纤维混凝土金属屈服型阻尼器的制作方法

本发明属于土木工程结构消能减震技术领域，涉及一种纤维混凝土金属屈服型阻尼器。用于房屋建筑结构、桥梁工程耗能减震。

背景技术：

传统的房屋建筑抗震方法是通过加大构件的截面和增加配筋来抵抗，其结果是截面越大，刚度越大，地震作用也越大，不仅难以保证安全，也使工程的造价大大提高，消能减震技术的引入解决了这一难题。消能减振技术作为减轻结构地震损伤、提高结构抗震性能的有效手段，其作用机理是令安装于结构上的消能减震装置替代结构承重构件去吸收并耗散地震能量，衰减结构的地震响应，从而保证了结构的安全性、舒适性和正常使用性等功能要求。

目前可用于减震结构中的消能阻尼器种类繁多，例如金属屈服型阻尼器、摩擦阻尼器、黏滞阻尼器等。但多数阻尼装置采用单一材料耗能，如金属屈服型阻尼器主要通过金属的剪切弯曲变形耗散外部输入能量，阻尼器上下端支撑可视作刚性域，仅阻尼器发生剪切变形。在小震或弱风振作用下，结构层间变形较小，阻尼器处于弹性工作阶段，可给结构提供一定的附加刚度；在大震或强风振作用下，结构层间变形较大，阻尼器先于主体结构发生屈服，进入弹塑性工作阶段，利用腹板的剪切滞回变形以及翼缘弯曲变形来耗散外部输入能量，从而有效地降低结构的地震反应。

在传统的brb阻尼器中虽也存在混凝土，但混凝土仅约束芯板受压屈曲而不参与耗能。

技术实现要素：

纤维混凝土作为一种新型材料，具有较强的变形能力，延性好，能量耗散效果好。本发明首创性地提出，结合金属与纤维混凝土两种材料的耗能性能，设计出一种纤维混凝土金属屈服型阻尼器，首次将纤维混凝土应用于金属剪切板这类阻尼器，利用纤维混凝土及金属板的剪切弯曲变形共同耗散外部输入能量，本发明具有明显的创新性，耗能效果显著改善。

本发明的目的在于为土木工程结构减隔震(振)，提供一种耗能性能优良的纤维混凝土金属屈服型阻尼器，利用钢材及纤维混凝土两种材料耗能，提高耗能能力。

本发明需要保护的技术方案表征为：

一种纤维混凝土金属屈服型阻尼器，包括上下端连接板、左右侧翼缘板、前后腹板，其特征在于，还包括纤维混凝土，结构为：

两块腹板与两侧翼缘板通过焊缝连接；两块腹板与上、下端连接板通过焊缝连接；两侧翼缘板与上、下端连接板通过焊缝连接；由前后腹板、两侧翼缘板及上下端连接板形成一个封闭的内部空间。

内部空间内可以设置加劲肋，也可不设置。

本发明技术方案还可以包括加劲肋。所述加劲肋可以焊接成十字型、x型对角布置等常规的多种布置型式。

所述十字型加劲肋设置在所形成的内部空间中，将其划分为多个区格，区格中填充纤维混凝土，纤维混凝土具有延性好、能量耗散效果好等特点，同时约束两侧腹板，对腹板局部失稳和屈曲有一定的约束作用。

本发明具有取材容易，初始刚度大，滞回性能稳定，面外屈曲小，塑性变形能力大等优点，可以充分发挥纤维混凝土和钢材两种材料的耗能性能，经济性强。

所述的前后腹板可选用q100、q160、q225、q345等多种强度等级的钢材。利用钢材的剪切弯曲变形耗散外部输入能量。

所述的左右侧翼缘板采用普通钢材，形状为矩形，约束前后腹板及纤维混凝土。

所述的上下端连接板采用普通钢材，可以通过螺栓连接或焊缝连接使阻尼器与支撑连接成为整体。

所述的加劲肋采用普通钢材，可以焊接成十字型，与上下端连接板和两侧翼缘板通过焊缝连接，加劲肋与前后腹板可通过焊接连为一体。

所述的纤维混凝土的弹性模量较低，但有较强的变形能力，具有类似金属材料的拉伸强化特征，延性好，能量耗散效果好。同时约束两侧腹板，对腹板局部失稳和屈曲有一定的约束作用。

本发明纤维混凝土金属屈服型阻尼器在结构中的布置形式可采用支撑型和柱间型。

本发明的优点在于所述的纤维混凝土金属屈服型阻尼器既有传统金属屈服型阻尼器取材容易，初始刚度大，滞回性能稳定，面外屈曲小，塑性变形能力大等优点，又可以充分发挥纤维混凝土和钢材两种材料的耗能性能，经济性强。腹板之间设置加劲肋，提高了腹板的屈曲应力，延迟腹板发生面外失稳。内部区格中填充纤维混凝土，既参与耗能，同时对腹板局部失稳和屈曲也有一定的约束作用，从而更为充分的剪切耗能。

附图说明

图1为纤维混凝土金属屈服型阻尼器的主视图；

图2纤维混凝土金属屈服型阻尼器的左视图；

图3纤维混凝土金属屈服型阻尼器的俯视图；

图4纤维混凝土金属屈服型阻尼器的分解示意图。

附图标号：1上端连接板，2下端连接板，3左侧翼缘板，4右侧翼缘板，5前腹板，6后腹板，7加劲肋，8纤维混凝土

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明

如图1～4所示，一种纤维混凝土金属屈服型阻尼器，包括上下端连接板1、2，两侧翼缘板3、4，前后腹板5、6，加劲肋7，以及纤维混凝土8。腹板6与上下端连接板1、2通过焊缝连接，腹板6与两侧翼缘板3、4通过焊缝连接，上下端连接板1、2与两侧翼缘板3、4通过焊缝连接。上下端连接板1、2，两侧翼缘板3、4及腹板5、6形成的内部空间中可以设置加劲肋，也可不设置，如设置可将加劲肋焊接成十字型加劲肋7，其四个短边分别焊接在上下端连接板1、2及左右侧翼缘板3、4的中部，将内部空间划分为多个区格。在区格中填充纤维混凝土8。最后将腹板5与上下端连接板1、2及左右侧翼缘板3、4通过焊缝连接在一起。

所述的前后腹板5、6可选用q100、q160、q225、q345等多种强度等级的钢材。所述的两侧翼缘板3、4采用普通钢材，形状为矩形。所述的上下端连接板1、2采用普通钢材，可以通过螺栓连接或焊缝连接使阻尼器与支撑连接成为整体。所述的加劲肋7采用普通钢材，未与前后腹板5、6焊接在一起。所述的纤维混凝土8具有较强的变形能力，延性好，能量耗散效果好。

本发明提出的纤维混凝土金属屈服型阻尼器具有取材容易，初始刚度大，滞回性能稳定，面外屈曲小，塑性变形能力大等优点，利用钢材及纤维混凝土两种材料来耗散外部输入能量，耗能能力显著提高，经济性强。

技术特征：

技术总结
纤维混凝土金属屈服型阻尼器，包括上下端连接板、左右侧翼缘板、前后腹板、加劲肋以及纤维混凝土。其中两块腹板与两侧翼缘板通过焊缝连接；两块腹板与上、下端连接板通过焊缝连接；两侧翼缘板与上、下端连接板通过焊缝连接；由前后腹板、两侧翼缘板及上下端连接板形成一个封闭的内部空间；区格中填充纤维混凝土，纤维混凝土具有延性好、能量耗散效果好等特点，同时约束两侧腹板，对腹板局部失稳和屈曲有一定的约束作用。具有取材容易，初始刚度大，滞回性能稳定，面外屈曲小，塑性变形能力大等优点，可以充分发挥纤维混凝土和钢材两种材料的耗能性能，经济性强。

技术研发人员：张瑞甫;张璐琦;陆德成;赵志鹏
受保护的技术使用者：同济大学
技术研发日：2017.04.17
技术公布日：2017.09.01