CN204185959U - 拉压、剪切和弯曲组合型软钢阻尼器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种拉压、剪切和弯曲组合型软钢阻尼器，包括耗能环、托板、肋板、端板和螺栓。阻尼器的耗能环分为上下两排沿纵向水平并列布置，在不同工况下耗能环以不同的变形方式耗散能量；托板与耗能环上下两侧焊接连接；肋板与托板通过焊接连接；两块端板相对设置，中部托板与一侧端板焊接连接，上部和下部托板与另一侧端板焊接连接。本实用新型在拉压、剪切和弯曲等多种工况下都可以发生塑性变形，屈服形式多样，有效地解决了传统阻尼器减震耗能水准单一的缺陷。阻尼器初始刚度大，在风或/和小震作用下使结构物具有足够的侧向刚度以满足使用要求；具有较高的位移延性系数和耗能系数，在大/中地震作用下大量耗散输入结构的地震能量。

Description

拉压、剪切和弯曲组合型软钢阻尼器

技术领域

本实用新型涉及一种软钢阻尼器，具体说来是一种可以增加结构阻尼、减少结构地震响应、在多种工况下均可耗能的新型拉压、剪切和弯曲组合型软钢阻尼器，属于土木结构振动控制领域。

背景技术

近年来，基础隔震、消能减震以及调谐减震控制等被动控制技术由于其概念简单、机理明确、造价较低、减震效果显著而在国内外土木工程中得到广泛应用。在消能减震技术中，研制出简单、经济、耗能能力强、性能稳定的阻尼器是关键。由于金属材料进入塑性以后具有良好的滞回性能，因而被用来制作各种类型的耗能装置。金属耗能阻尼器的耗能机理是，在结构振动时金属通过发生塑性屈服滞回变形来耗散能量，从而达到减震的目的。其抗震机理简单，造价低，消能减震效果显著。

由于软钢屈服点低、断裂变形大且取材方便，特别适合于制造金属耗能阻尼器，所制成的软钢阻尼器具有稳定的滞回特性、良好的低周疲劳特性，而且具有不受环境温度的影响、构造简单、力学概念明确、技术性能可靠、容易实现等优点，在工程中的应用前景极为广阔。

然而，目前的软钢阻尼器仍存在着一定的不足：首先，屈服形式较为单一，难以满足应对复杂地震作用的需要；其次，初始刚度较小，承载力较低，难以满足结构的使用要求；此外，阻尼器屈服后出现应力集中现象，导致阻尼器塑性分布不均匀，无法充分发挥软钢的材料功效。因此，针对传统软钢阻尼器存在的不足加以改进，采用较为合理的阻尼器构造形式，设计出屈服形式多样且耗能水平高的新型软钢阻尼器，对于实际工程的减震控制具有重大的意义。

实用新型内容

为了解决传统软钢阻尼器地震耗能水准单一、初始刚度较小的问题，同时缓解阻尼器屈服后出现的应力集中现象，本实用新型的目的在于提出一种拉压、剪切和弯曲组合型软钢阻尼器，该装置能够在不同工况下以不同的变形方式耗散能量。拉压工况下，阻尼器通过耗能环在平面外弯曲来耗能；剪切工况下，当右端端板发生向上的位移时，上排耗能环受到拉伸而变圆，下排耗能环受到挤压而变扁，从而通过耗能环的变形来提供塑性耗能的机制；弯曲工况下，耗能环同时发生上述两种变形方式。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型提出的一种拉压、剪切和弯曲组合型软钢阻尼器，包括耗能环1、托板2、肋板3、端板4和螺栓5，其中：三块托板2自上而下水平布置，相邻的托板2之间沿纵向水平等间距并列布置有耗能环1，所述耗能环1分为上下两排；每排耗能环1的上下两侧分别与托板2通过双面角焊缝焊接连接；横向布置的肋板3与托板2通过角焊缝连接；两块端板4相对设置于托板2两侧，位于中部的托板2与位于一侧的端板4焊接连接，位于上部和下部的托板2与位于另一侧的端板4焊接连接；两侧端板4通过螺栓5与结构中的构件连接。

本实用新型中，每片耗能环1***由一个80mm*150mm的矩形和两个半径为75mm的半圆组成，中间挖空部分为椭圆形。耗能环1的直线部分与托板2通过双面角焊缝焊接连接。

本实用新型中，耗能环1采用低屈服点钢制成，托板2、肋板3和端板4采用屈服强度大于235MPa的钢材制成。

本实用新型中，耗能环1采用6mm厚的薄钢板，托板2、肋板3和端板4分别选用16mm、16mm和20mm厚的钢板。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

1）本实用新型在拉压、剪切和弯曲等多种工况下都可以发生塑性变形，屈服形式多样，有效地解决了传统阻尼器减震耗能水准单一的缺陷，可以满足复杂地震作用需要。

2）本实用新型的耗能环采用低屈服点钢，在地震作用下，比传统软钢可以更早进入屈服来耗散能量，屈服位移较小，屈服后刚度较大，且具有更高的位移延性系数和耗能系数，有效提高了耗能效果。

3）本实用新型初始刚度大，在风或/和小震作用下使结构物具有足够的侧向刚度以满足使用要求。

4）本实用新型仅在耗能环直线段与圆弧的交点处存在一定的应力集中现象，但应力集中范围有限且该处耗能环宽度较宽，应力集中现象得以缓解。

附图说明

图１为本实用新型拉压、剪切和弯曲组合型软钢阻尼器的正立面示意图。

图2为本实用新型拉压、剪切和弯曲组合型软钢阻尼器的侧立面示意图。

图3为本实用新型拉压、剪切和弯曲组合型软钢阻尼器的俯视图。

图4为本实用新型拉压、剪切和弯曲组合型软钢阻尼器的耗能环示意图。

图中标号：1为耗能环，2为托板，3为肋板，4为端板，5为螺栓。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

实施例1：如图1所示，为本实用新型的一种拉压、剪切和弯曲组合型软钢阻尼器实施例，包括耗能环1、托板2、肋板3、端板4和螺栓5。

耗能环是椭圆形，分为上下两排沿纵向水平等间距并列布置；耗能环共10片，每排各5片。上下对齐布置四块托板，耗能环的直线部分与托板通过双面角焊缝焊接连接；横向布置的肋板与托板通过角焊缝连接，有效增加了初始刚度；两块端板相对设置，位于中部的托板与位于一侧的端板焊接连接，位于上部和下部的托板与位于另一侧的端板焊接连接，以保证在拉压、剪切和弯曲等工况下使耗能环产生相应的变形；两侧端板通过螺栓与结构中的构件连接。每片耗能环***由一个80mm*150mm的矩形和两个半径为75mm的半圆组成，中间挖空部分形成长轴为200mm、短轴为110mm的椭圆形。耗能环采用低屈服点钢制成，托板、肋板和端板采用屈服强度大于235MPa的钢材制成。耗能环采用6mm厚的薄钢板，托板、肋板和端板分别选用16mm、16mm和20mm厚的钢板，保证阻尼器在受力状态下的变形集中发生在耗能环上，从而使阻尼器按照设想的方式进入塑性和滞回耗能。

Claims (4)

1.一种拉压、剪切和弯曲组合型软钢阻尼器，包括耗能环（1）、托板（2）、肋板（3）、端板（4）和螺栓（5），其特征在于：四块托板（2）自上而下水平布置，相邻的托板（2）之间沿纵向水平等间距并列布置有耗能环（1），所述耗能环（1）分为上下两排；每排耗能环（1）的上下两侧分别与托板（2）通过双面角焊缝焊接连接；横向布置的肋板（3）与托板（2）通过角焊缝连接；两块端板（4）相对设置于托板（2）的两侧，位于中部的托板（2）与位于一侧的端板（4）焊接连接，位于上部和下部的托板（2）与位于另一侧的端板（4）焊接连接；两侧端板（4）通过螺栓（5）与结构中的构件连接。

2.根据权利要求1所述的拉压、剪切和弯曲组合型软钢阻尼器，其特征在于：每片耗能环（1）***由一个80mm*150mm的矩形和两个半径为75mm的半圆组成，中间挖空部分为椭圆形，耗能环（1）的直线部分与托板（2）通过双面角焊缝焊接连接。

3.根据权利要求1所述的拉压、剪切和弯曲组合型软钢阻尼器，其特征在于：耗能环（1）采用低屈服点钢制成，托板（2）、肋板（3）和端板（4）采用屈服强度大于235MPa的钢材制成。

4.根据权利要求1所述的拉压、剪切和弯曲组合型软钢阻尼器，其特征在于：耗能环（1）采用6mm厚的薄钢板，托板（2）、肋板（3）和端板（4）分别选用16mm、16mm和20mm厚的钢板。