角钢加劲防屈曲剪切屈服型消能器的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种角钢加劲防屈曲剪切屈服型消能器，包括顶板、耗能钢板、底板、竖向加劲角钢、横向加劲角钢、导向板以及聚四氟乙烯隔离层。耗能钢板分别与顶板的下表面和底板的上表面连接。竖向加劲角钢设置在耗能钢板侧边的前后两面，约束耗能钢板侧边的弯曲变形。横向加劲角钢设置在耗能钢板中部的前后两面，约束耗能钢板中部的鼓曲变形。导向板设置在底板的上表面，约束竖向加劲角钢下端的面外位移。聚四氟乙烯隔离层分别粘贴在竖向加劲角钢、横向加劲角钢与耗能钢板接触的侧面上。本实用新型提供的角钢加劲防屈曲剪切屈服型消能器具有防屈曲方案稳定持续、延性高、疲劳性能好、滞回曲线饱满、耗能性能优良的特点，具有良好的应用前景。
【专利说明】
角钢加劲防屈曲剪切屈服型消能器
技术领域
[0001]本实用新型属于工程结构的消能减震与振动控制技术，涉及一种角钢加劲防屈曲剪切屈服型消能器。
【背景技术】
[0002]目前工程界几乎都是从剪切弹性屈曲不先于剪切屈服来设计剪切屈服型消能器，这种以弹性屈曲荷载作为承载力极限状态:一方面不能充分利用钢板屈曲后强度，造成钢板材料的浪费，降低消能器的经济性能；另一方面近三十年来，试验研究已经表明薄钢板的屈曲并不意味着承载力的丧失，构件失效由薄钢板的极限强度控制。
[0003]现在剪切钢板防屈曲的措施主要有两种:焊接加劲肋和板上开竖缝。无论是十字加劲还是交叉加劲，焊接加工不可避免的会产生残留应力，残留变形，影响钢板的力学性能。由于钢板较薄，施焊起来容易“烧穿”，大量焊接部位不可避免地存在裂纹、夹杂等缺陷，在往复荷载作用下，裂纹易迅速扩展并很快发生脆性断裂，降低了钢板的延性。其次，加劲肋易发生局部屈曲并降低加劲肋的加劲效率，反复的局部屈曲加速了加劲肋的断裂，最终失去加劲作用。
[0004]在钢板上开竖缝，变钢板的整体剪切变形为缝间立柱的弯曲变形，从而提高板的延性，但施工工艺较为复杂。由于钢板受到分割，拉力场的路径不通畅，难以形成完整的拉力场，因而提供的承载力有限。其次，竖缝对钢板的刚度和承载力削弱较大，一般无法单独作为结构的主要抗侧力体系工作，其滞回曲线呈现很明显的剪切滑移型特征。同时，在钢板上开竖缝会大量增加制作费用，且使得钢板的分析参数繁多，设计方法更加复杂。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型目的在于提供一种角钢加劲防屈曲剪切屈服型消能器，以改善现有剪切屈服型消能器防屈曲方案的不足，实现“变面外屈曲耗能机制为平面剪切耗能机制”，提供一种稳定可靠，能够持续为耗能钢板提供侧向支撑，限制其面外变形的技术方案。
[0006]为实现上述目的，本实用新型提供的技术方案如下:
[0007]本实用新型提供了一种角钢加劲防屈曲剪切屈服型消能器，包括顶板1、耗能钢板
2、底板3、竖向加劲角钢4、横向加劲角钢5、导向板6以及聚四氟乙烯隔离层7;
[0008]所述耗能钢板2分别与所述顶板I的下表面和所述底板3的上表面连接；
[0009]所述竖向加劲角钢4设置在所述耗能钢板2侧边的前后两面，上端与所述顶板I下表面连接，下端与底板3之间留有间距；
[0010]所述横向加劲角钢5设置在所述耗能钢板2中部的前后两面；
[0011]所述导向板6设置在所述底板3的上表面；
[0012]所述聚四氟乙烯隔离层7粘贴在所述竖向加劲角钢4、所述横向加劲角钢5与所述耗能钢板2接触的侧面上，以消除竖向加劲角钢4、横向加劲角钢5与耗能钢板2之间的摩擦力。
[0013]优选的，所述竖向加劲角钢4数量为4块，2块设置在耗能钢板2侧边的前面，2块设置在耗能钢板2侧边的后面，以约束耗能钢板2侧边的弯曲变形。
[0014]优选的，所述横向加劲角钢5数量为2块，I块设置在耗能钢板2中部的前面，I块设置在耗能钢板2中部的后面，以约束耗能钢板2中部的鼓曲变形。
[0015]优选的，所述导向板6数量为4块，设置在底板3的上表面，以约束竖向加劲角钢4下端的面外位移。
[0016]优选的，所述耗能钢板2材料为低屈服点钢，采用对接熔透焊与所述顶板1、所述底板3连接。
[0017]优选的，所述顶板1、所述底板3、所述导向板6的材料为普通钢，所述导向板6与所述底板3采用焊接连接。
[0018]优选的，所述竖向加劲角钢4上端与所述顶板I采用焊接连接，所述竖向加劲角钢4下端与底板3之间留有适当间距。
[0019]优选的，所述横向加劲角钢5两端与所述竖向加劲角钢4的翼缘采用焊接连接。
[0020]与现有技术相比，本实用新型的优势在于:
[0021]本实用新型的消能器采用角钢加劲防屈曲方案，首先有效的避免了在耗能钢板上直接焊接加劲肋，降低其延性和低周疲劳性能；其次，又避免了在耗能钢板上开缝，破坏其拉力带，降低钢板的承载力和抗侧刚度。第三，本实用新型提供的角钢加劲防屈曲方案稳定可靠，能够持续为耗能钢板提供侧向支撑，限制其面外变形。最后，本实用新型提供的角钢加劲防屈曲剪切屈服型消能器滞回曲线饱满，耗能性能优良，是一种理想的减震消能器。
[0022]本实用新型提供的角钢加劲防屈曲剪切屈服型消能器为非承重构件，不能够承担建筑结构的重量，在消能器安装后不改变建筑主体结构的竖向受力体系。
[0023]本实用新型通过合理的参数设计，耗能性能优良，且具有良好的经济性能，适用范围广泛，既可以应用于新建建筑，又可以应用于既有建筑的加固改造。
【附图说明】
[0024]图1是本实用新型实施例提供的一种角钢加劲防屈曲剪切屈服型消能器的结构示意图；
[0025 ]图2是图1的A-A肯丨』视图；
[0026]图3是图1的B-B剖视图；
[0027]图4是本实用新型实施例提供的一种角钢加劲防屈曲剪切屈服型消能器的结构分解不意图；
[0028]图5是本实用新型实施例提供的一种角钢加劲防屈曲剪切屈服型消能器的滞回曲线。
[0029]图中:
[0030]1:顶板;2:耗能钢板;3:底板;4:竖向加劲角钢;5:横向加劲角钢;6:导向板;7:聚四氟乙烯隔离层。
【具体实施方式】
[0031]以下结合附图和具体实例对本实用新型提出的角钢加劲防屈曲剪切屈服型消能器作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施的目的。
[0032]如图1-4所示，本实用新型提供了一种角钢加劲防屈曲剪切屈服型消能器，包括顶板1、耗能钢板2、底板3、竖向加劲角钢4、横向加劲角钢5、导向板6以及聚四氟乙烯隔离层7;
[0033]所述耗能钢板2分别与所述顶板I的下表面和所述底板3的上表面连接；
[0034]所述竖向加劲角钢4设置在所述耗能钢板2侧边的前后两面，上端与所述顶板I下表面连接，下端与底板3之间留有适当间距；
[0035]所述横向加劲角钢5设置在所述耗能钢板2中部的前后两面；
[0036]所述导向板6设置在所述底板3的上表面；
[0037]所述聚四氟乙烯隔离层7粘贴在所述竖向加劲角钢4、所述横向加劲角钢5与所述耗能钢板2接触的侧面上，以消除竖向加劲角钢4、横向加劲角钢5与耗能钢板2之间的摩擦力。
[0038]优选的，所述竖向加劲角钢4数量为4块，2块设置在耗能钢板2侧边的前面，2块设置在耗能钢板2侧边的后面，以约束耗能钢板2侧边的弯曲变形。
[0039]优选的，所述横向加劲角钢5数量为2块，I块设置在耗能钢板2中部的前面，I块设置在耗能钢板2中部的后面，以约束耗能钢板2中部的鼓曲变形。
[0040]优选的，所述导向板6数量为4块，设置在底板3的上表面，以约束竖向加劲角钢4下端的面外位移。
[0041]优选的，所述耗能钢板2材料为低屈服点钢，采用对接熔透焊与所述顶板1、所述底板3连接。
[0042]优选的，所述顶板1、所述底板3、所述导向板6的材料为普通钢，所述导向板6与所述底板3采用焊接连接。
[0043]优选的，所述竖向加劲角钢4上端与所述顶板I采用焊接连接，所述竖向加劲角钢4下端与底板3之间留有适当间距。
[0044]优选的，所述横向加劲角钢5两端与所述竖向加劲角钢4的翼缘采用焊接连接。
[0045]本实用新型提供的角钢加劲防屈曲剪切屈服型消能器，其制造方法包括如下步骤:
[0046](I)根据工程需要以及减震要求设计出耗能钢板2的尺寸参数；
[0047](2)根据工程设定的极限位移设计出顶板1、底板3、竖向加劲角钢(4)、
[0048]横向加劲角钢5、导向板6的尺寸参数；
[0049](3)采用对接熔透焊连接顶板1、耗能钢板2、底板3;
[0050](4)采用焊接连接竖向加劲角钢4和横向加劲角钢5;
[0051](5)在竖向加劲角钢4、横向加劲角钢5与耗能钢板2接触的侧面粘
[0052]贴聚四氟乙烯隔离层7;
[0053](6)采用焊接连接竖向加劲角钢4上端与顶板I下表面。
[0054](7)采用焊接连接导向板6与底板3，完成角钢加劲防屈曲剪切屈服型消能器的制造。
[0055]在整个焊接过程中，不应在耗能板2位置进行焊接起弧或落弧等不规范的加工工艺，以免局部热应力对屈服段性能产生不利影响。同时应注意防火、防腐处理。
[0056]当发生地震作用时，结构发生层间位移导致耗能钢板2发生面外变形，防屈曲方案中的竖向加劲角钢4有效的约束了耗能钢板两侧边的弯曲变形，防屈曲方案中的横向加劲角钢5有效的约束了耗能钢板2中部的鼓曲变形，实现“变面外屈曲耗能机制为平面剪切耗能机制”的设计原则。本实用新型的防屈曲方案持续有效的为耗能钢板2提供侧向支承，使得消能器滞回曲线饱满，具有良好的耗能性能和低周疲劳性能。
[0057]本实用新型的消能器采用角钢加劲防屈曲方案，首先有效的避免了在耗能钢板上直接焊接加劲肋，降低其延性和低周疲劳性能；其次，又避免了在耗能钢板上开缝，破坏其拉力带，降低钢板的承载力和抗侧刚度。第三，本实用新型提供的角钢加劲防屈曲方案稳定可靠，能够持续为耗能钢板提供侧向支撑，限制其面外变形。最后，本实用新型提供的角钢加劲防屈曲剪切屈服型消能器滞回曲线饱满，耗能性能优良，是一种理想的减震消能器。
[0058]本实用新型提供的角钢加劲防屈曲剪切屈服型消能器为非承重构件，不能够承担建筑结构的重量，在消能器安装后不改变建筑主体结构的竖向受力体系。
[0059]本实用新型通过合理的参数设计，耗能性能优良，且具有良好的经济性能，适用范围广泛，既可以应用于新建建筑，又可以应用于既有建筑的加固改造。
[0060]上述描述仅是对本实用新型较佳实施例的描述，并非对本实用新型范围的任何限定，本实用新型领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。
【主权项】
1.角钢加劲防屈曲剪切屈服型消能器，其特征在于，包括顶板(I)、耗能钢板(2)、底板(3)、竖向加劲角钢(4)、横向加劲角钢(5)、导向板(6)以及聚四氟乙烯隔离层(7); 所述耗能钢板(2)分别与所述顶板(I)的下表面和所述底板(3)的上表面连接； 所述竖向加劲角钢(4)设置在所述耗能钢板(2)侧边的前后两面，上端与所述顶板(I)下表面连接，下端与底板(3)之间留有间距； 所述横向加劲角钢(5)设置在所述耗能钢板(2)中部的前后两面； 所述导向板(6)设置在所述底板(3)的上表面； 所述聚四氟乙烯隔离层(7)粘贴在所述竖向加劲角钢(4)、所述横向加劲角钢(5)与所述耗能钢板(2)接触的侧面上，以消除竖向加劲角钢(4)、横向加劲角钢(5)与耗能钢板(2)之间的摩擦力。2.根据权利要求1所述的角钢加劲防屈曲剪切屈服型消能器，其特征在于，所述竖向加劲角钢(4)数量为4块，2块分别设置在所述耗能钢板(2)两侧的前面，另外2块分别设置在所述耗能钢板(2)两侧的后面，以约束所述耗能钢板(2)两个侧边的弯曲变形。3.根据权利要求1所述的角钢加劲防屈曲剪切屈服型消能器，其特征在于，所述横向加劲角钢(5)数量为2块，I块设置在耗能钢板(2)中部的前面，I块设置在耗能钢板(2)中部的后面，以约束耗能钢板(2)中部的鼓曲变形。4.根据权利要求1所述的角钢加劲防屈曲剪切屈服型消能器，其特征在于，所述导向板(6)数量为4块，设置在底板(3)的上表面，以约束竖向加劲角钢(4)下端的面外位移。5.根据权利要求1所述的角钢加劲防屈曲剪切屈服型消能器，其特征在于，所述耗能钢板(2)材料为低屈服点钢，采用对接熔透焊与所述顶板(1)、所述底板(3)连接。6.根据权利要求1所述的角钢加劲防屈曲剪切屈服型消能器，其特征在于，所述顶板(I)、所述底板(3)、所述导向板(6)的材料为普通钢，所述导向板(6)与所述底板(3)采用焊接连接。7.根据权利要求1所述的角钢加劲防屈曲剪切屈服型消能器，其特征在于，所述竖向加劲角钢(4)上端与所述顶板(I)采用焊接连接，所述竖向加劲角钢(4)下端与底板(3)之间留有间距。8.根据权利要求1所述的角钢加劲防屈曲剪切屈服型消能器，其特征在于，所述横向加劲角钢(5)两端与所述竖向加劲角钢(4)的翼缘采用焊接连接。
【文档编号】E04B1/98GK205557892SQ201620400806
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年5月5日
【发明人】刘峰, 符宇欣, 吴中凡
【申请人】上海天华建筑设计有限公司