[發明專利]一種三維金屬耗能阻尼器

有效

• 申請號: 201710585302.3
• 申請日: 2017-07-18
• 公開（公告）號: CN107327193B
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: 石運東;陳昱坤;李忠獻;丁陽;張蒙蒙
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: E04H9/02
• 分類號: E04H9/02;E04B1/98
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 王麗

本發明涉及一種三維金屬耗能阻尼器，包括上連接板、下連接板、U型鋼和S型鋼、側向連接支撐柱和中央矩形連接柱；U型鋼兩平直段分別與上連接板和下連接板連接成一整體，中央矩形連接柱的上端與上連接板固定連接，下端懸空；S型鋼一端平直段外側面與中央矩形連接柱外側面固定連接，另一端與側向連接支撐柱成一整體；側向連接支撐柱低端與下連接板固定連接；S型鋼對稱布置在中央矩形連接柱四周。本發明采用特殊形狀的U型鋼和S型鋼作為耗能元件，當上下兩端受到剪力和彎矩作用時，利用U型鋼和S型鋼產生的彎曲變形和扭轉變形在有限的高度內獲得較大的變形量，滯回曲線飽滿，耗能能力大,有效避免鋼材斷裂，有效提高建筑結構的抗震性能。

技術領域

本發明屬于土木工程結構減振技術領域,具體涉及一種新型三維金屬耗能阻尼器，適用于工業與民用建筑、橋梁、水利以及重要設備等工程的減振。

背景技術

我國位于環太平洋地震帶和歐亞地震帶兩大強烈地震多發區的影響地區，是一個地震多發的國家。如何提高建筑、橋梁、水利等抗震性能是工程設計非常重視的問題。在建筑工程結構抗震技術領域中比較容易實現和有效的減振方法是給結構增設阻尼器。目前國內外常見的阻尼器類型主要有粘滯阻尼器、粘彈性阻尼器、金屬阻尼器、摩擦阻尼器、調諧質量阻尼器和調諧液體阻尼器。

金屬阻尼器是一種耗能性能優越、構造簡單、制作方便、價格低廉、易于更換的耗能減振裝置，它既可以配合隔震支座，作為其耗能單元或限位裝置，又可以單獨用于結構中作為耗能裝置，提供附加阻尼和剛度。自Kelly和Skinner等人提出在結構中安裝金屬阻尼器耗散大部分地震能量的想法后，金屬阻尼器在結構中的運用得到了快速的發展，國內外學者、工程技術人員后開發了多種類型的金屬耗能器，目前應用的有X型、三角形和開孔型加勁阻尼裝置等。通過在結構中合理的布置，金屬阻尼器能發生較大的剪切變形或彎曲變形以滿足結構的位移，耗散較多的能量。

現階段土木工程結構形式越來越趨于高大化和復雜化。地震作用下，結構在地震作用時往往呈現復雜的多維振動狀態。已有震害資料和試驗表明，豎向地震對結構的動力響應以及非結構構件的破壞有著明顯的影響。而傳統的阻尼器主要滿足水平單向耗能，難以滿足豎向耗能的需求。考慮到日益提高的結構性能化設計需求，研究新型多維減振技術已是發展的趨勢。通過在現有的一維和二維耗能阻尼器基礎上，開發三維減振阻尼器成為解決結構豎向振動耗能的重要途徑。

在三維減振耗能方面，國內已有利用剛性質量塊、彈性層、彈簧、黏彈阻尼單元實現三維減振耗能的相關研究，在這些研究中為同時實現豎向耗能而采取的特別構造使得三維減振阻尼器體積龐大、安裝不便、造價昂貴，主要應用于大型工業設施減振耗能，較難在工程結構領域中進行推廣使用。目前，三維阻尼器的研究還處于理論與實驗階段，缺乏實際工程運用。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的缺陷，提出一種三維金屬耗能阻尼器，該阻尼器結構簡單，能提供較大的三維變形，可以滿足三維方向的減振耗能。

本發明的技術方案如下：

一種三維金屬耗能阻尼器，包括上連接板1、下連接板2、U型鋼3和S型鋼4、側向連接支撐柱5和中央矩形連接柱6；其特征是U型鋼3兩平直段分別與上連接板1和下連接板2連接成一整體，中央矩形連接柱6的上端與上連接板1固定連接，下端懸空；S型鋼4一端平直段外側面與中央矩形連接柱6外側面固定連接，另一端與側向連接支撐柱5成一整體；側向連接支撐柱5低端與下連接板2固定連接；S型鋼對稱布置在中央矩形連接柱四周。

所述上連接板和下連接板是普通鋼板，形狀是矩形、圓形或者多邊形。

所述S型鋼和U型鋼與上下連接板固定連接方式是焊接或者螺栓連接。

所述S型鋼和U型鋼是低屈服點鋼，具有良好的塑性變形能力，其滯回曲線較傳統金屬阻尼器更飽滿，且等效粘滯阻尼系數較傳統金屬阻尼器更大，耗能性能更優越。