[發明專利]一種分階段屈服型軟鋼阻尼器及其施工方法

有效

• 申請號: 202110361464.5
• 申請日: 2021-04-02
• 公開（公告）號: CN113152717B
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 閤東東;苗啟松;王濤;周筍;李培;陳曦;解琳琳;周忠發;趙帆
• 申請（專利權）人: 北京市建筑設計研究院有限公司
• 主分類號: E04B1/98
• 分類號: E04B1/98;E04H9/02;E04G21/00
• 代理公司: 北京中建聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 11004
• 代理人: 周娓娓;晁璐松

一種分階段屈服型軟鋼阻尼器及其施工方法，包括連接底座和耗能件，連接底座包括兩個底座，所述耗能件位于兩個底座之間，耗能件包括第一屈服件和第二屈服件，第一屈服件共分設兩部分，分別位于本體的縱向兩側并對稱設置，每部分均包括第一屈服單元組，每列第一屈服單元組包括一組第一屈服單元，第二屈服件集中設置在本體的中央，第二屈服件包括第二屈服單元組。本發明通過構造使彎曲型鋼片與其定位器構成彎曲型軟鋼阻尼器，小震下第一屈服段彎曲型鋼片進入工作，屈服耗能，第二屈服段剪切型鋼片未進入工作狀態，不影響第一屈服段的耗能，在中震或大震作用下，第二屈服段的剛度和耗能能力遠大于第一屈服段，大大的提高了金屬阻尼器的應用范圍。

技術領域

本發明屬于結構抗震領域，特別是一種消能減震結構及其施工方法。

背景技術

地震作用由于其突發性和隨機性等特點，一直是結構工程師面臨的重大挑戰。消能減震結構體系通過安裝消能減震裝置改變結構的阻尼、剛度或強度等特性，通過消能減震裝置吸收或耗散地震輸入的能量，從而降低結構地震反應，減少主體結構關鍵構件的損傷，在工程抗震設計得到大量的應用。常見的耗能減震裝置主要有金屬阻尼器、摩擦型阻尼器、粘彈性阻尼器以及粘滯流體阻尼器等，其中金屬阻尼器受力明確、構造簡單、性能穩定并且易于維護，是應用最為廣泛的消能減震裝置之一。

金屬型阻尼器通過裝置的彎曲、剪切、扭轉產生彈塑性變形來耗散地震能量，金屬型阻尼器滯回特性穩定，低周疲勞特性良好，且不受環境溫度影響，除此之外，金屬型阻尼器構造簡單，震后更換方便，減震機理明確，減震效果顯著。根據核心部件的受力狀態特點主要可分為以下幾類：以軸向變形為主的屈曲約束支撐；以受彎為主的平行加勁鋼板阻尼器；以受剪為主的剪切鋼板阻尼器；處于復雜受力狀態的新型阻尼器。

彎曲型軟鋼阻尼器利用相互平行的數塊不同形狀鋼板（X形、三角形、圓形開孔、橢圓形開孔、菱形開孔、條形開孔形式等）和定位裝置組成了加勁阻尼器耗能裝置，地震作用時，加勁阻尼器耗能裝置在層間相對位移影響下會產生水平相對運動，地震輸入的能量通過鋼板面外的彈塑性變形而被耗散。此種耗能裝置單片鋼板的屈服力很小，因此，需要多片組合才能達到結構所需阻尼器的要求。

剪切型軟鋼阻尼器主要是通過鋼板的平面內剪切屈服變形而進行耗散能量，當阻尼器承受大的水平載荷時，鋼板將沿面內方向發生剪切變形，應力不超過鋼材的屈服應力階段變形為彈性變形，超過屈服應力后將發生塑性變形。由于阻尼器整體受剪切，兩端彎矩最大，所以剪切板整板受力兩端應力最大，一般需要進行形狀優化和變截面設計，或者進行集中或分布式開孔處理。

近幾年，部分學者開始研發分階段屈服金屬剪切消能器，目前的實現方法包括采用不同屈服位移或不同屈服模式的消能器組合。如，薛松濤等通過改變耗能軟鋼片的屈服強度和厚度的方法，采用兩種不同的軟鋼片，設計出了彎曲屈服型軟鋼阻尼器。采用X形彎曲屈服型軟鋼片，通過調整軟鋼片的屈服強度和厚度來實現分階段屈服的目標。分階段屈服的作法是: 第一階段，部分軟鋼片在小震范圍內便進入屈服耗能，另外一部分軟鋼片在超過小震位移時才開始耗能；第二階段，在中震、大震作用下，所有軟鋼片進入屈服耗能。但是這種分級屈服型軟鋼阻尼器通過改變耗能軟鋼片的屈服強度和厚度，將兩種彎曲型軟鋼片組合耗能，第一屈服段的彎曲型鋼片屈服位移小，第二階段的彎曲型鋼片屈服位移較大，小震階段，第一屈服段的彎曲型鋼片進入工作狀態，第二階段的彎曲型鋼片也會參與受力，由于第二屈服段提供比第一屈服段大得多的剛度和承載力，會嚴重影響和干擾第一屈服段在小震下的消能效果。

劉偉慶等提出的兩階段屈服耗能軟鋼阻尼器由初始剛度大、屈服位移小的矩形剪切型鋼片和初始剛度小、屈服位移大的X形彎曲鋼片組成。小震時，剪切型鋼片在較小的位移下開始屈服耗能，此時彎曲型鋼片處于彈性狀態，作為較大地震下的安全儲備，是第一階段耗能。大震時，彎曲型鋼片開始屈服耗能，與剪切型鋼片共同耗散地震能量，是第二階段耗能。但是在大震作用下，需要阻尼器提供更大的剛度和耗能能力，但彎曲鋼片的剛度和屈服力反而小于剪切型鋼片提供的剛度和屈服力，在大震下能夠提供的剛度和消能能力有限。