屈曲约束剪切型阻尼器的制造方法
【专利摘要】屈曲约束剪切型阻尼器，包括核心耗能板、刚性连接板、屈曲约束板、加劲板和联结板；该核心耗能板上下两端分别垂直连接刚性连接板；该核心耗能板的前后两侧分别设置与之平行的屈曲约束板，该屈曲约束板底部与刚性连接板固定连接，屈曲约束板与核心耗能板之间设有缝隙；在屈曲约束板和下端的刚性连接板之间连接有若干间隔设置的加劲板，该两屈曲约束板的左侧之间和右侧之间均连接若干间隔设置的联结板。本发明利用屈曲约束板给核心耗能板提供平面外约束，使得核心耗能板只能发生非常小的平面外变形，以防止出现平面外屈曲，从而保证阻尼器具有稳定的滞回性能和良好的耗能能力。
【专利说明】
屈曲约束剪切型阻尼器
技术领域
[0001]本发明涉及一种屈曲约束剪切型阻尼器，主要用于土木工程结构耗能减震领域，可减小工程结构在地震作用下的动力反应。
【背景技术】
[0002]为有效控制土木工程结构在地震作用下的动力反应和损伤累积，可在结构中增设减振装置以耗散外部输入能量，进而保护工程结构以及人民群众生命、财产安全。软钢阻尼器是利用软钢屈服强度低、塑性变形能力强的特点制成的一类减振装置。按照其变形耗能方式的不同，主要分为拉压型、弯曲型和剪切型三种。其中，剪切型软钢阻尼器主要是利用软钢的面内剪切屈服变形实现耗能。注意到，剪切型软钢阻尼器工作时，其中的耗能钢板易发生平面外屈曲，从而导致阻尼器的滞回性能不稳定、耗能能力下降。为克服这一缺点，已有的剪切型软钢阻尼器，大多采用在耗能钢板的端部设置翼缘钢板或(和)在耗能钢板的单侧或双侧设置加劲钢板等措施。应当指出的是，这些加劲措施对防止阻尼器中耗能钢板的平面外屈曲起到一定积极作用，但是，各加劲区格内还是会发生平面外屈曲，并且焊接加劲钢板所引起的残余应力、应变以及焊接所导致的耗能钢板平面外变形，都会对耗能钢板平面外稳定性产生不利影响。针对以上存在的问题，出现了设有防屈曲装置的软钢阻尼器，但这些阻尼器构造上多较为复杂，并且往往同时使用了焊接和螺栓连接这两种不同的连接方式，因此，加工、制作成本较高。
【发明内容】
[0003]本发明的主要目的在于解决已有剪切型软钢阻尼器的上述不足，本发明提出一种屈曲约束剪切型阻尼器。该阻尼器通过对核心耗能板提供平面外约束，有效抑制其平面外屈曲，具有滞回性能稳定、耗能能力强、构造简单、制作方便的特点。
[0004]本发明采用如下技术方案:
[0005]屈曲约束剪切型阻尼器，包括核心耗能板，其特征在于:还包括刚性连接板、屈曲约束板、加劲板和联结板;该核心耗能板上下两端分别垂直连接刚性连接板;该核心耗能板的前后两侧分别设置与之平行的屈曲约束板，该屈曲约束板底部与刚性连接板固定连接，屈曲约束板与核心耗能板之间设有缝隙;在屈曲约束板和下端的刚性连接板之间连接有若干间隔设置的加劲板，该两屈曲约束板的左侧之间和右侧之间均连接若干间隔设置的联结板。
[0006]优选的，所述若干加劲板为沿所述屈曲约束板长度方向平行间隔设置。
[0007]优选的，所述加劲板为直角三角形，其两边分别与所述屈曲约束板的侧部和所述刚性连接板底部垂直连接。
[0008]优选的，所述屈曲约束板的高度小于所述核心耗能板的高度，长度大于所述核心耗能板的长度，厚度大于等于所述核心耗能板厚度的两倍。
[0009]优选的，所述若干联结板为沿所述屈曲约束板高度方向平行间隔设置，且与所述屈曲约束板垂直。
[0010]优选的，所述核心耗能板前后两侧喷涂有不粘涂层。
[0011]优选的，所述屈曲约束板靠近所述核心耗能板一侧喷涂有不粘涂层。
[0012]优选的，所述不粘涂层为聚四氟乙烯涂层。
[0013]优选的，所述核心耗能板宽高比为0.5?2.0，高厚比为30?50，其为屈服强度不高于235MPa、伸长率不小于40%的钢材制作而成。
[0014]优选的，所述刚性连接板或所述屈曲约束板或所述加劲板或所述联结板采用屈服强度不低于235MPa的钢材制作而成。
[0015]由上述对本发明的描述可知，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果:
[0016](I)利用屈曲约束板给核心耗能板提供平面外约束，使得核心耗能板只能发生非常小的平面外变形，以防止出现平面外屈曲，从而保证阻尼器具有稳定的滞回性能和良好的耗能能力。
[0017](2)采用低屈服点软钢制作的核心耗能板具有较大的平面内刚度和剪切变形能力，使得阻尼器的初始刚度大、能承受较大的剪切变形和水平剪力，可满足一般建筑与桥梁结构实际使用要求。
[0018](3)阻尼器各组件形状规则，并且全部通过焊接方式连接，易于加工，制作成本低，安装简便，易于推广应用。
【附图说明】
[0019]图1为本发明屈曲约束剪切型阻尼器的主视图。
[0020]图2为本发明屈曲约束剪切型阻尼器的左视图。
[0021]图3为图1所示屈曲约束剪切型阻尼器的A-A剖面图。
[0022]图4为本发明屈曲约束剪切型阻尼器在建筑结构中的安装示意图。
[0023]图5为本发明屈曲约束剪切型阻尼器在桥梁结构中的安装示意图。
[0024]图中:1、核心耗能板，2、刚性连接板，3、屈曲约束板，4、加劲板，5、联结板，6、阻尼器，7、人字形普通钢支撑，8、桥梁支座，9、桥梁箱梁，1、桥墩。
【具体实施方式】
[0025]以下通过【具体实施方式】对本发明作进一步的描述。
[0026]参照图1至图3，屈曲约束剪切型阻尼器，包括核心耗能板I，刚性连接板2、屈曲约束板3、加劲板4和联结板5。核心耗能板I为阻尼器6的主要耗能部件。为了使阻尼器6在水平剪力作用下具有较大的塑性变形能力和良好的滞回耗能特性，核心耗能板I采用屈服强度低(不高于235MPa)、伸长率大(不小于40%)的软钢制作，并且限制其宽高比(0.5?2.0)和高厚比(30?50)。
[0027]刚性连接板2有两块，分别位于核心耗能板I的上、下端。刚性连接板2的上、下表面与核心耗能板I的前、后表面相垂直。刚性连接板2为阻尼器6的连接件，可在其上开螺栓孔(简明起见，图中未画出)，通过高强螺栓将阻尼器6安装于土木工程结构中的适当部位。为保证刚性连接板2具有足够的刚度，其厚度不小于核心耗能板I厚度的3倍。当阻尼器6中的上、下刚性连接板2产生较大的水平相对位移时，核心耗能板I将承受很大的外力。为防止核心耗能板I和上、下刚性连接板2之间的焊缝在阻尼器6工作过程中过早破坏，两者之间采用焊透的T形对接焊缝可靠连接。
[0028]屈曲约束板3有两块，分别位于核心耗能板I的前、后两侧，并与核心耗能板I互相平行。为防止核心耗能板I受力时发生局部平面外屈曲，两块屈曲约束板3与核心耗能板I之间均只留有非常小的缝隙，以限制核心耗能板I的平面外变形，进而实现核心耗能板I全截面塑性变形耗能。为了使屈曲约束板3在核心耗能板I产生较大的剪切变形后仍能对后者提供全面的平面外约束，屈曲约束板3的长度应比核心耗能板I的长度大一些，但屈曲约束板3的高度应略小于核心耗能板I的高度。屈曲约束板3为核心耗能板I提供有效平面外约束的前提是它本身具有足够的平面外刚度，因此，屈曲约束板3的厚度不应小于核心耗能板I厚度的2倍。屈曲约束板3通过三面围焊角焊缝(靠近核心耗能板I的一边不焊)与下端的刚性连接板2焊接在一起。
[0029]每块屈曲约束板3的一侧设置有5块直角三角形的加劲板4，以增强屈曲约束板3的平面外稳定性。5块加劲板4沿屈曲约束板3的长度方向平行间隔设置，且加劲板4的左右表面与屈曲约束板3的前后表面相垂直，且两者厚度相当。加劲板4通过其左右两侧的角焊缝与屈曲约束板3和下刚性连接板2焊接在一起。
[0030]在两屈曲约束板3的左端面之间、右端面之间分别焊接4块联结板5。这4块联结板5沿屈曲约束板3的高度方向平行间隔设置，以加强核心耗能板I前、后两侧的屈曲约束板3的整体性，使得两块屈曲约束板3能更加有效地约束核心耗能板I的平面外变形。联结板5的厚度与核心耗能板I的厚度相当，且通过角焊缝和对接焊缝与屈曲约束板3焊接在一起。
[0031]刚性连接板2、屈曲约束板3、加劲板4和联结板5均采用屈服强度不低于235MPa的钢材制成。为减小屈曲约束板3与核心耗能板I之间的摩擦系数，在核心耗能板I的前、后表面以及屈曲约束板3靠近核心耗能板I 一侧的表面均喷涂聚四氟乙烯涂层作为不粘涂层。
[0032]图4为本发明屈曲约束剪切型阻尼器6在建筑结构中的安装示意图，以下简称阻尼器。如图4所示，在实际工程应用中，可在建筑结构的层间先安装人字形普通钢支撑7，然后再通过高强螺栓将阻尼器6中的上、下刚性连接板2分别与上一层楼盖的梁底和人字形普通钢支撑7的顶部相连接，从而完成阻尼器6在结构中的布设。当建筑结构遭受地震时，结构本身将因水平地震作用而产生变形，使结构层间发生水平相对位移，进而使得布置于结构层间的阻尼器6中的核心耗能板I因受剪发生剪切变形。小震时，建筑结构的地震反应较小，核心耗能板I可能还处于弹性状态，此时阻尼器6主要给建筑结构提供附加刚度；中震和大震时，建筑结构的地震反应较大或很大，此时，核心耗能板I将发生屈服后的塑性变形，利用该塑性变形可以将地震作用输入给建筑结构的能量耗散掉一部分，以减小建筑结构的地震反应以及结构本身的损伤累积，从而减轻或避免建筑结构损坏。
[0033]图5为本发明阻尼器6在桥梁结构中的安装示意图。应用于桥梁结构的消能减震时，可将阻尼器6置于桥梁箱梁9与桥墩10之间，并与桥梁支座8并联使用。利用阻尼器6中上、下刚性连接板2上设置的螺栓孔(简明起见，图中未画出)，采用高强螺栓将阻尼器6分别与桥梁箱梁9和桥墩10相连。安装时，核心耗能板I的厚度方向应与桥梁箱梁9的长度方向保持一致，亦即核心耗能板I的宽度方向与桥梁箱梁9的宽度方向一致。通过阻尼器6中核心耗能板I的剪切变形，控制桥梁箱梁9在地震作用时的水平振动，尤其是沿桥梁箱梁9宽度方向的振动，以防止桥梁箱梁9因水平位移过大而从桥墩10上掉落。每一桥墩10上可以根据实际工程需要，安装一个或多个阻尼器6。
[0034]上述仅为本发明的【具体实施方式】，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。
【主权项】
1.屈曲约束剪切型阻尼器，包括核心耗能板，其特征在于:还包括刚性连接板、屈曲约束板、加劲板和联结板;该核心耗能板上下两端分别垂直连接刚性连接板;该核心耗能板的前后两侧分别设置与之平行的屈曲约束板，该屈曲约束板底部与刚性连接板固定连接，屈曲约束板与核心耗能板之间设有缝隙；在屈曲约束板和下端的刚性连接板之间连接有若干间隔设置的加劲板，该两屈曲约束板的左侧之间和右侧之间均连接若干间隔设置的联结板。2.如权利要求1所述的屈曲约束剪切型阻尼器，其特征在于:所述若干加劲板为沿所述屈曲约束板长度方向平行间隔设置。3.如权利要求1所述的屈曲约束剪切型阻尼器，其特征在于:所述加劲板为直角三角形，其两边分别与所述屈曲约束板的侧部和所述刚性连接板底部垂直连接。4.如权利要求1所述的屈曲约束剪切型阻尼器，其特征在于:所述屈曲约束板的高度小于所述核心耗能板的高度，长度大于所述核心耗能板的长度，厚度大于等于所述核心耗能板厚度的两倍。5.如权利要求1所述的屈曲约束剪切型阻尼器，其特征在于:所述若干联结板为沿所述屈曲约束板高度方向平行间隔设置，且与所述屈曲约束板垂直。6.如权利要求1所述的屈曲约束剪切型阻尼器，其特征在于:所述核心耗能板前后两侧嗔涂有不粘涂层。7.如权利要求1所述的屈曲约束剪切型阻尼器，其特征在于:所述屈曲约束板靠近所述核心耗能板一侧嗔涂有不粘涂层。8.如权利要求6或7所述的屈曲约束剪切型阻尼器，其特征在于:所述不粘涂层为聚四氟乙稀涂层。9.如权利要求1所述的屈曲约束剪切型阻尼器，其特征在于:所述核心耗能板宽高比为0.5?2.0，高厚比为30?50，其为屈服强度不高于235MPa、伸长率不小于40 %的钢材制作而成。10.如权利要求1所述的屈曲约束剪切型阻尼器，其特征在于:所述刚性连接板或所述屈曲约束板或所述加劲板或所述联结板采用屈服强度不低于235MPa的钢材制作而成。
【文档编号】E04B1/98GK105926797SQ201610452266
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年6月21日
【发明人】梅真, 郭子雄, 侯炜, 高毅超, 陈建华, 曾宪敢, 庄黎明
【申请人】华侨大学, 福建省第公路工程公司, 福建省第一公路工程公司