一种弯剪复合型金属阻尼器的制作方法

本发明涉及建筑技术领域，具体涉及用于建筑结构减震的阻尼器。

背景技术：

在现有的建筑结构中设置耗能部件，例如金属阻尼器、黏滞阻尼器等，可增强建筑结构的抗震性能。以金属材料作为耗能元件的金属消能器是一种耗能性能优越且构造相对简单的减震装置，其制作方便、造价低廉且易于更换，具有广泛的应用前景。

金属阻尼器作为一种被动控制装置，目前已广泛应用于建筑和桥梁结构的振动控制中。在地震或风振的往复作用下，通过钢材发生塑性屈服，产生滞回变形来耗散输入结构的能量，从而达到减轻结构损伤的目的。

目前，常用的金属阻尼器一般为单一结构的钢板面内剪切型或者钢板面外弯曲型阻尼器，这两种类型的产品有各自的特点，弯曲型阻尼器的屈服力一般设计的较小，因此可以应用于控制较小外力作用下的耗能，而剪切型金属阻尼器的屈服力一般设计的相对较大，用于控制较大外力作用。

但是，现有技术的上述抗震的阻尼器由于是单一结构而适应范围窄，例如对于消减弱震动和消减强震动，两者不能兼顾，不能在较宽阔的范围内适应不同的地震震级以及不同的地震破坏烈度，对于高楼和桥梁之类重要建筑，这种阻尼器极有必要予以改进。

技术实现要素：

本发明的目的是，克服现有技术的建筑抗震阻尼器所存在的功能结构单一，抗震性能适应范围窄的缺陷，提供一种抗震性能适应范围宽广，能适应不同的地震烈度的建筑结构的减震金属阻尼器。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种弯剪复合型金属阻尼器，其特征是，在平行设置的第一连接板和第二连接板之间的接近外端部位，分别连接有左翼缘板和右翼缘板；在左翼缘板和右翼缘板之间按适当间距且与各翼缘板相平行地分布有若干弯曲受力板，各弯曲受力板的两端分别与第一连接板和第二连接板连接；与各翼缘板、弯曲受力板以及与连接板各自正交地连接有剪切受力板；所有的翼缘板、弯曲受力板以及连接板的中部位置分别通过加强肋连接；在第一连接板的外侧表面竖直连接有若干第一锚固连接件，在第二连接板的外侧表面竖直连接有若干第二锚固连接件；上述所有构件皆为钢板制成，在所有的连接板、翼缘板、弯曲受力板、剪切受力板以及加强肋的相交接触处或端部抵触处全部电焊固定连接。

优选方案，剪切受力板上与连接板平行的水平方向加强肋设置时只设置一道，以避免与弯曲受力板发生空间上的碰撞；与连接板竖向设置的加强肋数量不于限制或至少设置一道。

优选方案，基于等强度梁的受力原理，弯曲受力板为两个三角形钢板构成的x形钢板从中间分割开后设置在剪切受力板的两侧，中间的收缩部分位于剪切受力板的水平加强肋的上方；弯曲受力板优选为上下两个三角形构成，三角形钢板在受力时能够达到全截面屈服，有利于阻尼器的耗能能力提高；适当设计变截面梁，使得变截面梁的每一横截面上最大正应力均相等，则这种梁即称为等强度梁，这种梁的自重较轻并能节省材料，本发明移用该原理设计变截面板构成等强度板。

优选方案，基于等强度梁的受力原理，位于剪切受力板两端的翼缘板采用由上下两个三角形构成的x形钢板，保证其受力时能够全截面均衡地进入屈服，有利于阻尼器耗能能力的提高。

优选方案，剪切受力板和弯曲受力板优先采用低屈服点钢材制作。

优选方案，位于阻尼器两端的锚固连接件采用栓钉、锚栓、螺杆、钢筋或型钢制成。

本发明的有益效果是：

1、本发明充分利用金属材料的全截面屈服原理，通过利用弯曲屈服力相对较小和剪切屈服力相对较大的特征将两种方式巧妙地进行组合，使阻尼器呈现出互补的大小不同的两个屈服点，为该阻尼器更好发挥消能减震作用提供了更好的解决方案，特别是应用于结构抗震时，可以让阻尼器在不同的地震烈度以及烈度变化时均能发挥较好的作用；

2、弯曲受力板中间的收缩凹槽位置恰好设置在剪切受力板水平加强肋的上方，巧妙地避开了剪切钢板加强肋与弯曲受力板的冲突，让两者都能很好地发挥作用；

3、将阻尼器两端的翼缘板设计成为x形结构，使其能够发生全截面屈服，实现了翼缘板同样能够屈服耗能的目的，与现有技术的各种类型的产品相比，增加了阻尼器耗能的能力；

4、该阻尼器的力学原理明确合理，结构简单，由于具备多屈服点，有效扩展了应用范围；

5、由于采用三角形变截面梁构造以实现等强度梁原理，本发明移用该原理设计变截面板构成等强度板，这种结构具备自重较轻和节省材料的优点。

附图说明

图1是本发明一种实施例的主视示意图；

图2是本发明一种实施例的结构立体示意图；

图3是图1的a-a剖面示意图；

图4是图1的b-b剖面示意图；

图5是图1的左视示意图；

图6是实施例的试件载荷与变形示意图；

图7是图1的俯视示意图。

图中，第一连接板1；第二连接板2；左翼缘板3；右翼缘板4；弯曲受力板5；剪切受力板6；加强肋7；第一锚固连接件8；第二锚固连接件9。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例：如图1所示，一种弯剪复合型金属阻尼器，在平行设置的第一连接板1和第二连接板2之间的接近外端部位，分别连接有左翼缘板3和右翼缘板4；在左翼缘板3与右翼缘板4之间按适当间距且与各翼缘板相平行地分布有若干弯曲受力板5，各弯曲受力板5的两端分别与第一连接板1和第二连接板2连接；与各翼缘板、弯曲受力板以及与连接板各自正交地连接有剪切受力板6；翼缘板、弯曲受力板以及连接板的中部分别通过加强肋7连接；在第一连接板1的外侧表面竖直连接有16根第一锚固连接件8，在第二连接板2的外侧表面竖直连接有16根第二锚固连接件9，参见图2。

上述所有构件皆为钢板制成。剪切受力板6和弯曲受力板5，以及同样起到消能作用的翼缘板，优先采用低屈服点钢材制作，具体是采用优质碳素结构钢，优质碳素结构钢与普通碳素结构钢虽然同是低碳结构钢，但优质碳素结构钢材料中有害杂质元素例如易发生冷脆性或热脆性的磷和硫的含量控制在更严格的范围内。在某些重要场合，例如从我国的新疆到云南一带，以及我国的东部从东北到南海的沿海一带，都属于地震活跃地带，这些地带的桥梁安全至关重要，则推荐使用低合金结构钢14mnnb，这种低合金结构钢钢板具有良好的综合机械性能，其焊接性能及冲击韧性均佳，在温度-20℃～450℃条件下都能正常工作。在所有的连接板、翼缘板、弯曲受力板5、剪切受力板6以及加强肋7的相交接触处或端部抵触处全部电焊固定连接。对于剪切受力板6的连接方式，作进一步解释如下：剪切受力板6的上、下两端分别与第一连接板1和第二连接板2焊接相连，剪切受力板6的左、右端分别与左翼缘板3和右翼缘板4焊接相连，剪切受力板6的两个侧面分别与加强肋7焊接相连。参见图3。

剪切受力板6上与连接板平行的水平方向加强肋设置时只设置一道，以避免与弯曲受力板5发生空间上的碰撞。本实施例与水平方向加强肋相竖向的方位且位于左翼缘板3、右翼缘板4的正中间位置设置加强肋7一道。

基于等强度梁的受力原理，弯曲受力板5为两个三角形钢板构成的x形钢板并从中间分割开后设置在剪切受力板6的两侧，中间的收缩部分位于剪切受力板6的水平加强肋的上方；弯曲受力板5优选为上下两个三角形构成，三角形钢板在受力时能够达到全截面屈服，有利于阻尼器的耗能能力提高；适当设计变截面梁，使得变截面梁的每一横截面上最大正应力均相等，构成等强度梁，这种梁的自重较轻并能节省材料。弯曲受力板的上、下两端分别与第一连接板1和第二连接2相连，其他边缘没有连接，属于自由端，可以在消能过程中产生更大的变形，其耗能值更大。本实施例设置四块弯曲受力板5，各弯曲受力板5及竖直方向的加强肋7相互之间的距离均等。参见图4。

同样是基于等强度梁的受力原理，位于剪切受力板6两端的翼缘板采用由上下两个三角形构成的x形钢板，保证其受力时能够全截面均衡地进入屈服，有利于阻尼器耗能能力的提高。参见图5。

如前面在背景技术中所述，弯曲受力板5构成的弯曲型阻尼器的屈服力一般设计的较小，因此应用于控制较小外力作用下的耗能，而剪切受力板6构成的剪切型金属阻尼器的屈服力一般设计的相对较大，用于控制较大外力作用。本发明将屈服力大小不同的阻尼器复合在一起，使得整个阻尼器具备大小不同的两个屈服点，极大地扩展了阻尼器应对千变万化的地震烈度的耗能储量，尤其是两个屈服点之间的区间，其总耗能值，即载荷(力)与变形(位移)的乘积对于时间的积分值(如附图6的阴影面积所示)，更是现有常规技术单个屈服点所不可比拟的,这是本发明的最大优势。参见图6。

位于阻尼器两端的锚固连接件8、9采用栓钉、锚栓、螺杆、钢筋或型钢制成。参见图7。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。