[發明專利]一種利用轉角位移的金屬耗能器

有效

• 申請號: 201810358940.6
• 申請日: 2018-04-20
• 公開（公告）號: CN108678479B
• 公開（公告）日: 2019-11-01
• 發明（設計）人: 魯正;馬晨智;林嘉麗
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: E04H9/02
• 分類號: E04H9/02;E04B1/98
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 張磊

本發明涉及一種利用金屬彎曲屈服耗能帶的減振器，包括耗能器連接桿、鉸接元件、螺栓、金屬耗能片、連接鋼片、鉸接滑槽等。耗能器連接桿為上細下粗的桿件，上端與梁鉸接，下端與耗能元件通過螺栓固結和與底座固結的三角形支撐鉸接。連接鋼片連接耗能元件和三角形支撐。耗能元件截面設置為等強度截面，以節省材料的使用。當框架結構間產生層間位移時，連接桿上端同時產生位移，而下端由于與固定的三角形支撐相連，所以由于相對位移產生轉角，從而使金屬耗能片屈服耗能。當地震較小時，利用金屬片的彈性變形吸能減震；當地震較大時，利用金屬片的彎曲屈服來吸能減震。裝置具有較好的吸能減震的能力。

技術領域

本發明涉及一種利用轉角位移的金屬耗能器，在框架房屋結構中，通過設置與底座固結的三角形支撐來將本裝置與梁和三角形支撐相連接，當框架結構間產生層間位移時，連接桿上端同時產生位移，而下端由于與固定的三角形支撐相連，所以由于相對位移產生轉角，從而使金屬耗能片屈服耗能。當地震較小時，利用金屬片的彈性變形吸能減震；當地震較大時，利用金屬片的彎曲屈服來吸能減震。

背景技術

強震和颶風一直在威脅著人類的生存，帶給人們災難。隨著經濟發展和城市化進程加速，土木工程結構朝著高度更高，跨度更大，結構更復雜的方向發展，隨之而來的是一旦強震和颶風到來，將有可能帶來更加重大的社會經濟損失。因此，最大限度地減輕震災與風災造成的損失，是人類必須解決的一個重要問題。為了確保工程結構的安全性及與建筑，環境和使用要求的協調性，結構振動控制技術作為一種安全、經濟、有效的措施便成了當前最佳選擇之一。

傳統的鋼槽阻尼器通過在鋼片中開條形孔然后通過左右的錯動來實現屈服耗能，當阻尼器失效時，還有很大部分的鋼材為屈服，材料利用率較低，同時產生的耗能能力也比較差。。

為了彌補傳統金屬屈服阻尼器材料利用率低和耗能能力不足的缺陷，本發明通過將傳統鋼槽阻尼器的相對錯動的耗能方式改為了轉角位移的耗能方式，耗能效率更高，同時，采用了等強度的截面形式，材料利用率更高。此外，通過采用不同長度的耗能器連接桿，可以將同一層間位移轉換為不同的轉角位移，從而產生不同的耗能效果。

發明內容

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案。

本發明提出的一種利用轉角位移的金屬耗能器，由耗能器連接桿1、鉸接元件2、第一螺栓3、第二螺栓6、金屬耗能片4、連接鋼片5和上鉸接點滑槽7組成，所述金屬耗能器固定于底座上，底座上設有三角形支撐，其中：耗能器連接桿1上端設有上鉸接點滑槽7，為上鉸接點，下端設有鉸接元件2，為下鉸接點；耗能器連接桿1上端通過上鉸接點滑槽7和螺栓與梁相鉸接，下端兩側對稱布置有金屬耗能片4，耗能器連接桿1通過第一螺栓3與金屬耗能片4一端固結，耗能器連接桿1與底座相應位置的三角形支撐通過鉸接元件2鉸接連接；金屬耗能片4另一端通過第二螺栓6與連接鋼片5相連，同時所述第二螺栓6通過三角形支撐固結于連接鋼片5；當產生地震時，耗能連接桿1產生轉角位移，帶動兩個金屬耗能片4產生轉角，從而產生彎曲變形，消耗能量。

本發明中，耗能器連接桿1長度視為上鉸接點滑槽7和鉸接元件2兩鉸接點之間的距離，所述長度為金屬耗能片4長度的3/2~1；下鉸接點中心與金屬耗能片4的對稱軸在同一條直線上，耗能器連接桿1在0.5桿長處開始兩側各0.15桿長范圍內將桿的寬度相對于兩端由寬變窄，在該范圍內寬度保持不變，耗能器連接桿1下端將長度延長至與金屬耗能片4齊平。

本發明中，鉸接元件2為表面進行光滑處理的螺栓，盡量使其與耗能器連接桿1之間沒有摩擦。

本發明中，上鉸接點滑槽7內使用的螺栓采用與鉸接元件2中要求規格一致的螺栓，螺栓的初始位置置于上鉸接點滑槽7中心。

本發明中，第一螺栓3和第二螺栓6均采用一定直徑的高強度螺栓，保證金屬耗能器在地震作用下連接處第一螺栓3和第二螺栓6不失效。

本發明中，金屬耗能片4一側的高度為另一側的高度的兩倍，中間最低處的高度需滿足抗剪要求，最低處位于金屬片的三等分點處。