局部率先破坏的双阶耗能阻尼器及其工作方法与流程

本发明涉及一种用于局部率先破坏的双阶耗能阻尼器，属于工程结构减震领域。

背景技术：

随着经济和技术的发展，人们愈发重视结构安全，经国内外实际地震证明，减震技术可有效的降低地震作用，保护主体结构。目前金属阻尼器减震技术较为成熟，因其价格低廉、耗能效果较好而被广泛应用。两阶段耗能阻尼器已通过试验被证实，其减震效果良好，局部率先破坏的双阶耗能阻尼器外观类似于两阶段耗能阻尼器，但两者在耗能手段上有本质的不同，在小震作用下两阶段耗能阻尼器部分耗能钢板率先进入屈服耗能阶段，在中震、大震作用下所有耗能钢板进入屈服耗能阶段。现行金属阻尼器的设计仅仅考虑阻尼器本身的耗能效果，忽略了耗能材料特性、安装环境、受力方式、薄膜效应等因素的影响，耗能钢板屈服后强化系数持续增大，强屈比往往超过规范值，耗能钢板进入屈服后会造成结构受力重分布，主体结构和节点受力增大易出现受剪破坏，震后修复技术要求高，造成高额的经济损失。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：提供一种局部率先破坏的双阶耗能阻尼器及其工作方法，该局部率先破坏的双阶耗能阻尼器具备两阶段耗散地震能量的特点。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：

本发明局部率先破坏的双阶耗能阻尼器，其特征在于：包括上连接钢板、下连接钢板和设在上连接钢板与下连接钢板之间至少两组不同颈部宽度的菱形孔钢板。

进一步的，上述菱形孔钢板中颈部宽度较小且高度较矮的菱形孔钢板为第一组，颈部宽度较大且高度较高的菱形孔钢板为第二组，所述颈部宽度为菱形孔左、右两端到菱形孔钢板外边缘的最窄距离，高度为菱形孔钢板竖直方向的高度。

进一步的，上述第一组菱形孔钢板与下连接钢板之间设有金属垫板，所述金属垫板用于调整部分菱形孔钢板的高度。

进一步的，上述局部率先破坏的双阶耗能阻尼器设在上、下混凝土墙之间的空间内，混凝土墙相对的表面内嵌入有上、下预埋钢板，所述上、下预埋钢板上预装有多个螺栓套筒，所述上连接钢板与下连接钢板别通过螺栓锁定在螺栓套筒内。

进一步的，上述菱形孔钢板中的菱形孔四角为圆弧状，该菱形孔四角为圆弧状能防止菱形孔在耗能时过早出现应力集中现象。

进一步的，上述菱形孔钢板具有多片且平行设置。

本发明局部率先破坏的双阶耗能阻尼器的工作方法，其特征在于：所述局部率先破坏的双阶耗能阻尼器包括上连接钢板、下连接钢板和设在上连接钢板与下连接钢板之间至少两组不同颈部宽度的菱形孔钢板；制作时，预先制作至少两组不同颈部宽度和高度的菱形孔钢板，并焊接在带有金属垫板和上、下连接钢板上，制成呈局部率先破坏的双阶耗能阻尼器；然后将带有螺栓套筒的上、下预埋钢板分别嵌入上、下混凝土墙的相对表面，且预埋钢板与混凝土墙表面齐平；接着通过螺栓将局部率先破坏的双阶耗能阻尼器固定于上、下预埋钢板之间，完成安装；工作时，双阶耗能阻尼器平行放置于上、下预埋钢板之间，通过上、下连接钢板传力，菱形孔钢板为平面外受力，在小震作用下，颈部宽度较小且高度较矮的第一组菱形孔钢板率先进入屈服耗能阶段，在中震和大震作用下，使颈部宽度较小且高度较矮的菱形孔钢板受力达到极限承载力后破坏退出工作，后续的耗能工作由颈部宽度较大且高度较大的第二组菱形孔钢板完成。

本发明的有益效果在于：对比传统的两阶耗能阻尼器，本发明局部率先破坏的双阶耗能阻尼器不仅具备两阶段耗散地震能量的特点，同时考虑钢材本构关系中强化系数较大的特点，通过两耗能钢板的强度极限差使一者预先破坏，降低金属材料阻尼器耗能时的极限强屈比，避免造成预期屈服构件出现承载力超强导致连接主体结构和节点受力过大进而发生破坏的现象。

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。

附图说明：

图1是布有局部率先破坏的双阶耗能阻尼器框架的正视图；

图2是局部率先破坏的双阶耗能阻尼器的立面图；

图3是局部率先破坏的双阶耗能阻尼器的正视图；

图4是局部率先破坏的双阶耗能阻尼器的侧视图；

图5是菱形孔钢板的正视图；

图6是局部率先破坏的双阶耗能阻尼器反力-位移曲线；

图7是局部率先破坏的双阶耗能阻尼器恢复力模型曲线；

图8是本发明另一种实施例的立面图；

图中：1-主体结构、2-混凝土墙、3-局部率先破坏的双阶耗能阻尼器、301-上连接钢板、302-颈部宽度较小菱形孔钢板、303-颈部宽度较大菱形孔钢板、304-螺栓孔、305-金属垫板、306-螺栓套筒、307-预埋钢板、308螺栓、3021-较小劲部宽度、3031-较大劲部宽度、a-颈部宽度较小屈服点、b-颈部宽度较大屈服点、c-颈部宽度较小抗拉极限点。

具体实施方式：

下面结合实施方式及附图对本发明作进一步的说明，但不局限于本发明。

本发明局部率先破坏的双阶耗能阻尼器包括上连接钢板301、下连接钢板301a和设在上连接钢板与下连接钢板之间至少两组不同颈部宽度的菱形孔钢板30。

进一步的，上述菱形孔钢板中颈部宽度较小且高度较矮的菱形孔钢板为第一组，颈部宽度较大且高度较高的菱形孔钢板为第二组，所述颈部宽度为菱形孔左、右两端到菱形孔钢板外边缘的最窄距离，高度为菱形孔钢板竖直方向的高度。

进一步的，上述第一组菱形孔钢板与下连接钢板之间设有金属垫板305，所述金属垫板用于调整部分菱形孔钢板的高度。

进一步的，上述局部率先破坏的双阶耗能阻尼器设在上、下混凝土墙之间的空间内，混凝土墙相对的表面内嵌入有上、下预埋钢板307，所述上、下预埋钢板上预装有多个螺栓套筒306，所述上连接钢板与下连接钢板别通过螺栓308锁定在螺栓套筒内。

进一步的，上述菱形孔钢板中的菱形孔四角为圆弧状，该菱形孔四角为圆弧状能防止菱形孔在耗能时过早出现应力集中现象。

进一步的，上述菱形孔钢板具有多片且平行设置。

另一种实施例是，在第一组菱形孔钢板与下连接钢板之间没有设有金属垫板，其它构造与前述实施例相同，如图8所示。

本发明局部率先破坏的双阶耗能阻尼器的工作方法，所述局部率先破坏的双阶耗能阻尼器包括上连接钢板、下连接钢板和设在上连接钢板与下连接钢板之间至少两组不同颈部宽度的菱形孔钢板；制作时，预先制作至少两组不同颈部宽度和高度的菱形孔钢板，并焊接在带有金属垫板和上、下连接钢板上，制成呈局部率先破坏的双阶耗能阻尼器；然后将带有螺栓套筒的上、下预埋钢板分别嵌入上、下混凝土墙的相对表面，且预埋钢板与混凝土墙表面齐平；接着通过螺栓将局部率先破坏的双阶耗能阻尼器固定于上、下预埋钢板之间，完成安装；工作时，双阶耗能阻尼器平行放置于上、下预埋钢板之间，通过上、下连接钢板传力，菱形孔钢板为平面外受力，在小震作用下，颈部宽度较小且高度较矮的第一组菱形孔钢板率先进入屈服耗能阶段，在中震和大震作用下，使颈部宽度较小且高度较矮的菱形孔钢板受力达到极限承载力后破坏退出工作，后续的耗能工作由颈部宽度较大且高度较大的第二组菱形孔钢板完成。

本发明的有益效果在于：对比传统的两阶耗能阻尼器，本发明局部率先破坏的双阶耗能阻尼器不仅具备两阶段耗散地震能量的特点，同时考虑钢材本构关系中强化系数较大的特点，通过两耗能钢板的强度极限差使一者预先破坏，降低金属材料阻尼器耗能时的极限强屈比，避免造成预期屈服构件出现承载力超强导致连接主体结构和节点受力过大进而发生破坏的现象。

上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。