一种具有单一削弱结构的钢板剪切型阻尼器

1.本技术涉及土木工程中抗震与减震技术领域，尤其涉及一种具有单一削弱结构的钢板剪切型阻尼器。


背景技术：

2.消能减震技术是在结构中某些相对变形较大的部位安装设置阻尼器，通过阻尼器的变形耗散或吸收大部分的地震能量，来达到减震的目的。钢材在不发生断裂的情况下，能够表现出饱满的滞回曲线，具有良好的耗能能力；具有单一削弱结构的钢板剪切型阻尼器就是利用软钢屈服强度低和塑性变形能力强的特点来实现耗能的。
3.现有的具有单一削弱结构的钢板剪切型阻尼器，一部分采用在耗能钢板平面内的单侧或双侧设置加劲钢板，这些加劲钢板与耗能钢板采用焊接连接，由焊缝所引起残余应力、应变以及焊接所导致的耗能钢板平面外变形，都会对耗能钢板的稳定性产生不利影响；还有一部分在耗能钢板上通过开缝或开孔洞来提高软钢板的变形能力，优化应力分布，避免焊接加劲钢板所引起的不利影响，但是由于缝隙和孔洞的存在，耗能钢板的初始刚度相对下降，阻尼器容易发生塑性变形直至破坏，耗能性能较差。


技术实现要素：

4.本技术的目的是针对以上问题，提供一种具有单一削弱结构的钢板剪切型阻尼器。
5.第一方面，本技术提供一种具有单一削弱结构的钢板剪切型阻尼器，包括：
6.耗能钢板和垂直连接于所述耗能钢板上下两边缘的连接板；
7.所述耗能钢板上具有至少一个薄弱部；
8.所述薄弱部的厚度小于所述耗能钢板的厚度，且其周向边沿与所述薄弱部之间通过曲型过渡沿一体式连接。
9.根据本技术某些实施例提供的技术方案，所述薄弱部上两侧壁与所述耗能钢板上与其分别对应的侧壁之间的间距相等。
10.根据本技术某些实施例提供的技术方案，当所述耗能钢板上具有多个所述薄弱部时，多个所述薄弱部沿所述耗能钢板的宽度方向阵列分布，或，沿所述耗能钢板的高度方向阵列分布。
11.根据本技术某些实施例提供的技术方案，所述薄弱部沿所述耗能钢板的对角线方向分布。
12.根据本技术某些实施例提供的技术方案，当所述耗能钢板上具有多个所述薄弱部时，多个所述薄弱部呈阵列分布。
13.根据本技术某些实施例提供的技术方案，当所述耗能钢板上具有多个薄弱部时，所述薄弱部包括：具有不同形状的第一薄弱部和第二薄弱部，所述第一薄弱部和第二薄弱部间隔设置。
14.根据本技术某些实施例提供的技术方案，所述薄弱部的形状为椭圆形、圆形、矩形、三角形或菱形。
15.根据本技术某些实施例提供的技术方案，所述耗能钢板与所述连接板之间采用焊接、螺栓连接或一体成型的方式相连接。
16.根据本技术某些实施例提供的技术方案，所述耗能钢板的形状为矩形，其左右两侧垂直连接有翼缘板。
17.根据本技术某些实施例提供的技术方案，所述耗能钢板的左右两侧具有对称设置的圆弧内凹面或圆弧外凸面。
18.第二方面，本技术还提供另外一种具有单一削弱结构的钢板剪切型阻尼器，包括：平行设置的两个连接板以及垂直连接在两个所述连接板之间的并排放置的若干耗能钢板；相邻的两个所述耗能钢板之间设置有间隙；所述耗能钢板上具有至少一个薄弱部；所述薄弱部的厚度小于所述耗能钢板的厚度，且其周向边沿与所述薄弱部之间通过曲型过渡沿一体式连接。
19.与现有技术相比，本技术的有益效果：该具有单一削弱结构的钢板剪切型阻尼器，通过在耗能钢板上设置至少一个薄弱部，使得耗能钢板具有明显的受力薄弱面，可实现两个阶段的耗能，提高阻尼器的变形耗能性能：当阻尼器进入弹塑性状态时，薄弱部的薄钢板先达到屈服变形进行耗能，然后刚度退化，退出工作；随着外部载荷或位移的增加，耗能钢板上未削弱部分的厚钢板开始屈服，继续变形耗能，从而达到全截面进行剪切耗能。
附图说明
20.图1～图10为本技术实施例1提供的具有单一削弱结构的钢板剪切型阻尼器的结构示意图；
21.图11～图13为本技术实施例2提供的具有单一削弱结构的钢板剪切型阻尼器的结构示意图；
22.图14为本技术实施例3提供的具有单一削弱结构的钢板剪切型阻尼器的结构示意图；
23.图15为本技术实施例4提供的具有单一削弱结构的钢板剪切型阻尼器的结构示意图。
24.图中所述文字标注表示为：
25.1、耗能钢板；2、连接板；3、薄弱部；4、翼缘板。
具体实施方式
26.为了使本领域技术人员更好地理解本技术的技术方案，下面结合附图对本技术进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本技术的保护范围有任何的限制作用。
27.实施例1
28.本实施例提供一种具有单一削弱结构的钢板剪切型阻尼器，包括耗能钢板1；所述耗能钢板1可以采用软钢、低屈服点钢或不锈钢等材料；所述耗能钢板1的形状为矩形，其上下两边缘分别垂直连接有连接板2，其左右两边缘分别垂直连接有翼缘板4；所述耗能钢板1
与所述连接板2之间采用焊接或螺栓连接的方式相连，也可以是一体成型的方式，比如采用h型钢，h型钢的腹板相当于耗能钢板1，在其腹板上进行局部削弱，利用其腹板进行耗能，其上下翼缘即作为连接板，整体性好；所述耗能钢板1和所述翼缘板4采用焊缝连接。
29.所述耗能钢材1上具有至少一个薄弱部3；所述薄弱部3是通过在所述耗能钢材1的两面对应位置进行局部削弱而得到的；所述薄弱部的形状可以为椭圆形、圆形、矩形、三角形、菱形等形状；所述薄弱部3的厚度小于所述耗能钢板1的厚度，且其周向边沿与所述薄弱部3之间通过曲型过渡沿一体式连接，即所述耗能钢板1在加工过程中，耗能钢板1与薄弱部3的相连处采用圆弧过渡，可防止应力集中；所述薄弱部3上两侧壁与所述耗能钢板1上与其分别对应的侧壁之间的间距相等，如图1所示。
30.在一优选实施例中，当所述耗能钢板1上具有多个所述薄弱部3时，多个所述薄弱部3沿所述耗能钢板1的宽度方向阵列分布，或，沿所述耗能钢板的高度方向阵列分布。
31.如图2～图4所示的所述耗能钢板1上均设置有多个所述薄弱部3，多个所述薄弱部3沿所述耗能钢板1的宽度方向阵列分布，其中所述薄弱部3沿所述耗能钢板1的宽度方向分布，是指所述薄弱部3的长度方向平行于所述耗能钢板1的宽度方向。
32.其中，图2所示的耗能钢板1上具有四个所述薄弱部3；所述薄弱部3沿所述耗能钢板1的宽度方向分布；在图2中，四个所述薄弱部3形成了2x2的阵列。图3所示的耗能钢板1上具有六个所述薄弱部3；所述薄弱部3沿所述耗能钢板1的宽度方向分布；在图3中，六个所述薄弱部3形成了3x2的阵列。图4所示的耗能钢板1上具有三个所述薄弱部3；所述薄弱部3沿所述耗能钢板1的宽度方向分布；在图4中，三个所述薄弱部3形成了3x1的阵列。
33.如图5～图7所示的所述耗能钢板1上均设置有多个所述薄弱部3，多个所述薄弱部3沿所述耗能钢板1的高度方向阵列分布，其中所述薄弱部3沿所述耗能钢板1的高度方向分布，是指所述薄弱部3的长度方向平行于所述耗能钢板1的高度方向。
34.其中，图5所示的耗能钢板1上具有八个所述薄弱部3，所述薄弱部3沿所述耗能钢板1的高度方向分布，八个所述薄弱部3形成了2x4的阵列。图6所示的耗能钢板1上具有四个所述薄弱部3，所述薄弱部3沿所述耗能钢板1的高度方向分布，四个所述薄弱部3形成了1x4的阵列。图7所示的耗能钢板1上具有三个所述薄弱部3，所述薄弱部3沿所述耗能钢板1的高度方向分布，三个所述薄弱部3形成了1x3的阵列。
35.在一优选实施例中，所述薄弱部3沿所述耗能钢板1的对角线方向分布，即所述薄弱部3的长度方向平行于所述耗能钢板1的任一对角线方向。进一步的，当所述耗能钢板1上具有多个所述薄弱部3时，多个所述薄弱部3呈阵列分布。
36.如图8所示的耗能钢板1上具有五个所述薄弱部3；所述薄弱部3沿所述耗能钢板1的对角线方向分布。如图9所示的耗能钢板1上具有三个所述薄弱部3，所述薄弱部3沿所述耗能钢板1的对角线方向分布，且三个所述薄弱部3形成1x3的阵列。
37.在一优选实施例中，当所述耗能钢板1上具有多个薄弱部3时，所述薄弱部3包括：具有不同形状的第一薄弱部和第二薄弱部，所述第一薄弱部和第二薄弱部间隔设置。
38.如图10所示的耗能钢板1上具有五个薄弱部3，包括三个第一薄弱部和两个第二薄弱部，所述第一薄弱部为两端呈外凸圆弧状的长条形形状，所述第二薄弱部为椭圆形状，所述第一薄弱部和第二薄弱部间隔设置。
39.实施例2
40.如图11～图13所示，本实施例提供一种具有单一削弱结构的钢板剪切型阻尼器，包括耗能钢板1；所述耗能钢板1的上下两边缘分别垂直连接有连接板2，所述耗能钢板1的左右两侧具有对称设置的圆弧内凹面；所述耗能钢材1上具有至少一个薄弱部3；所述薄弱部3的厚度小于所述耗能钢板1的厚度，且其周向边沿与所述薄弱部3之间通过曲型过渡沿一体式连接；所述薄弱部3上两侧壁与所述耗能钢板1上与其分别对应的侧壁之间的间距相等。
41.实施例3
42.如图14所示，本实施例提供一种具有单一削弱结构的钢板剪切型阻尼器，包括耗能钢板1；所述耗能钢板1的上下两边缘分别垂直连接有连接板2，所述耗能钢板1的左右两侧具有对称设置的圆弧外凸面；所述耗能钢材1上具有至少一个薄弱部3；所述薄弱部3的形状可以为椭圆形、圆形、矩形、三角形、菱形等形状；所述薄弱部3的厚度小于所述耗能钢板1的厚度，且其周向边沿与所述薄弱部3之间通过曲型过渡沿一体式连接；所述薄弱部3上两侧壁与所述耗能钢板1上与其分别对应的侧壁之间的间距相等。
43.实施例4
44.如图15所示，本实施例提供一种具有单一削弱结构的钢板剪切型阻尼器，包括：平行设置的两个连接板2以及垂直连接在两个所述连接板2之间的并排放置的若干耗能钢板1；相邻的两个所述耗能钢板1之间设置有间隙；所述耗能钢板1上具有至少一个薄弱部3；所述薄弱部3的厚度小于所述耗能钢板1的厚度，且其周向边沿与所述薄弱部3之间通过曲型过渡沿一体式连接。
45.在本实施例中，两个连接板2之间共设置了三块耗能钢板1，相邻的两块耗能钢板1之间留有间隙，三块耗能钢板1的结构相同，均为矩形形状，并且具有四个薄弱部3，薄弱部3的长度方向垂直于耗能钢板1的高度方向，四个薄弱部3形成了4x1的阵列。
46.本技术实施例提供的具有单一削弱结构的钢板剪切型阻尼器，安装简便，可布置于建筑中的人字形支撑上，也可以用在梁和墙之间，其连接可采用焊接或螺栓连接，可用于新建工程与加固改造工程中；该阻尼器结构形式简单，工业加工方便，初始刚度比带缝钢板和开孔洞钢板大，具有耗能性强等优点；通过在耗能钢板上设置至少一个薄弱部，使得耗能钢板具有明显的受力薄弱面，可实现两个阶段的耗能，提高阻尼器的变形耗能性能：当阻尼器进入弹塑性状态时，薄弱部的薄钢板先达到屈服变形进行耗能，然后刚度退化，退出工作；随着外部载荷或位移的增加，耗能钢板上未削弱部分的厚钢板开始屈服，继续变形耗能，从而达到全截面进行剪切耗能；在加工时，可根据实际需求，通过改变薄弱部的形状、深度尺寸、数量、位置等形成多种多样的具有单一削弱结构的钢板剪切型阻尼器，来调整耗能大小。
47.本文中应用了具体个例对本技术的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术的方法及其核心思想。以上所述仅是本技术的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均应视为本技术的保护范围。