变阶屈服金属阻尼器的制作方法

1.本实用新型涉及建筑消能减震技术领域，具体涉及一种变阶屈服金属阻尼器。


背景技术：

2.框架或剪力墙结构中通过在合适位置安装剪切型金属阻尼器可起到消散地震能量，减小结构响应的效果。阻尼器一般先于主体结构屈服耗能，起到保护主体结构的作用。然而，传统剪切型金属阻尼器仅具备一个屈服点，阻尼器屈服后阻尼力上涨较慢，而楼层剪力随着地震力变大而增长较快，阻尼力占楼层剪力的比例逐步降低，阻尼器对主体结构的保护作用也会相应减弱。


技术实现要素：

3.本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型的目的在于提出一种变阶屈服金属阻尼器，所述变阶屈服金属阻尼器在不同的结构变形情况下均具备不同的屈服力，使得阻尼器适应不同地震工况下的楼层剪力，从而保证阻尼器对主体结构起到稳定的保护作用。
4.根据本实用新型实施例的变阶屈服金属阻尼器，包括通过弹性分隔件串联连接的至少两个金属屈服单元，串联连接的至少两个金属屈服单元的至少一端连接于接头件，所述接头件上设置有位于所述弹性分隔件的单侧或两侧的弹性限位装置，通过所述弹性限位装置对所在位置处的所述金属屈服单元的塑性变形进行单侧或双侧限位。
5.根据本实用新型实施例的变阶屈服金属阻尼器，通过将至少两个金属屈服单元用弹性分隔件分隔串联，构成多阶屈服，弹性分隔件在阻尼器工作过程中始终保持弹性，在弹性分隔件所在位置的单侧或两侧设置弹性限位装置，可以对所在位置处的金属屈服单元的塑性变形进行限位，引起下一阶的金属屈服单元进入屈服耗能。从而在不同的结构变形情况下均具备不同的屈服力，使得阻尼器适应不同地震工况下的楼层剪力，从而保证阻尼器对主体结构起到稳定的保护作用。
6.在本实用新型的一些实施例中，各个所述金属屈服单元的屈服力不完全相等。
7.在本实用新型的一些实施例中，所述弹性分隔件呈工字型、板型或管型。
8.在本实用新型的一些实施例中，每个所述金属屈服单元包括两侧翼缘板以及连接于两侧所述翼缘板之间的屈服芯板，所述屈服芯板未连接所述翼缘板的两端连接于所述弹性分隔件或阻尼器底板。
9.在本实用新型的一些实施例中，各个所述金属屈服单元的同侧翼缘板一体设置，所述弹性分隔件连接于相邻屈服芯板之间且两端连接于两侧的所述翼缘板。
10.在本实用新型的一些实施例中，所述屈服芯板的一侧表面固定有竖向加劲肋，另一侧表面固定有水平加劲肋，且所述竖向加劲肋在所述水平加劲肋的对应位置处形成有凹槽。
11.在本实用新型的一些实施例中，各所述屈服芯板上的所述竖向加劲肋竖向对齐，
且所述弹性分隔件上设有与所述竖向加劲肋竖向对齐的加强板。
12.在本实用新型的一些实施例中，所述弹性限位装置包括弹性拉板，所述弹性拉板的两端分别通过螺杆连接于第一耳板和第二耳板，所述第一耳板固定于所述弹性分隔件的单侧或两侧，所述第二耳板相应地固定于所述接头件的单侧或两侧，所述第一耳板和/或所述第二耳板上供穿设所述螺杆的螺杆孔为沿弹性拉板长度方向开设的长圆孔。
13.在本实用新型的一些实施例中，所述弹性限位装置采用松弛拉板或者h形钢，所述松弛拉板的两端分别连接于所述接头件与所述弹性分隔件的单侧或两侧；所述h形钢的一端固定于所述接头件，另一端与所述弹性分隔件的单侧或两侧之间留有供所在位置处的金属屈服单元塑性变形的缝隙。
14.在本实用新型的一些实施例中，所述接头件呈t字型，且设有与所述翼缘板位置对应的翼缘加劲肋以及与所述弹性限位装置位置对应的拉板加劲肋。
附图说明
15.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1为本实用新型变阶屈服金属阻尼器的第一种实施方式的示意图。
17.图2为图1的1-1截面图。
18.图3为图1的2-2截面图。
19.图4为图1的3-3截面图。
20.图5为图2中竖向加劲肋的独立示意图。
21.图6为图1中弹性分隔件的独立示意图。
22.图7为图1中弹性限位装置的独立示意图。
23.图8为图1中接头件的独立示意图。
24.图9为本实用新型变阶屈服金属阻尼器的第二种实施方式的示意图。
25.图10为本实用新型变阶屈服金属阻尼器的第三种实施方式的示意图。
26.图11为本实用新型变阶屈服金属阻尼器的第四种实施方式的示意图。
27.图12为本实用新型变阶屈服金属阻尼器的第五种实施方式的示意图。
28.图13为本实用新型变阶屈服金属阻尼器的第六种实施方式的示意图。
29.图14为本实用新型变阶屈服金属阻尼器的第七种实施方式的示意图。
30.图15为本实用新型变阶屈服金属阻尼器的第八种实施方式的示意图。
31.附图标记对应关系如下：
32.1-一阶屈服芯板；2-二阶屈服芯板；3-底板；4-翼缘板；5-第一竖向加劲肋；6-第二竖向加劲肋；7-水平加劲肋；8-弹性分隔件；81-翼板；82-腹板；83-加强板；9-弹性限位装置；91-上耳板；92-下耳板；93-弹性拉板；94-长螺杆；10-接头件；101-顶板；102-翼缘加劲肋；103-拉板加劲肋；11-松弛拉板；12-h形钢。
具体实施方式
33.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
34.参阅图1-8，本实用新型实施例提供了一种变阶屈服金属阻尼器，其主要包括左右两侧的翼缘板4以及连接于左右两侧的翼缘板4之间的一阶屈服芯板1与二阶屈服芯板2。其中，一阶屈服芯板1在下，二阶屈服芯板2在上，一阶屈服芯板1的高度小于二阶屈服芯板2的高度，一阶屈服芯板1的厚度也略微小于二阶屈服芯板2的厚度，当然尺寸及厚度可以根据实际需求适当变化，不限于实施例所示意的情况，除高度和厚度不同外，还可以设计成屈服强度不同，旨在说明一节屈服芯板和二阶屈服芯板的屈服力不小可以不同。一阶屈服芯板1与二阶屈服芯板2的左右两侧的翼缘板4优选采用不间断的一体式设计，可以保证力传递的连续性，但是在一些情况下，翼缘板也可以分开，但是需要下方的一阶屈服芯板1的刚度达到一定要求，如图10所示，就是采用了宽度不同的两个屈服芯板，其中一阶屈服芯板1的宽度小于二阶屈服芯板2的宽度，此时两侧的翼缘板无法设置成一体结构，二阶屈服芯板2两侧的翼缘板4向下延伸至弹性分隔件8的两侧，并分别连接于弹性限位装置9的一端，弹性限位装置9的另一端连接于接头件10。
35.回到图1-8所示的实施例中，该一阶屈服芯板1的顶部与二阶屈服芯板2的底部之间采用弹性分隔件8进行分隔，一阶屈服芯板1的底部与连接外部构件的接头件10相连，接头件10与弹性分隔件8所在位置处的翼缘板4之间设置有弹性限位装置9，通过弹性限位装置9对一阶屈服芯板1的塑性变形进行单侧或双侧限位，故可以分别在一阶屈服芯板1的两侧各设置一个弹性限位装置9，也可以仅在一侧设置一个弹性限位装置9，如图9所示，根据实际受力和限位要求而定，显然两侧限位的方案的限位效果更佳。
36.根据本实用新型实施例的变阶屈服金属阻尼器，通过将一阶屈服芯板和二阶屈服芯板用弹性分隔件进行分隔，在弹性分隔件所在位置的两侧翼缘板的外侧设置弹性限位装置，可以在一阶屈服芯板屈服后进入塑性时，通过弹性限位装置对一阶屈服芯板的塑性变形进行侧向限位，使二阶屈服芯板逐渐进入屈服耗能，进入塑性，一阶屈服芯板塑性程度基本不再增加，实现变阶。在本实用新型实施例的基础上，容易想到由一阶、二阶屈服芯板的基础上，进一步向上累加三阶、四阶，甚至更多阶屈服芯板的设计思路，在相邻两阶屈服芯板之间设置弹性分隔件进行分隔，再于分隔处设置弹性限位装置进行屈服芯板塑性变形的侧限位，可以实现金属阻尼器的多阶变化，此种多阶变化的方式也应受到本实用新型的保护。
37.进一步地，一阶屈服芯板1的底部与二阶屈服芯板2的顶部分别垂直焊接于阻尼器底板3，底板3的两端分别焊接连接于左右两侧的翼缘板4，底板3的长度与一阶屈服芯板1、二阶屈服芯板2的宽度相等，底板3的宽度明显大于一阶屈服芯板1、二阶屈服芯板2的厚度，且一阶屈服芯板1、二阶屈服芯板2位于底板3的宽度的中线上。其中，一阶屈服芯板1底部的底板3的下表面焊接固定于接头件10的顶部上表面的中间位置。
38.一阶屈服芯板1和二阶屈服芯板2的一侧表面的竖向中线位置分别焊接固定有竖向对齐的第一竖向加劲肋5和第二竖向加劲肋6。在二阶屈服芯板2的另一侧表面还焊接固
定有三道水平加劲肋7，原因是二阶屈服芯板2的高度较大，水平加劲肋7的设置可以加强二阶屈服芯板2的强度，第一竖向加劲肋5和第二竖向加劲肋6的作用同样是为了加强芯板强度。较佳地，第二竖向加劲肋6在水平加劲肋7的对应位置处形成有弧形的凹槽，目的是避免十字焊缝对芯板的损伤。
39.弹性分隔件8呈工字型，目的是将一阶屈服芯板1与二阶屈服芯板2分隔开来，工字型的弹性分隔件8的底部及顶部的两块翼板81分别垂直连接于一阶屈服芯板1的顶部以及二阶屈服芯板2的底部，该弹性分隔件8的两端分别焊接固定于两侧的翼缘板4。工字型的弹性分隔件8的腹板82与一阶屈服芯板1、二阶屈服芯板2竖向对齐，工字型的两块翼板81和中间的腹板82之间还垂直连接有一块加强板83，该加强板83处于弹性分隔件8的中线位置，与一阶屈服芯板1和二阶屈服芯板2上的第一竖向加强肋5和第二竖向加强肋6均竖向对齐，达到传力直接的效果。弹性分隔件还可采用厚钢板或钢管或其他结构工字型钢，阻尼器工作过程中，弹性分隔件始终保持弹性。
40.进一步地，用于与外部构件连接的接头件10呈t字型，t形接头件10能将阻尼器翼缘板上的拉力更好地传递给与其连接的外部构件，如框架或剪力墙结构。阻尼器翼缘板与弹性限位装置分别固定在t形接头件10的水平顶板上，t形接头件10的竖向中板的两侧与其顶板之间焊接固定有两块翼缘加劲肋102和两块拉板加劲肋103，其中，两块翼缘加劲肋102分别与阻尼器左右翼缘板位置对应，可有效将翼缘板上的拉力通过翼缘加劲肋102传递至与其连接的外部构件上。同理，拉板加劲肋103的位置与弹性限位装置对应，可有效将弹性限位装置的拉力传递至与其连接的外部苟安上。
41.本实施例中的弹性限位装置9包括上耳板91、下耳板92、弹性拉板93和长螺杆94，其中，上耳板91与阻尼器翼缘板4焊接，上耳板91上开设有螺栓孔，上耳板91的数量为多块(本实施例中为三块)。下耳板92与接头件10连接，下耳板92上开设有长螺栓孔，下耳板92的数量为多块(本实施例中为三块)，弹性拉板93的数量为一块，弹性限位装置起限位作用时，该弹性拉板93保持弹性，不屈服，该弹性拉板93的两端通过长螺杆94活动连接于中间一块上耳板91和中间一块下耳板92的螺栓孔和长螺栓孔内，长螺杆94同时穿过三块上耳板91的螺栓孔和三块下耳板92的长螺栓孔，通过长螺杆94将上耳板91、下耳板92与弹性拉板93串联起来。一阶屈服芯板1屈服后，进入塑性，通过长螺杆94在下耳板92的长螺栓孔中滑动，待长螺杆到达限位极限后卡紧在长螺栓孔中，弹性限位装置中的弹性拉板93拉紧，开始工作(反向工作时，到达限位极限后卡紧，则弹性限位装置受压)；弹性拉板93拉紧后，二阶屈服芯板2逐渐进入屈服耗能，进入塑性，一阶屈服芯板1塑性程度基本不再增加。弹性限位装置在阻尼器上可单边设置，也可双边设置，双边设置时则一侧手拉、另一侧受压。其中，下耳板上的长螺栓孔也可替换到上耳板上，此时长螺杆在上耳板的长螺栓孔中滑动，工作原理完全相同。
42.参阅图11-13，为本实用新型另一实施例的变阶屈服金属阻尼器，其他特征不变，仅仅是将弹性限位装置替换为松弛拉板11的限位形式，松弛拉板11的两端分别连接在弹性分隔件所在位置的阻尼器翼缘板的外侧及接头件的上表面，松弛拉板11也可采用单边设置或者双边设置，图11所示为单边限位，图12和图13所示为双边限位，其中，图12的两块屈服芯板的宽度一致，两侧的翼缘板设置为一体，传力更连续；而图13所示的两块屈服芯板的宽度一大一小，两侧的翼缘板不能通长设置，在弹性分隔件处被分开。松弛拉板11在初始状态
为松弛状态，待阻尼器的一阶屈服芯板屈服后，进入塑性，发生水平剪切变形，随之一侧拉板也被拉长，待拉板被拉长到一定位移时，拉板被拉紧，此时二阶屈服芯板逐渐屈服耗能，一阶屈服芯板塑性程度基本不再增加。
43.再参阅图14和图15，为本实用新型再一实施例的变阶屈服金属阻尼器。同样，其他特征均不变，仅仅是将弹性限位装置替换为h形钢12的限位形式，h形钢12的下端固定于接头件的上表面且靠近一阶屈服芯板的位置，h形钢12的上端与阻尼器翼缘板4之间留有供一阶屈服芯板塑性变形的缝隙，h形钢12在对应弹性分隔件所在位置处设置顶块，当一阶屈服芯板屈服后，进入塑性，发生水平剪切变形，靠近一侧h形钢的顶块，翼缘板与顶块完全顶紧时，此时二阶屈服芯板逐渐屈服耗能，一阶屈服芯板塑性程度基本不再增加。同样地，上述实施例中的h形钢12作为弹性限位装置，可以适用于宽度一致且两侧翼缘板一体设置的多阶屈服芯板的情况，如图14所示，也可以适用于宽度不同且两侧翼缘板分块设置的多阶屈服芯板的情况，如图15所示。
44.本实用新型中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。