一种剪切波纹腹板阻尼器的制作方法

本发明涉及建筑结构振动控制技术领域，特别涉及一种剪切波纹腹板阻尼器。

背景技术：

金属剪切阻尼器是一种位移型耗能阻尼器，一般利用薄钢板发生面内剪切变形耗能。该类阻尼器具有构造简单、耗能性能稳定的特点。剪切薄钢板在发生面内剪切变形时，一般会出现面外屈曲的现象，该面外屈曲会直接导致剪切刚度急剧下降，对阻尼器的剪切耗能不利。常规的处理方法是在剪切薄钢板两侧面增加纵、横加劲肋，以提高剪切薄钢板的面外刚度进而提高面内剪切刚度。

公告号为202969618U的中国专利，发明名称为“波纹钢板阻尼器”，可以使波纹钢板阻尼器具有更好的面外稳定性，更好地发挥耗能的作用，因为无需额外设置加劲肋来保证耗能钢板的面外稳定性，在很大程度上节省了阻尼器的用钢量，具有良好的经济效益。公告号为203742013U的中国专利，发明名称为“双斜波纹金属剪切板阻尼器”通过两块波纹板的组合，垂直于波纹方向上受力性能比普通板性能强约15％左右，使阻尼器获得更好受力方式。同时，波纹板相比普通钢板在没有加劲肋的情况下，仍然有较好的局部屈曲性能和局部承压性能。公告为105672519A的中国专利，发明名称为“可更换剪切型波纹腹板消能连梁”利用波纹腹板作为连梁的腹板，以改善连梁性能。

上述专利阻尼器均利用单板双面交替突出凸肋提高面板的面外刚度，纵肋容易在发生剪切变形耗能时发生损伤。因此，如何寻找更有效的阻尼器结构有效抑制剪切钢板的面外屈曲已经成为一个亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种剪切波纹腹板阻尼器，以解决剪切薄钢板在发生面内剪切变形时出现面外屈曲的问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：提供一种剪切波纹腹板阻尼器，包括：两块波纹腹板，对口拼接，所述波纹腹板的凸肋间形成六边形结构；两块翼缘钢板，垂直于所述波纹腹板凸肋，并分别与所述波纹腹板两端的单边坡口熔透焊接；两块连接钢板，平行于所述波纹腹板凸肋，并分别与所述波纹腹板另外两端在平直段单边坡口熔透焊接。

进一步地，所述波纹腹板单面等间距设有梯形凸肋，凸肋间设有平直段。

进一步地，通过多个螺栓在波纹腹板凸肋间平直段拼接固定两块波纹腹板。进一步地，所述连接钢板上设有螺栓孔，分别与减震结构出现相对位移的部件螺栓连接。

本发明提供的剪切波纹腹板阻尼器，构造简单、耗能性能好，剪切波纹腹板阻尼器中成对的波纹腹板凸肋可有效抑制剪切钢板的面外屈曲，波纹腹板的凸肋间形成六边形结构在较大的剪切变形时发生塑性变形耗能。

附图说明

下面结合附图对发明作进一步说明：

图1为本发明实施例提供的剪切波纹腹板阻尼器的立体结构示意图；

图2为本发明实施例提供的剪切波纹腹板阻尼器的正面结构示意图；

图3为本发明实施例提供的剪切波纹腹板阻尼器的平面结构示意图；

图4为本发明实施例提供的剪切波纹腹板阻尼器的侧视结构示意图；

图5为本发明实施例提供的波纹腹板的立体结构示意图；

图6为本发明实施例提供的波纹腹板的正面结构示意图；

图7为本发明实施例提供的波纹腹板的侧面结构示意图；

图8为本发明实施例的剪切波纹腹板阻尼器有限元模型示意图；

图9为本发明实施例的位移加载时程示意图；

图10为本发明实施例的剪切波纹腹板阻尼器滞回曲线示意图；

图11为水平位移为50mm时的变形示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的剪切波纹腹板阻尼器作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

本发明的核心思想在于，本发明提供的剪切波纹腹板阻尼器，构造简单、耗能性能好，剪切波纹腹板阻尼器中成对的波纹腹板凸肋可有效抑制剪切钢板的面外屈曲，波纹腹板的凸肋间形成六边形结构在较大的剪切变形时发生塑性变形耗能。

图1为本发明实施例提供的剪切波纹腹板阻尼器的立体结构示意图；图2为本发明实施例提供的剪切波纹腹板阻尼器的正面结构示意图；图3为本发明实施例提供的剪切波纹腹板阻尼器的平面结构示意图；图4为本发明实施例提供的剪切波纹腹板阻尼器的侧视结构示意图。参照图1、图2、图3、以及图4，提供一种剪切波纹腹板阻尼器，包括：两块波纹腹板，对口拼接，所述波纹腹板的凸肋间形成六边形结构；两块翼缘钢板，垂直于所述波纹腹板凸肋，并分别与所述波纹腹板两端的单边坡口熔透焊接；两块连接钢板，平行于所述波纹腹板凸肋，并分别与所述波纹腹板另外两端在平直段单边坡口熔透焊接。

为描述方便，两块波纹腹板分别为第一波纹腹板11a与第二波纹腹板11b，第一波纹腹板11a与第二波纹腹板11b对口拼接，并且凸肋间形成六边形结构；两块翼缘钢板分别为第一翼缘钢板12a与第二翼缘钢板12b，两块连接钢板分别为第一连接钢板13a与第二连接钢板13b。

图5为本发明实施例提供的波纹腹板的立体结构示意图；图6为本发明实施例提供的波纹腹板的正面结构示意图；图7为本发明实施例提供的波纹腹板的侧面结构示意图。参照图5、图6以及图7，第一波纹腹板11a与第二波纹腹板11b平板面相同位置设有螺栓孔，通过若干螺栓14在波纹腹板凸肋间平直段拼紧固定两块波纹剪切板。

在本发明实施例中，所述连接钢板上设有螺栓孔15，分别与减震结构出现相对位移的部件螺栓连接。两块连接钢板发生平行于波纹腹板凸肋方向上的相对错位位移时，波纹腹板出现剪切变形耗能、翼缘钢板出现拉压变形耗能。

以有限元模型计算结果论述剪切波纹腹板阻尼器的耗能效果。在本发明实施例中，波纹腹板和翼缘钢板厚度分别为12mm和20mm。采用缩减积分shell单元(S4R)模拟波纹腹板和翼缘钢板，模型中节点数和单元数分别为8844和8756。

剪切波纹腹板阻尼器上下部的连接钢板不考虑，模型中分别耦合至对应平面的中心点。模型底部耦合中心点完全固定；顶部耦合中心点，除腹板平面内剪切位移所在自由度外，其他自由度均固定。材质为钢材，采用各项等性的弹塑性模型，材料参数如表1所示。

表1

图8为本发明实施例的剪切波纹腹板阻尼器有限元模型示意图；图9为本发明实施例的位移加载时程示意图；图10为本发明实施例的剪切波纹腹板阻尼器滞回曲线示意图。参照图8、图9以及图10，采用两周变幅位移加载，最大加载位移为50mm。该滞回曲线饱满，耗能能力强。图11为水平位移为50mm时的变形示意图。参照图11，大位移时，波纹腹板未出现面外屈曲变形，由于本发明实施例的剪切波纹腹板阻尼器的受力方向平行于纵肋，能够在一定程度上保护纵肋不致损毁。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。