CN204252311U - 竖向开洞软钢阻尼器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种竖向开洞软钢阻尼器，主要包括螺帽，螺杆，钢板以及钢板上的孔洞等，钢板平面上开有三行孔洞，连接杆件通过上下两排孔洞连接多块钢板，组合成阻尼器，在每片钢板两侧都会有一组螺帽在螺杆上固定钢板，中间三个孔洞主要形状为竖向鱼腹型，端部各采用圆弧过渡，主要引起应力重分布，实现多点屈服。地震作用率先传到上下两组螺杆，当上下两组螺杆产生相对水平位移时，由于构建连接紧密，由固定螺帽将力传递给钢板带动钢板屈服变形从而达到减震目的，在实现多点屈服后钢板屈服破坏，减震耗能。

Description

竖向开洞软钢阻尼器

技术领域

  本实用新型涉及一种竖向开洞软钢阻尼器。

背景技术

   近年来，国内外大量学者在工程结构的抗震，减振与振动方面做了大量的研究工作， 传统的抗震方式是通过自身结构储存和耗能达到抗震设防标准:小震不坏，中震可修，大震不倒。这种抗震方式存在缺乏调节能力的缺点。而结构振动技术为结构抗震提供了一条合理有效的途径。其中，耗能减震作为一种被动控制措施是将输入结构的地震能量引向专门设置的机构和元件加以吸收和耗散，从而达到保护主体结构的安全。

  软钢阻尼是利用金属不同形式的塑性滞回变形耗散能力，由于金属在进入塑性状态后具有良好的滞回特性，并在弹塑性滞回变形过程中吸收大量能量，因而被用来制造不同类型和构造形式的耗能阻尼器。

  软钢阻尼器的优点：易加工，构造简单，造价低廉，力学模型明确，钢板在反复循环荷载作用下依然具有稳定的滞回特性，维护费用低，便于更换。阻尼器钢板屈服并不影响结构自身的承载能力。在抗震等级较高的土木结构中使用，阻尼器可以很好的减小地震对于结构的影响。

  而软钢阻尼器的不足之处：初始刚度较小，承载能力低，若增大初始刚度，则需要增加阻尼器钢板的数量，而选择钢板平面内受力方式，则可以在很大程度上提高其初始刚度及屈服力。

  尽管软钢阻尼器的几何形状和构造形式上各不相同，但本质都是通过软钢材料的屈服即塑性变形来吸收能量，软钢阻尼器的阻尼力主要由软钢的塑性应变量，即塑性位移决定，因此阻尼器的减震能力的大小主要取决于变形能力大小，即滞回曲线是否饱满。由此可见，力和位移的滞回模型成为研究软钢阻尼器的关键因素。

实用新型内容

  本实用新型目的在于提出一种新型竖向开洞软钢阻尼器，主要利用竖向条纹软钢阻尼器其良好的初始刚度和塑性，将10片软钢阻尼器单片叠加，并通过螺杆螺帽固定为一体，每两片阻尼器之间留出的间隙可以保证每片钢板能够自由变形，达到屈服，从而耗能。在地震力来临时，端部上下两组螺杆产生某一方向的相对位移时，与该方向相对垂直腹面板可以发生弯曲屈服而耗能减震。当某一片钢板提前破坏，由于各片软钢阻尼器单片在端部都连接紧密，并不影响其他软钢阻尼器单片的性能或者破坏，可以继续承载。从而提供一种更加高效的减震软钢阻尼器。

   为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：

   本实用新型提出的竖向开洞软钢阻尼器所述阻尼器，由若干块结构相同的软钢阻尼单片钢板4和螺杆6组成，其中：每片软钢阻尼单片钢板4自上而下由上翼板、腹板和下翼板连接组成一体，每片软钢阻尼单片钢板4自上而下开有三行孔洞组，第一行上端部连接孔洞组1位于上翼板处，第二行鱼腹型孔洞组2位于腹板处，第三行下端部连接孔洞组3位于下翼板处；上端部连接孔洞组1和下端部连接孔洞组3采用相同直径的圆孔，鱼腹型孔洞组2为竖向布置，带有螺纹的螺杆6依次穿过交替布置的软钢阻尼器单片钢板4上相应的上端部连接孔洞组1的圆孔和螺帽5，带有螺纹的螺杆6依次穿过交替布置的软钢阻尼器单片钢板4上相应的下端部连接孔洞组2的圆孔和螺帽5，相邻的软钢阻尼器单片钢板间通过螺帽5固定，相邻两片软钢阻尼器单片钢板4的间隙为螺帽5的厚度大小。

   本实用新型中，所述上端部连接孔洞组1采用3个圆孔，下端部连接孔洞组2采用3个圆孔。

  本实用新型中，所述软钢阻尼单片钢板4为普通碳素钢材，腹板宽度为高度的60-80%，软钢阻尼单片钢板4的上翼板和下翼板横向各延伸出腹板宽度的20%，高度为腹板高度的20%。

  本实用新型中，鱼腹型孔洞组2采用3个竖向条纹孔洞，所述3个竖向条纹孔洞占腹板面积的50-40%，每个竖向条纹孔洞的上、下两端采用圆弧光滑过渡，

  本实用新型中，上端部连接孔洞组1和下端部连接孔洞组3上的圆孔占单片软钢阻尼单片钢板4面积的5%。

  本实用新型中，螺杆6和螺帽5为低合金钢材，螺帽5为正六边形，螺杆⑹的外径与上端部连接孔洞组1和下端部连接孔洞组2的直径相同。

   本实用新型中，三条竖向鱼腹型孔洞整齐排列，中间孔洞居中，两边孔洞对称排列，避免质量偏心。中间开孔的目的主要是分担端部的荷载，由于端部由于加工工艺等问题存在缺陷，所以通过中间开孔引起应力重新分布，缓解端部应力过于集中，实现多点屈服，避免局部屈服而使钢板过早破坏，是整个钢板各处发挥塑性性能达到最大的耗能。为避免在形状变化较大处应力集中，转角处均采用圆弧过渡。采用条形阻尼器的好处就是它具有良好的塑性性能，较大的初始刚度。通过螺杆与螺帽的组合从而解决连接问题，避免焊接方式对钢材性能的影响。

  本实用新型的效果是：在地震力来临时，端部上下两组螺杆产生某一方向的相对位移时，与该方向相对垂直腹面板可以发生弯曲屈服而耗能减震。当某一片钢板提前破坏，由于各片软钢阻尼器单片在端部都连接紧密，并不影响其他软钢阻尼器单片的性能或者破坏，可以继续承载。从而提供一种更加高效的减震软钢阻尼器。

附图说明

  图1，为本阻尼器单个钢板的平面图。

  图2，为阻尼器连接后的平面图。

  图3，为阻尼器连接后的侧面图。

  图中标号：1-上端部连接孔洞组，2-鱼腹型孔洞组，3-下端部连接孔洞组，4-软钢阻尼单片钢板，5-螺帽，6-螺杆。

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：如图所示，所述阻尼器由10片结构相同的软钢阻尼单片钢板⑺、66个螺杆6和6个带螺纹的螺杆组成，其中：每片软钢阻尼单片钢板4自上而下由上翼板、腹板和下翼板连接组成一体，每片软钢阻尼单片钢板4自上而下开有三行孔洞组，第一行为上端部连接孔洞组1，开有3个圆孔，位于上翼板处，第二行鱼腹型孔洞组2位于腹板处，开有3个竖向布置的孔洞，第三行下端部连接孔洞组3位于下翼板处，开有3个圆孔；上端部连接孔洞组1和下端部连接孔洞组3采用相同直径的圆孔，鱼腹型孔洞组2为竖向布置，3个带有螺纹的螺杆6依次穿过交替布置的10片软钢阻尼器单片钢板4上相应的上端部连接孔洞组的圆孔和螺帽5，3个带有螺纹的螺杆6依次穿过交替布置的10片软钢阻尼器单片钢板4上相应的下端部连接孔洞组2的圆孔和螺帽5，相邻两片软钢阻尼器单片钢板4的间隙为螺帽5的厚度大小。先将一组6个螺帽5分别固定安装在6个螺杆⑹底部上，然后将一片软钢阻尼单片钢板4通过上端部连接孔洞组1和下端部连接孔洞组3安装上去，然后后再安装一组6个螺帽5固定住该片软钢阻尼单片钢板4，依照软钢阻尼单片钢板4-螺帽5-软钢阻尼单片钢板4-螺帽5…的顺序安装这10块钢板，直到安装完整个装置。

软钢阻尼单片钢板4为普通碳素钢材料，螺帽5和螺杆6为低合金钢材，由于在端部受力过大，为了保证在 软钢阻尼单片7破坏之前螺帽5，螺杆6不破坏，即必须保证螺帽5，螺杆6强度和刚度大于软钢阻尼单片7，从而有效的将作用传递到软钢阻尼单片钢板4。通过将10片软钢阻尼器单片钢板4叠加，并通过螺杆6和螺帽5固定为一体，每两片阻尼器之间留出的间隙可以保证每片钢板能够自由变形，达到屈服从而减震耗能。

Claims (6)

1.一种竖向开洞软钢阻尼器，所述阻尼器由若干块结构相同的软钢阻尼单片钢板（4）和螺杆(6)组成，其特征在于每片软钢阻尼单片钢板（4）自上而下由上翼板、腹板和下翼板连接组成一体，每片软钢阻尼单片钢板（4）自上而下开有三行孔洞组，第一行上端部连接孔洞组(1)位于上翼板处，第二行鱼腹型孔洞组(2)位于腹板处，第三行下端部连接孔洞组(3)位于下翼板处；上端部连接孔洞组(1)和下端部连接孔洞组(3)采用相同直径的圆孔，鱼腹型孔洞组(2)为竖向布置，带有螺纹的螺杆(6)依次穿过交替布置的软钢阻尼器单片钢板(4)上相应的上端部连接孔洞组(1)的圆孔和螺帽(5)，带有螺纹的螺杆(6)依次穿过交替布置的软钢阻尼器单片钢板(4)上相应的下端部连接孔洞组(2)的圆孔和螺帽(5)，相邻的软钢阻尼器单片钢板间通过螺帽(5)固定，相邻两片软钢阻尼器单片钢板(4)的间隙为螺帽(5)的厚度大小。

2.根据权利要求1所述的一种竖向开洞软钢阻尼器，其特征在于所述上端部连接孔洞组(1)采用3个圆孔，下端部连接孔洞组(2)采用3个圆孔。

3.根据权利要求1所述的一种竖向开洞软钢阻尼器，其特征在于所述软钢阻尼单片钢板⑺为普通碳素钢材，腹板宽度为高度的60-80%，软钢阻尼单片钢板⑺的上翼板和下翼板横向各延伸出腹板宽度的20%，高度为腹板高度的20%。

4.根据权利要求1所述的一种竖向开洞软钢阻尼器，其特征在于鱼腹型孔洞组(2)采用3个竖向条纹孔洞，所述3个竖向条纹孔洞占腹板面积的50-40%，每个竖向条纹孔洞的上、下两端采用圆弧光滑过渡。

5.根据权利要求1所述的一种竖向开洞软钢阻尼器，其特征在于上端部连接孔洞组(1)和下端部连接孔洞组(3)上的圆孔占单片软钢阻尼单片钢板(4)面积的5%。

6.根据权利要求1所述的一种竖向开洞软钢阻尼器，其特征在于螺杆⑹和螺帽⑸为低合金钢材，螺帽⑸为正六边形，螺杆⑹的外径与上端部连接孔洞组(1)和下端部连接孔洞组(2)的直径相同。