屈曲約束剪切型阻尼器的制造方法
【專利摘要】屈曲約束剪切型阻尼器，包括核心耗能板、剛性連接板、屈曲約束板、加勁板和聯(lián)結(jié)板；該核心耗能板上下兩端分別垂直連接剛性連接板；該核心耗能板的前后兩側(cè)分別設(shè)置與之平行的屈曲約束板，該屈曲約束板底部與剛性連接板固定連接，屈曲約束板與核心耗能板之間設(shè)有縫隙；在屈曲約束板和下端的剛性連接板之間連接有若干間隔設(shè)置的加勁板，該兩屈曲約束板的左側(cè)之間和右側(cè)之間均連接若干間隔設(shè)置的聯(lián)結(jié)板。本發(fā)明利用屈曲約束板給核心耗能板提供平面外約束，使得核心耗能板只能發(fā)生非常小的平面外變形，以防止出現(xiàn)平面外屈曲，從而保證阻尼器具有穩(wěn)定的滯回性能和良好的耗能能力。
【專利說明】
屈曲約束剪切型阻尼器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種屈曲約束剪切型阻尼器，主要用于土木工程結(jié)構(gòu)耗能減震領(lǐng)域，可減小工程結(jié)構(gòu)在地震作用下的動力反應(yīng)。
【背景技術(shù)】
[0002]為有效控制土木工程結(jié)構(gòu)在地震作用下的動力反應(yīng)和損傷累積，可在結(jié)構(gòu)中增設(shè)減振裝置以耗散外部輸入能量，進(jìn)而保護(hù)工程結(jié)構(gòu)以及人民群眾生命、財產(chǎn)安全。軟鋼阻尼器是利用軟鋼屈服強(qiáng)度低、塑性變形能力強(qiáng)的特點制成的一類減振裝置。按照其變形耗能方式的不同，主要分為拉壓型、彎曲型和剪切型三種。其中，剪切型軟鋼阻尼器主要是利用軟鋼的面內(nèi)剪切屈服變形實現(xiàn)耗能。注意到，剪切型軟鋼阻尼器工作時，其中的耗能鋼板易發(fā)生平面外屈曲，從而導(dǎo)致阻尼器的滯回性能不穩(wěn)定、耗能能力下降。為克服這一缺點，已有的剪切型軟鋼阻尼器，大多采用在耗能鋼板的端部設(shè)置翼緣鋼板或(和)在耗能鋼板的單側(cè)或雙側(cè)設(shè)置加勁鋼板等措施。應(yīng)當(dāng)指出的是，這些加勁措施對防止阻尼器中耗能鋼板的平面外屈曲起到一定積極作用，但是，各加勁區(qū)格內(nèi)還是會發(fā)生平面外屈曲，并且焊接加勁鋼板所引起的殘余應(yīng)力、應(yīng)變以及焊接所導(dǎo)致的耗能鋼板平面外變形，都會對耗能鋼板平面外穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響。針對以上存在的問題，出現(xiàn)了設(shè)有防屈曲裝置的軟鋼阻尼器，但這些阻尼器構(gòu)造上多較為復(fù)雜，并且往往同時使用了焊接和螺栓連接這兩種不同的連接方式，因此，加工、制作成本較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的主要目的在于解決已有剪切型軟鋼阻尼器的上述不足，本發(fā)明提出一種屈曲約束剪切型阻尼器。該阻尼器通過對核心耗能板提供平面外約束，有效抑制其平面外屈曲，具有滯回性能穩(wěn)定、耗能能力強(qiáng)、構(gòu)造簡單、制作方便的特點。
[0004]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0005]屈曲約束剪切型阻尼器，包括核心耗能板，其特征在于:還包括剛性連接板、屈曲約束板、加勁板和聯(lián)結(jié)板;該核心耗能板上下兩端分別垂直連接剛性連接板;該核心耗能板的前后兩側(cè)分別設(shè)置與之平行的屈曲約束板，該屈曲約束板底部與剛性連接板固定連接，屈曲約束板與核心耗能板之間設(shè)有縫隙;在屈曲約束板和下端的剛性連接板之間連接有若干間隔設(shè)置的加勁板，該兩屈曲約束板的左側(cè)之間和右側(cè)之間均連接若干間隔設(shè)置的聯(lián)結(jié)板。
[0006]優(yōu)選的，所述若干加勁板為沿所述屈曲約束板長度方向平行間隔設(shè)置。
[0007]優(yōu)選的，所述加勁板為直角三角形，其兩邊分別與所述屈曲約束板的側(cè)部和所述剛性連接板底部垂直連接。
[0008]優(yōu)選的，所述屈曲約束板的高度小于所述核心耗能板的高度，長度大于所述核心耗能板的長度，厚度大于等于所述核心耗能板厚度的兩倍。
[0009]優(yōu)選的，所述若干聯(lián)結(jié)板為沿所述屈曲約束板高度方向平行間隔設(shè)置，且與所述屈曲約束板垂直。
[0010]優(yōu)選的，所述核心耗能板前后兩側(cè)噴涂有不粘涂層。
[0011]優(yōu)選的，所述屈曲約束板靠近所述核心耗能板一側(cè)噴涂有不粘涂層。
[0012]優(yōu)選的，所述不粘涂層為聚四氟乙烯涂層。
[0013]優(yōu)選的，所述核心耗能板寬高比為0.5?2.0，高厚比為30?50，其為屈服強(qiáng)度不高于235MPa、伸長率不小于40%的鋼材制作而成。
[0014]優(yōu)選的，所述剛性連接板或所述屈曲約束板或所述加勁板或所述聯(lián)結(jié)板采用屈服強(qiáng)度不低于235MPa的鋼材制作而成。
[0015]由上述對本發(fā)明的描述可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果:
[0016](I)利用屈曲約束板給核心耗能板提供平面外約束，使得核心耗能板只能發(fā)生非常小的平面外變形，以防止出現(xiàn)平面外屈曲，從而保證阻尼器具有穩(wěn)定的滯回性能和良好的耗能能力。
[0017](2)采用低屈服點軟鋼制作的核心耗能板具有較大的平面內(nèi)剛度和剪切變形能力，使得阻尼器的初始剛度大、能承受較大的剪切變形和水平剪力，可滿足一般建筑與橋梁結(jié)構(gòu)實際使用要求。
[0018](3)阻尼器各組件形狀規(guī)則，并且全部通過焊接方式連接，易于加工，制作成本低，安裝簡便，易于推廣應(yīng)用。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明屈曲約束剪切型阻尼器的主視圖。
[0020]圖2為本發(fā)明屈曲約束剪切型阻尼器的左視圖。
[0021]圖3為圖1所示屈曲約束剪切型阻尼器的A-A剖面圖。
[0022]圖4為本發(fā)明屈曲約束剪切型阻尼器在建筑結(jié)構(gòu)中的安裝示意圖。
[0023]圖5為本發(fā)明屈曲約束剪切型阻尼器在橋梁結(jié)構(gòu)中的安裝示意圖。
[0024]圖中:1、核心耗能板，2、剛性連接板，3、屈曲約束板，4、加勁板，5、聯(lián)結(jié)板，6、阻尼器，7、人字形普通鋼支撐，8、橋梁支座，9、橋梁箱梁，1、橋墩。
【具體實施方式】
[0025]以下通過【具體實施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
[0026]參照圖1至圖3，屈曲約束剪切型阻尼器，包括核心耗能板I，剛性連接板2、屈曲約束板3、加勁板4和聯(lián)結(jié)板5。核心耗能板I為阻尼器6的主要耗能部件。為了使阻尼器6在水平剪力作用下具有較大的塑性變形能力和良好的滯回耗能特性，核心耗能板I采用屈服強(qiáng)度低(不高于235MPa)、伸長率大(不小于40%)的軟鋼制作，并且限制其寬高比(0.5?2.0)和高厚比(30?50)。
[0027]剛性連接板2有兩塊，分別位于核心耗能板I的上、下端。剛性連接板2的上、下表面與核心耗能板I的前、后表面相垂直。剛性連接板2為阻尼器6的連接件，可在其上開螺栓孔(簡明起見，圖中未畫出)，通過高強(qiáng)螺栓將阻尼器6安裝于土木工程結(jié)構(gòu)中的適當(dāng)部位。為保證剛性連接板2具有足夠的剛度，其厚度不小于核心耗能板I厚度的3倍。當(dāng)阻尼器6中的上、下剛性連接板2產(chǎn)生較大的水平相對位移時，核心耗能板I將承受很大的外力。為防止核心耗能板I和上、下剛性連接板2之間的焊縫在阻尼器6工作過程中過早破壞，兩者之間采用焊透的T形對接焊縫可靠連接。
[0028]屈曲約束板3有兩塊，分別位于核心耗能板I的前、后兩側(cè)，并與核心耗能板I互相平行。為防止核心耗能板I受力時發(fā)生局部平面外屈曲，兩塊屈曲約束板3與核心耗能板I之間均只留有非常小的縫隙，以限制核心耗能板I的平面外變形，進(jìn)而實現(xiàn)核心耗能板I全截面塑性變形耗能。為了使屈曲約束板3在核心耗能板I產(chǎn)生較大的剪切變形后仍能對后者提供全面的平面外約束，屈曲約束板3的長度應(yīng)比核心耗能板I的長度大一些，但屈曲約束板3的高度應(yīng)略小于核心耗能板I的高度。屈曲約束板3為核心耗能板I提供有效平面外約束的前提是它本身具有足夠的平面外剛度，因此，屈曲約束板3的厚度不應(yīng)小于核心耗能板I厚度的2倍。屈曲約束板3通過三面圍焊角焊縫(靠近核心耗能板I的一邊不焊)與下端的剛性連接板2焊接在一起。
[0029]每塊屈曲約束板3的一側(cè)設(shè)置有5塊直角三角形的加勁板4，以增強(qiáng)屈曲約束板3的平面外穩(wěn)定性。5塊加勁板4沿屈曲約束板3的長度方向平行間隔設(shè)置，且加勁板4的左右表面與屈曲約束板3的前后表面相垂直，且兩者厚度相當(dāng)。加勁板4通過其左右兩側(cè)的角焊縫與屈曲約束板3和下剛性連接板2焊接在一起。
[0030]在兩屈曲約束板3的左端面之間、右端面之間分別焊接4塊聯(lián)結(jié)板5。這4塊聯(lián)結(jié)板5沿屈曲約束板3的高度方向平行間隔設(shè)置，以加強(qiáng)核心耗能板I前、后兩側(cè)的屈曲約束板3的整體性，使得兩塊屈曲約束板3能更加有效地約束核心耗能板I的平面外變形。聯(lián)結(jié)板5的厚度與核心耗能板I的厚度相當(dāng)，且通過角焊縫和對接焊縫與屈曲約束板3焊接在一起。
[0031]剛性連接板2、屈曲約束板3、加勁板4和聯(lián)結(jié)板5均采用屈服強(qiáng)度不低于235MPa的鋼材制成。為減小屈曲約束板3與核心耗能板I之間的摩擦系數(shù)，在核心耗能板I的前、后表面以及屈曲約束板3靠近核心耗能板I 一側(cè)的表面均噴涂聚四氟乙烯涂層作為不粘涂層。
[0032]圖4為本發(fā)明屈曲約束剪切型阻尼器6在建筑結(jié)構(gòu)中的安裝示意圖，以下簡稱阻尼器。如圖4所示，在實際工程應(yīng)用中，可在建筑結(jié)構(gòu)的層間先安裝人字形普通鋼支撐7，然后再通過高強(qiáng)螺栓將阻尼器6中的上、下剛性連接板2分別與上一層樓蓋的梁底和人字形普通鋼支撐7的頂部相連接，從而完成阻尼器6在結(jié)構(gòu)中的布設(shè)。當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)遭受地震時，結(jié)構(gòu)本身將因水平地震作用而產(chǎn)生變形，使結(jié)構(gòu)層間發(fā)生水平相對位移，進(jìn)而使得布置于結(jié)構(gòu)層間的阻尼器6中的核心耗能板I因受剪發(fā)生剪切變形。小震時，建筑結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)較小，核心耗能板I可能還處于彈性狀態(tài)，此時阻尼器6主要給建筑結(jié)構(gòu)提供附加剛度；中震和大震時，建筑結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)較大或很大，此時，核心耗能板I將發(fā)生屈服后的塑性變形，利用該塑性變形可以將地震作用輸入給建筑結(jié)構(gòu)的能量耗散掉一部分，以減小建筑結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)以及結(jié)構(gòu)本身的損傷累積，從而減輕或避免建筑結(jié)構(gòu)損壞。
[0033]圖5為本發(fā)明阻尼器6在橋梁結(jié)構(gòu)中的安裝示意圖。應(yīng)用于橋梁結(jié)構(gòu)的消能減震時，可將阻尼器6置于橋梁箱梁9與橋墩10之間，并與橋梁支座8并聯(lián)使用。利用阻尼器6中上、下剛性連接板2上設(shè)置的螺栓孔(簡明起見，圖中未畫出)，采用高強(qiáng)螺栓將阻尼器6分別與橋梁箱梁9和橋墩10相連。安裝時，核心耗能板I的厚度方向應(yīng)與橋梁箱梁9的長度方向保持一致，亦即核心耗能板I的寬度方向與橋梁箱梁9的寬度方向一致。通過阻尼器6中核心耗能板I的剪切變形，控制橋梁箱梁9在地震作用時的水平振動，尤其是沿橋梁箱梁9寬度方向的振動，以防止橋梁箱梁9因水平位移過大而從橋墩10上掉落。每一橋墩10上可以根據(jù)實際工程需要，安裝一個或多個阻尼器6。
[0034]上述僅為本發(fā)明的【具體實施方式】，但本發(fā)明的設(shè)計構(gòu)思并不局限于此，凡利用此構(gòu)思對本發(fā)明進(jìn)行非實質(zhì)性的改動，均應(yīng)屬于侵犯本發(fā)明保護(hù)范圍的行為。
【主權(quán)項】
1.屈曲約束剪切型阻尼器，包括核心耗能板，其特征在于:還包括剛性連接板、屈曲約束板、加勁板和聯(lián)結(jié)板;該核心耗能板上下兩端分別垂直連接剛性連接板;該核心耗能板的前后兩側(cè)分別設(shè)置與之平行的屈曲約束板，該屈曲約束板底部與剛性連接板固定連接，屈曲約束板與核心耗能板之間設(shè)有縫隙；在屈曲約束板和下端的剛性連接板之間連接有若干間隔設(shè)置的加勁板，該兩屈曲約束板的左側(cè)之間和右側(cè)之間均連接若干間隔設(shè)置的聯(lián)結(jié)板。2.如權(quán)利要求1所述的屈曲約束剪切型阻尼器，其特征在于:所述若干加勁板為沿所述屈曲約束板長度方向平行間隔設(shè)置。3.如權(quán)利要求1所述的屈曲約束剪切型阻尼器，其特征在于:所述加勁板為直角三角形，其兩邊分別與所述屈曲約束板的側(cè)部和所述剛性連接板底部垂直連接。4.如權(quán)利要求1所述的屈曲約束剪切型阻尼器，其特征在于:所述屈曲約束板的高度小于所述核心耗能板的高度，長度大于所述核心耗能板的長度，厚度大于等于所述核心耗能板厚度的兩倍。5.如權(quán)利要求1所述的屈曲約束剪切型阻尼器，其特征在于:所述若干聯(lián)結(jié)板為沿所述屈曲約束板高度方向平行間隔設(shè)置，且與所述屈曲約束板垂直。6.如權(quán)利要求1所述的屈曲約束剪切型阻尼器，其特征在于:所述核心耗能板前后兩側(cè)嗔涂有不粘涂層。7.如權(quán)利要求1所述的屈曲約束剪切型阻尼器，其特征在于:所述屈曲約束板靠近所述核心耗能板一側(cè)嗔涂有不粘涂層。8.如權(quán)利要求6或7所述的屈曲約束剪切型阻尼器，其特征在于:所述不粘涂層為聚四氟乙稀涂層。9.如權(quán)利要求1所述的屈曲約束剪切型阻尼器，其特征在于:所述核心耗能板寬高比為0.5?2.0，高厚比為30?50，其為屈服強(qiáng)度不高于235MPa、伸長率不小于40 %的鋼材制作而成。10.如權(quán)利要求1所述的屈曲約束剪切型阻尼器，其特征在于:所述剛性連接板或所述屈曲約束板或所述加勁板或所述聯(lián)結(jié)板采用屈服強(qiáng)度不低于235MPa的鋼材制作而成。
【文檔編號】E04B1/98GK105926797SQ201610452266
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年6月21日
【發(fā)明人】梅真, 郭子雄, 侯煒, 高毅超, 陳建華, 曾憲敢, 莊黎明
【申請人】華僑大學(xué), 福建省第公路工程公司, 福建省第一公路工程公司