[發明專利]一種適用邊柱的U形帶波折開豎縫鋼板阻尼器

有效

• 申請號: 202010700465.3
• 申請日: 2020-07-20
• 公開（公告）號: CN111945910B
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 張愛林;陳鑫;姜子欽;楊碩;陳美琳
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: E04B1/98
• 分類號: E04B1/98;E04H9/02
• 代理公司: 亳州速誠知識產權代理事務所(普通合伙) 34157
• 代理人: 張輝

本發明涉及一種適用邊柱的U形帶波折開豎縫鋼板阻尼器，屬于土木工程消能減震領域。該金屬阻尼器由兩個沿水平開口垂直布置的U形耗能件、波折開豎縫鋼板、上蓋板和下蓋板組成。本發明基于多重保險機制、耗能元件可更換、提高抗剪承載力和多種剪切耗能機制協同工作等設計理念提出，打破了傳統金屬阻尼器的局限。合理設計的阻尼器可以在邊柱位置耗能；U形耗能件與波折開豎縫鋼板的結合形成多重保險機制，改善了小震時阻尼器不易產生塑性耗能的問題；開縫鋼板多位置屈服，耗能性能穩定，抗剪承載力提高，震后僅需更換耗能部件恢復功能，經濟效益明顯。該金屬阻尼器朝著裝配式方向發展，更換簡便、布置方式多樣且耗能部件數量可根據實際情況靈活增減。

技術領域

本專利涉及一種適用邊柱的U形帶波折開豎縫鋼板阻尼器，可用于控制結構的地震響應，從而提高主體結構的抗震性能，屬于土木工程消能減震技術領域。

背景技術

地震是一種自然災害，具有突發性和毀滅性，強震發生可能造成巨大的經濟損失和人員傷亡。我國是地震多發國，大部分一線城市處于地震區。而隨著我國發展速度的加快，城市人口和設施愈發集中，導致高層建筑越來越多，傳統的抗震策略不再適用，新型消能減震阻尼器的研究勢在必行。

傳統的抗震策略是通過提高結構本身的強度、剛度、延性等性能來實現抵抗地震作用的功能，而金屬耗能阻尼器是利用金屬不同形式的塑性滯回變形來消耗能量，由于金屬在進入塑性狀態后具有良好的滯回性能，并在彈塑性滯回變形過程中吸收大量能量，因而被用來制造不同類型和構造的耗能減震器。

但是現有的金屬阻尼器大多結構單一，屈服點集中，小震下阻尼器處于彈性變形狀態不屈服，仍需主體結構耗能，起不到阻尼器的作用；大震下阻尼器應力大于屈服強度時整體進入塑性耗能狀態，震后整體破壞，無法實現只更換部分耗能構件以恢復正常使用功能的目的。

為解決傳統金屬阻尼器存在的上述問題，本發明基于多重保險機制、耗能元件可更換、提高抗剪承載力和多種剪切耗能機制協同工作等設計理念，提出了一種適用邊柱的U形帶波折開豎縫鋼板阻尼器。該發明利用不同屈服點和開縫率的鋼板屈服位移不同的特點，在不同強度地震作用下實現多重保險機制耗能，克服了傳統金屬阻尼器形式單一、屈服點集中的弊端，改善小震下主體結構耗能而阻尼器基本不參與耗能的問題；沿水平開口垂直布置U形耗能件，可以將阻尼器放置在邊柱位置耗散地震能；U形耗能件和波折開豎縫鋼板結合，有效實現了兩種剪切耗能機制的協同工作；同時U形耗能單元與上下蓋板通過高強螺栓連接，破壞后拆卸方便，避免金屬阻尼器發生塑性變形后更換困難的問題；波折開豎縫鋼板上端為波形板，其余部分為開縫平板，可以保證阻尼器基本不承擔豎向力，耗能性能穩定；由于開縫設計使同一截面處鋼板不連續，鋼板可多位置屈服，提高阻尼器的耗能能力，合理開縫的鋼板較普通鋼板面外穩定性更好；該金屬阻尼器朝著裝配式方向發展，更換簡便、布置方式多樣且耗能部件數量可根據實際情況靈活增減；此外，新型阻尼器用于隔震支座中可有效提高支座抗側剛度；可以安裝在邊柱位置充分耗能。

發明內容

本發明提出一種適用邊柱的U形帶波折開豎縫鋼板阻尼器，旨在解決現有金屬阻尼器結構體系存在的屈服點集中、小震無法有效發揮作用、大震整體破壞、震后需要整體更換、耗能機制單一等問題。該新型金屬阻尼器能夠實現多重保險機制，耗能元件可更換，多種剪切耗能機制協同工作，且具有良好的承載性能和耗能性能，可減輕主體結構破壞，經濟效益明顯，并可以有針對性地將阻尼器布置在邊柱位置耗散地震能，可與現有的隔震支座等減隔震元件組合應用，同時也為可更換的金屬阻尼器提供了更多的選擇。

為實現上述目的，本發明采用如下技術手段：