，當(dāng)右端端板發(fā)生向上的位移時(shí)，上排耗能環(huán)受到拉伸而變圓，下排耗能環(huán)受到擠壓而變扁，從而通過(guò)耗能環(huán)的變形來(lái)提供塑性耗能的機(jī)制；彎曲工況下，耗能環(huán)同時(shí)發(fā)生上述兩種變形方式。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：

本實(shí)用新型提出的一種拉壓、剪切和彎曲組合型軟鋼阻尼器，包括耗能環(huán)1、托板2、肋板3、端板4和螺栓5，其中：三塊托板2自上而下水平布置，相鄰的托板2之間沿縱向水平等間距并列布置有耗能環(huán)1，所述耗能環(huán)1分為上下兩排；每排耗能環(huán)1的上下兩側(cè)分別與托板2通過(guò)雙面角焊縫焊接連接；橫向布置的肋板3與托板2通過(guò)角焊縫連接；兩塊端板4相對(duì)設(shè)置于托板2兩側(cè)，位于中部的托板2與位于一側(cè)的端板4焊接連接，位于上部和下部的托板2與位于另一側(cè)的端板4焊接連接；兩側(cè)端板4通過(guò)螺栓5與結(jié)構(gòu)中的構(gòu)件連接。

本實(shí)用新型中，每片耗能環(huán)1外圍由一個(gè)80mm*150mm的矩形和兩個(gè)半徑為75mm的半圓組成，中間挖空部分為橢圓形。耗能環(huán)1的直線部分與托板2通過(guò)雙面角焊縫焊接連接。

本實(shí)用新型中，耗能環(huán)1采用低屈服點(diǎn)鋼制成，托板2、肋板3和端板4采用屈服強(qiáng)度大于235MPa的鋼材制成。

本實(shí)用新型中，耗能環(huán)1采用6mm厚的薄鋼板，托板2、肋板3和端板4分別選用16mm、16mm和20mm厚的鋼板。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果在于：

1）本實(shí)用新型在拉壓、剪切和彎曲等多種工況下都可以發(fā)生塑性變形，屈服形式多樣，有效地解決了傳統(tǒng)阻尼器減震耗能水準(zhǔn)單一的缺陷，可以滿足復(fù)雜地震作用需要。

2）本實(shí)用新型的耗能環(huán)采用低屈服點(diǎn)鋼，在地震作用下，比傳統(tǒng)軟鋼可以更早進(jìn)入屈服來(lái)耗散能量，屈服位移較小，屈服后剛度較大，且具有更高的位移延性系數(shù)和耗能系數(shù)，有效提高了耗能效果。

3）本實(shí)用新型初始剛度大，在風(fēng)或/和小震作用下使結(jié)構(gòu)物具有足夠的側(cè)向剛度以滿足使用要求。

4）本實(shí)用新型僅在耗能環(huán)直線段與圓弧的交點(diǎn)處存在一定的應(yīng)力集中現(xiàn)象，但應(yīng)力集中范圍有限且該處耗能環(huán)寬度較寬，應(yīng)力集中現(xiàn)象得以緩解。

附圖說(shuō)明

圖１為本實(shí)用新型拉壓、剪切和彎曲組合型軟鋼阻尼器的正立面示意圖。

圖2為本實(shí)用新型拉壓、剪切和彎曲組合型軟鋼阻尼器的側(cè)立面示意圖。

圖3為本實(shí)用新型拉壓、剪切和彎曲組合型軟鋼阻尼器的俯視圖。

圖4為本實(shí)用新型拉壓、剪切和彎曲組合型軟鋼阻尼器的耗能環(huán)示意圖。

圖中標(biāo)號(hào)：1為耗能環(huán)，2為托板，3為肋板，4為端板，5為螺栓。

具體實(shí)施方式