[发明专利]履带式金属耗能阻尼器

说明书

技术领域

履带式金属耗能阻尼器属于土木工程结构减震技术领域，具体涉及一种桥梁工程中设置于桥墩与梁板间的构件或建筑结构耗能构件，尤指一种用于减震耗能的金属阻尼器。

背景技术

当今建筑的发展越来越趋向于高大化，由钢构件、组合构件或钢筋混凝土构件组成的框架结构是建筑物中经常被采用的结构形式。为使建筑结构具有较强的抵抗地震或风荷载等外力破坏的能力，经常需要在框架结构中增设金属型耗能构件。而桥梁工程的发展也越来越趋向于大型化，为保证地震时桥梁结构的安全性，防止发生落桥，现普遍在桥墩与梁板的连接处设置橡胶隔振垫，并在桥墩与梁板间配合设置耗能构件，常见的耗能构件有粘滞型阻尼器、磁流变阻尼器、金属阻尼器等。其中金属阻尼器因其耐久性和经济性较好，在工程中应用较多。目前金属阻尼器的一般多为钢或组合构件的防屈曲耗能支撑形式，主要用于承受拉力或压力，承受剪切力的能力较弱。但由于钢材的弹性模量较大，钢支撑屈服时能实现的变形量很小。因此，当需要实现较大变形量，特别是需要实现较大剪切变形时，通常支撑结构的尺寸会很大，以致于很难加工、运输和安装，甚至用普通钢材根本无法实现，这极大地限制了此类金属阻尼器的推广应用。

为了解决这一问题，有研究人员设计出两种剪切型金属弯曲耗能阻尼器，都是由上、下连接板和平行设置的核心钢耗能板组成。其中一种阻尼器的核心耗能板是完整的且与上下连接板直接相连的钢板，通常在钢板中部适当切除掉部分材料，即钢板中部横截面尺寸小于两端横截面尺寸。但在实践中发现，由于钢板中部切除掉部分材料后强度降低，有时会出现钢板尚未充分变形，中部就先发生压屈的现象，而因变形由钢板中部截面削弱部分控制，钢板两端的变形能力无法得到充分发挥，阻尼器的性能不能达到最佳。另一种阻尼器的核心钢耗能构件的钢板分解成上耗能板及下耗能板，并通过销轴将二者连接在一起，使钢板中部的截面削弱部分强度大大提高。但实践中发现，连接板的刚度对于整个阻尼器的性能有较大的影响，且整个阻尼器的制作工艺较为复杂，构造不够简单。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种履带式金属耗能阻尼器，该阻尼器结构简单、可以实现较大剪切变形。

本发明包括固定在建筑结构上的上连接板和下连接板，以及核心金属耗能元件，其特征在于，所述核心金属耗能元件是至少一块通过连续碾压实现弯曲变形从而耗能的履带形金属板，所述履带形金属板的两端弯曲，中部平直；所述履带形金属板的上表面与所述上连接板固连，下表面与所述下连接板固连；上连接板和下连接板平行，所述履带形金属板的碾压方向与建筑结构承受剪切力的方向一致。

所述履带形金属板是钢板、铅板或形状记忆合金板。

所述履带形金属板碾压方向的两侧对称。

所述履带形金属板宽度方向的两侧对称。

所述履带形金属板高度方向的两侧对称。

所述履带形金属板有两块及以上时，履带形金属板沿垂直于碾压方向间隔设置。

所述履带形金属板有两块及以上时，履带形金属板之间沿平行于碾压方向间隔设置。

所述上连接板和下连接板上分别设置有与建筑结构相连的连接机构，所述连接机构是通孔、螺纹孔或带有安装孔的耳孔。

所述下连接板下端通过一个辅助支架与建筑结构连接；或上连接板上端通过一个辅助支架与建筑结构连接；或下连接板下端通过一个辅助支架与建筑结构连接，且上连接板上端通过另一个辅助支架与建筑结构连接。

所述履带形金属板与上连接板和下连接板固连的方式是采用焊接或螺栓连接。

本发明履带式金属耗能阻尼器具有如下优点：

1)可实现较大变形量。本发明中利用通过弯曲实现耗能能力的钢板作为耗能元件，当上下两端受剪力作用时，利用钢板产生的弯曲变形在有限的高度内获得较大的变形量。

2)结构简单。本发明以钢板、铅板或形状记忆合金等金属材料作为耗能元件，无需另设约束结构。

3)可设计性强。本发明可以通过改变金属板数量、宽度、厚度和形状实现在较大范围内任意变化的屈服力，屈服位移，可以满足各类结构的需要。

试验证明，本发明利用钢材等良好的塑性变形能力实现耗能，并利用其弯曲变形实现较大的变形量，其结构新颖合理，易于加工，使用方便灵活，适用性强，可以有效提高建筑和桥梁结构的抗震性能，具有广阔的市场推广和应用前景。

附图说明

图1为本发明履带式金属耗能阻尼器的结构示意图之一；

图2为图1的A向视图。

图3为图1所示履带式金属耗能阻尼器的应用示意图之一。

图4为图3所示条件下履带式金属耗能阻尼器的工作示意图之一。