[發明專利]K字形剪切型阻尼器

在審

• 申請號: 201510636150.6
• 申請日: 2015-09-30
• 公開（公告）號: CN105133746A
• 公開（公告）日: 2015-12-09
• 發明（設計）人: 程凱;閆文周;賀向陽;趙銀會
• 申請（專利權）人: 河南省電力勘測設計院
• 主分類號: E04B1/98
• 分類號: E04B1/98
• 代理公司: 鄭州中原專利事務所有限公司 41109
• 代理人: 張春;李想

技術領域

本發明涉及一種新型剪切型鉛阻尼器，可應用于建筑結構的耗能減震控制，主要作用于水工建筑上部排架結構及高層建筑上部的塔架、塔樓等突出構建。

背景技術

結構耗能減震設計是指在房屋結構中安裝耗能減震裝置，通過局部耗能裝置的變形為主體結構提供附加剛度及附加阻尼比，進而消耗地震輸入到主體結構的能量，控制結構動力響應。阻尼器是耗能減震系統的核心部分，其功能是當結構發生相對變形（包括相對位移、相對轉角）時，耗能器為結構提供較大阻尼，發揮耗能作用。目前，常見的耗能阻尼器大致分為四種類型：粘彈性阻尼器、粘滯液體阻尼器、摩擦阻尼器、金屬阻尼器，鉛阻尼器作為一種典型金屬耗能裝置，具有耗能性能優越、構造簡單、制作方便等特點，其耗能機理是利用常溫下鉛金屬的塑性變形性能進行耗能的。

國家知識產權局已授權的‘剪切型鉛阻尼器’的發明專利申請[200810057382.6]，該專利技術方案為：將鉛放置在可以平行滑動的蓋板和滑板之間的凹槽內，利用凹槽內的鉛的剪切耗散能量，構造簡單，加工方便，但由于凹槽內的鉛體只是在兩個受剪面上有剪切耗能，耗能能力受到限制，且耗能形式過于單一。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：現有的阻尼器受剪切面較少，耗能形式單一，為解決上述問題，提供一種K字形剪切型阻尼器。

本發明的目的是以下述方式實現的：

K字形剪切型阻尼器，包括阻尼介質鉛塊，阻尼介質鉛塊外部設置有鋼殼，鋼殼分為上下兩部分，上下鋼殼的內部設置有凹槽，上下鋼殼對接面上開有橢圓形孔，即阻尼介質鉛塊的剪切面為橢圓形。

上部鋼殼上設置有連接鋼板和固定螺栓，下部鋼殼通過剛性節點與鋼支撐連接成整體，鋼支撐由型鋼制成，阻尼器形成K字形，鋼殼的強度在400mpa以上。

阻尼介質通過澆鑄的形式灌入鋼殼的凹槽，低溫冷卻成鉛塊，鉛塊為99.99%高純度鉛。

基于當前耗能器研究的基礎，本發明是一種剪切型鉛阻尼器，即能有效解決鉛塊固定的問題，又能豐富鉛阻尼器的工程應用手段。目前已授權的板式、壓擠式鉛阻尼器的安裝形式均為斜撐安裝。K字形剪切阻尼器以剪切作用為主，擠壓作用為輔，增加了阻尼器的作用方式；采用K字型安裝于梁與支撐點處，此種安裝形式豐富了鉛阻尼器在工程中的使用范圍。

附圖說明

圖1是本發明結構示意圖。

圖2是阻尼器鉛芯剖面圖。

圖3是圖21-1剖面圖。

圖4是圖22-2剖面圖。

圖5是阻尼器有效剪切截面圖。

圖6是本發明使用狀態示意圖。

其中，1是連接鋼板；2是排架梁；3是固定螺栓；4是上部鋼殼；5是鉛塊；6是鋼支撐；7是封閉橡膠墊；8是剛性節點；Δ是位移。

具體實施方式

如圖1-圖6所示，K字形剪切阻尼器上部鋼殼4通過連接鋼板1和固定螺栓3與排架梁2相連接，將阻尼器焊接在鋼板1上，并用高強抗剪螺栓與梁中預埋件固定。阻尼器外部鋼殼分為上下兩部分，上下鋼殼均有凹槽，可以包裹固定阻尼介質鉛塊5，介質鉛塊5為99.99%高純度鉛，上下鋼殼對接面上開有橢圓形孔，即阻尼介質鉛塊5的剪切面為橢圓形，鋼殼需對阻尼材料提供足夠的剛度及強度，鋼殼采用強度為400mpa以上的高強鋼制作。鋼支撐6通過剛性節點8與阻尼器下部鋼殼連接成整體，為保證支撐結構的剛度，鋼支撐6由型鋼制成，與阻尼器外殼剛性焊接。本發明采用灌鉛的方式，將融化的鉛注入凹槽內，灌注時嚴格控制灌注速度，澆鑄的時候封閉橡膠墊7置于上下鋼殼之間，使融化鉛充滿整個凹槽空間，冷卻后成為鉛塊5。

當建筑處于穩定狀態，無側向荷載時，耗能支撐體系不產生作用。當阻尼器進入工作狀態，如圖6所示，當結構受到風荷載、地震荷載或沖擊荷載等側向荷載時，主體結構發生往復層間位移Δ，阻尼器上下外殼分別由排架梁2及剛支撐6固定，產生相對位移差，使鉛阻尼器內部的鉛阻尼介質受到相對剪切作用，產生阻尼力。阻尼器受到水平方向往復運動時，支撐結構連接阻尼器中下固定鋼殼與上固定鋼殼發生相對位移Δ錯動，由于鉛具有良好的塑性性能，內部鉛塊5逐漸進入屈服狀態，產生較大阻尼力，從而增加耗散地面輸入結構的能量，并減少結構的動力響應，確保主體結構不出現明顯的非線性特征，保證主體結構在強震或強風等動力荷載中的安全性和正常使用。