CN111173155B - 一种剪切-弯曲并联型分级消能阻尼器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种剪切‑弯曲并联型分级消能阻尼器，包括：凹槽型钢板底座、钢板、弯曲屈服型阻尼器、剪切屈服型阻尼器；凹槽型钢板底座的一端呈开口状；钢板从凹槽型钢板底座的开口端伸入到凹槽型钢板底座的内部；钢板的底部开设长条形孔洞；顶部设有用于与框架结构连接的法兰盘；剪切屈服型阻尼器穿过长条形孔洞，且其两端与凹槽型钢板底座的内侧壁相连接；弯曲屈服型阻尼器设有多个，并排设于钢板的两侧，弯曲屈服型阻尼器的另一端与凹槽型底座的内侧壁连接，且位于剪切屈服型阻尼器的上方。本发明在小震或中震时，弯曲屈服型阻尼器优先屈服耗能；当震级过大时，弯曲屈服型阻尼器和剪切屈服型阻尼器共同屈服耗能，实现分级屈服耗能。

Description

一种剪切-弯曲并联型分级消能阻尼器
技术领域
本发明属于建筑结构的消能减震领域，更具体的说是涉及一种剪切-弯曲并联型分级消能阻尼器。
背景技术
近年来，国内外发生了大大小小多次的地震，造成了很大的人员伤亡以及财产损失，地震灾害已经成为人类面临的最严重的自然灾害之一。传统的抗震主要是依靠建筑物自身的变形和耗能来抵抗地震作用力，这种抗震方法会给建筑物带来无法修复的损伤。几十年来，经过国内外学者的不断研究，提出在建筑物中加入阻尼器，利用阻尼器耗能元件吸收地震作用输入的能量，从而保护建筑主要承重构件的技术，即被动式消能减震技术。消能减震技术是当前世界各国广泛使用的抗震技术，在国内外得到了普遍应用。目前已开发多种类型的阻尼器，譬如摩擦阻尼器、粘滞流体阻尼器和磁流变阻尼器等，其中金属阻尼器因其制作费用较低，坚实耐用，施工方便，目前在工程结构减震领域中应用最为广泛。
金属阻尼器利用金属材料屈服时产生的塑性滞回变形耗散地震输入结构能量，能够有效减轻结构的振动反应。但目前已有的金属阻尼器，大部分是中震屈服耗能，如此则导致阻尼器在大震时的屈服承载力提高有限，阻尼器在大震时并不能够发挥更大的耗能作用。还有一部分金属阻尼器是在遭受大震时，金属阻尼器才发生屈服耗能，而中震时一般处于弹性阶段，并不会耗能，这样其在中震时就不能起到耗散地震能量的作用。除此之外，更多的金属阻尼器在小震时处于弹性状态，并不能发挥耗能作用。可见，现有的金属阻尼器在面对不同震级时展现出了局限性。
因此，研究出一种能够在不同震级中分级屈服耗能的阻尼器是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种可以在不同设防水准下分级屈服，且减震效果良好的剪切-弯曲并联型分级消能阻尼器。
一种剪切-弯曲并联型分级消能阻尼器，包括：凹槽型钢板底座、钢板、弯曲屈服型阻尼器、剪切屈服型阻尼器；
所述凹槽型钢板底座的一端呈开口状；
所述钢板从所述凹槽型钢板底座的开口端伸入到所述凹槽型钢板底座的内部；所述钢板的底部开设长条形孔洞；顶部设有用于与框架结构连接的法兰盘；
所述剪切屈服型阻尼器穿过所述长条形孔洞，且其两端与所述凹槽型钢板底座的内侧壁相连接；
所述弯曲屈服型阻尼器设有多个，并排设于所述钢板的两侧，所述弯曲屈服型阻尼器的另一端与所述凹槽型钢板底座的内侧壁连接，且位于所述剪切屈服型阻尼器的上方。
采用上述技术方案的有益效果是，本发明的阻尼器在小震或中震时弯曲屈服型阻尼器优先屈服耗能，当震级过大时，弯曲屈服型阻尼器和剪切屈服型阻尼器共同屈服耗能，能够最大限度地耗散不同强度的地震能量，显著减轻结构的振动反应。
优选的，所述凹槽型钢板底座的底部设有多块翼缘板，所述翼缘板的底部连接有底板。翼缘板和底板的设置可以增强阻尼器整体的刚度。
优选的，所述钢板的顶部设有用于与框架结构连接的第一法兰盘。
优选的，所述剪切屈服型阻尼器置于所述长条形孔洞内部，且与所述长条形孔洞的侧壁留有间距。正常情况下钢板与剪切屈服型阻器之间没有接触，当大震时刚板发生较大的位移，钢板与剪切屈服型阻尼器接触，此时弯曲屈服型阻尼器和剪切屈服型阻尼器共同屈服耗能，可以有效地阻碍框架整体的变形。
优选的，所述弯曲屈服型阻尼器采用低屈服点钢或Q235钢或形状记忆金属板制作而成，所述弯曲屈服型阻尼器和所述剪切屈服型阻尼器由同种材料或不同材料制成，且分别具有不同的屈服位移。
优选的，所述剪切屈服型阻尼器的表面设有多个凸起部和凹陷部，所述凸起部和所述凹陷部交叉排列。当震级过大时，凸起部处于弹性状态与钢板接触并减小其位移，凹陷部处于屈服状态耗散地震输入结构的能量。
优选的，所述剪切-弯曲并联型分级消能阻尼器设置在水平横梁上，所述水平横梁的底部设有人字形交叉支撑，所述人字形交叉支撑的底部与所述框架结构的底部连接。
优选的，所述凹槽型钢板底座的侧壁与所述水平横梁通过高强螺栓连接，所述底板的外侧连接支撑板，所述支撑板的底部与所述水平横梁连接；所述框架结构的顶部设有预埋件，所述预埋件通过所述高强螺栓与所述第一法兰盘连接，上述结构可以使剪切-弯曲并联型分级消能阻尼器更好的与框架结构连接，实现对地震的分级耗能。
优选的，所述剪切-弯曲并联型分级消能阻尼器的两端分别通过铰接支座连接于所述框架结构的两个对角处。
优选的，所述第一法兰盘与上方的所述铰接支座之间连接第一刚性支撑，所述底板与下方的所述铰接支座之间连接第二刚性支撑，上述结构可以使剪切-弯曲并联型分级消能阻尼器更好的与框架结构连接，实现对地震的分级耗能。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种剪切-弯曲并联型分级消能阻尼器，其有益效果为：
1、本发明在不同设防水准下分级屈服，能够最大限度地耗散不同强度的地震能量，显著减轻结构的振动反应；
2、本发明剪切-弯曲并联型分级消能阻尼器的变形能力强，即小震或中震时弯曲屈服型阻尼器优先屈服，当震级过大时，剪切屈服型阻尼器的凸起部处于弹性状态与钢板接触并减小其位移，凹陷部处于屈服状态耗散地震输入结构的能量；
3、本发明的抗震机理明确，造价低，易于加工，施工方便，耗能效果显著，且易于震后拆卸更换；
4、本发明中的剪切-弯曲并联型分级消能阻尼器能够很方便地安装在框架结构的层间，在正常使用状态下，其能够提高结构的整体刚度；在地震时，能够针对不同强度的地震发挥分级屈服耗能的作用，有效减轻结构的振动反应，具有广阔的工程应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的剪切-弯曲并联型分级消能阻尼器的主视图；
图2为本发明列举的第一种弯曲屈服型阻尼器的俯视示意图；
图3为本发明列举的第二种弯曲屈服型阻尼器的俯视示意图；
图4为本发明列举的第三种弯曲屈服型阻尼器的俯视示意图；
图5为本发明提供的剪切屈服型阻尼器的结构示意图；
图6为本发明提供的实施例一中剪切-弯曲并联型分级消能阻尼器安装的结构示意图；
图7为本发明提供的实施例二中剪切-弯曲并联型分级消能阻尼器安装的结构示意图。
其中，图中，
1-凹槽型钢板底座；
2-钢板；
21-长条形孔洞；
3-第一法兰盘；4-高强螺栓；5-弯曲屈服型阻尼器；
6-剪切屈服型阻尼器；
61-凸起部；62-凹陷部；
7-翼缘板；8-底板；9-预埋件；10-水平横梁；11-支撑板；12-第一刚性支撑；13-铰接支座；14-框架结构；15-人字形交叉支撑；16-第二刚性支撑；17-第二法兰盘；18-第三法兰盘。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
本发明实施例公开了一种剪切-弯曲并联型分级消能阻尼器，包括：凹槽型钢板底座1、钢板2、弯曲屈服型阻尼器5、剪切屈服型阻尼器6；
凹槽型钢板底座1的一端呈开口状；
钢板2从凹槽型钢板底座1的开口端伸入到凹槽型钢板底座1的内部；钢板2的底部开设长条形孔洞21；
剪切屈服型阻尼器6穿过长条形孔洞21，且其两端与凹槽型钢板底座1的内侧壁相连接；
弯曲屈服型阻尼器5设有多个，并排设于钢板2的两侧，弯曲屈服型阻尼器5的另一端与凹槽型钢板底座1的内侧壁连接，且位于剪切屈服型阻尼器6的上方。
为了进一步地优化上述技术方案，钢板2的两侧的弯曲屈服型阻尼器5呈对称式分布，如图2-4所示，弯曲屈服型阻尼器5的形状可以为矩形、矩形内部开设棱形孔、X型等多种形状。
为了进一步地优化上述技术方案，凹槽型钢板底座1的底部设有多块翼缘板7，翼缘板7的底部连接有底板8。
为了进一步地优化上述技术方案，钢板2的顶部设有用于与框架结构14连接的第一法兰盘3。
为了进一步地优化上述技术方案，剪切屈服型阻尼器6置于长条形孔洞21内部，且与长条形孔洞21的侧壁留有间距。
为了进一步地优化上述技术方案，弯曲屈服型阻尼器5采用低屈服点钢或Q235钢或形状记忆金属板制作而成，弯曲屈服型阻尼器5和剪切屈服型阻尼器6由同种材料或不同材料制成，且分别具有不同的屈服位移。
为了进一步地优化上述技术方案，剪切屈服型阻尼器6的表面设有多个凸起部61和凹陷部62，凸起部61和凹陷部62交叉排列。如图2所示，剪切屈服型阻尼器6纵截面呈凹凸有致的形状，当震级过大时，凸起部61受力并处于弹性状态，凹陷部62处于屈服状态耗散地震输入结构的能量。
为了进一步地优化上述技术方案，剪切-弯曲并联型分级消能阻尼器设置在水平横梁10上，水平横梁10的底部设有人字形交叉支撑15，人字形交叉支撑15的底部与框架结构14的底部连接。
为了进一步地优化上述技术方案，凹槽型钢板底座1的侧壁与水平横梁10通过高强螺栓4连接，底板8的外侧连接支撑板11，支撑板11的底部与水平横梁10连接；框架结构14的顶部设有预埋件9，预埋件9通过高强螺栓4与第一法兰盘3连接。在小震或中震时，框架结构14上部产生水平方向的位移，与框架结构14上部连接的钢板2也发生水平移动，此时弯曲屈服型阻尼器5屈服耗能，阻碍了框架结构14整体的变形。在大震来临时，框架结构14上部产生更大水平方向的位移，与框架结构14上部连接的钢板2也发生更大的水平移动，并与剪切屈服型阻尼器6接触，此时弯曲屈服型阻尼器5和剪切屈服型阻尼器6共同屈服耗能，更有效地阻碍了框架结构14整体的变形，实现了在不同震级中分级屈服耗能的目的。
实施例2：
剪切-弯曲并联型分级消能阻尼器倾斜布置于框架结构14内部，其中剪切-弯曲并联型分级消能阻尼器的两端分别通过刚性支撑12和铰接支座13连接于框架结构14的两个对角处。
为了进一步地优化上述技术方案，第一法兰盘3与上方的铰接支座13之间连接第一刚性支撑12，底板8与下方的铰接支座13之间连接第二刚性支撑16。第一刚性支撑12与第一法兰盘3的连接部位设有第二法兰盘17，第二法兰盘17与第一法兰盘3大小相同，并通过高强螺栓4连接；第二刚性支撑16与底板8的连接处设有第三法兰盘18，第三法兰盘18与底板大小相同，并通过高强螺栓连接。
本实施例中的其他技术方案以及分级屈服耗能的原理与实施例1中的相同，在此便不再一一赘述。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能够理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种剪切-弯曲并联型分级消能阻尼器，其特征在于，包括：凹槽型钢板底座（1）、钢板（2）、弯曲屈服型阻尼器（5）、剪切屈服型阻尼器（6）；
所述凹槽型钢板底座（1）的一端呈开口状；
所述钢板（2）从所述凹槽型钢板底座（1）的开口端伸入到所述凹槽型钢板底座（1）的内部；所述钢板（2）的底部开设长条形孔洞（21）；
所述剪切屈服型阻尼器（6）穿过所述长条形孔洞（21），且其两端与所述凹槽型钢板底座（1）的内侧壁相连接；
所述弯曲屈服型阻尼器（5）设有多个，并排设于所述钢板（2）的两侧，所述弯曲屈服型阻尼器（5）的另一端与所述凹槽型钢板底座（1）的内侧壁连接，且位于所述剪切屈服型阻尼器（6）的上方；
所述剪切屈服型阻尼器（6）置于所述长条形孔洞（21）内部，且与所述长条形孔洞（21）的侧壁留有间距；所述剪切屈服型阻尼器（6）的表面设有多个凸起部（61）和凹陷部（62），所述凸起部（61）和所述凹陷部（62）交叉排列。
2.根据权利要求1所述的一种剪切-弯曲并联型分级消能阻尼器，其特征在于，所述凹槽型钢板底座（1）的底部设有多块翼缘板（7），所述翼缘板（7）的底部连接有底板（8）。
3.根据权利要求2所述的一种剪切-弯曲并联型分级消能阻尼器，其特征在于，所述钢板（2）的顶部设有用于与框架结构（14）连接的第一法兰盘（3）。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种剪切-弯曲并联型分级消能阻尼器，其特征在于，所述弯曲屈服型阻尼器（5）采用低屈服点钢或Q235钢或形状记忆金属板制作而成，所述弯曲屈服型阻尼器（5）和所述剪切屈服型阻尼器（6）由同种材料或不同材料制成，且分别具有不同的屈服位移。
5.根据权利要求3所述的一种剪切-弯曲并联型分级消能阻尼器，其特征在于，所述剪切-弯曲并联型分级消能阻尼器设置在水平横梁（10）上，所述水平横梁（10）的底部设有人字形交叉支撑（15），所述人字形交叉支撑（15）的底部与所述框架结构（14）的底部连接。
6.根据权利要求5所述的一种剪切-弯曲并联型分级消能阻尼器，其特征在于，所述凹槽型钢板底座（1）的侧壁与所述水平横梁（10）通过高强螺栓（4）连接，所述底板（8）的外侧连接支撑板（11），所述支撑板（11）的底部与所述水平横梁（10）连接；所述框架结构（14）的顶部设有预埋件（9），所述预埋件（9）通过所述高强螺栓（4）与所述第一法兰盘（3）连接。
7.根据权利要求3所述的一种剪切-弯曲并联型分级消能阻尼器，其特征在于，所述剪切-弯曲并联型分级消能阻尼器的两端分别通过铰接支座（13）连接于所述框架结构（14）的两个对角处。
8.根据权利要求7所述的一种剪切-弯曲并联型分级消能阻尼器，其特征在于，所述第一法兰盘（3）与上方的所述铰接支座（13）之间连接第一刚性支撑（12），所述底板（8）与下方的所述铰接支座（13）之间连接第二刚性支撑（16）。
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GR01 Patent grant
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