[发明专利]剪切弯曲组合型分阶段屈服软钢阻尼器

说明书

技术领域

本发明涉及土木工程抗震与减震领域，尤其涉及结构被动减震控制系统中的金属耗能阻尼器，具体的说是一种可以为建筑结构提供附加阻尼比、减少结构地震反应的剪切弯曲组合型分阶段屈服软钢阻尼器。

背景技术

金属耗能阻尼器是利用金属材料进入塑性范围后滞回耗能。由于软钢、铅、形状记忆金属等金属材料具有良好的延性和滞回能力，因而被广泛用来制造各种类型的阻尼器。从受力形式上可分为轴向屈服型、剪切屈服型、弯曲屈服型和扭转屈服型阻尼器。目前应用较多且具有代表性的阻尼器产品有：X型和三角形阻尼器、剪切型软钢阻尼器、扭转梁耗能器、弯曲梁耗能器、U行钢板耗能器、钢棒耗能器、圆环、双圆环耗能器、加劲圆环耗能器等。相对于油阻尼器、粘弹性阻尼器和黏滞阻尼器等其他阻尼器，金属阻尼器有易加工、易维修更换、价格低廉、耗能能力稳定、受温度和外界环境影响小等诸多优点，因此被广泛应用于新建的混凝土结构、钢结构或老旧建筑的抗震加固。

目前已有的阻尼器大多耗能形式单一，无法同时满足小震和大震时的要求。许多阻尼器只在大震下起作用，小震时则在弹性状态，地震能量由主体结构耗散，造成了一定程度的损伤；另外一些阻尼器屈服位移较小，能够满足小震时就屈服耗能，大震时也有较好的延性，能够达到大震耗能的要求，但是这类阻尼器往往附加给结构的刚度较大，进而导致地震作用的增大，这是一个恶性循环。另一方面，阻尼器小震时就进入塑性变形，未经历大震即需全部更换，经济性较差。而地震一般伴随着主震、余震或群震的地震序列，而余震大多紧随主震之后不久发生，且余震震级往往较大，延续时间长，故研发多阶段耗能的阻尼器成为当务之急。

发明内容

本发明的目的是针对现有金属耗能阻尼器普遍存在耗能水准单一的缺点，提出了一种能够根据地震能量的大小实现不同屈服状态的剪切弯曲组合型分阶段屈服软钢阻尼器。

本发明的目的是通过以下技术方案解决的：

一种剪切弯曲组合型分阶段屈服软钢阻尼器，包括两块L形侧钢板、X形软钢耗能钢片、X形钢片连接板、矩形软钢耗能钢片、矩形钢片连接板和矩形钢片加劲板，其特征在于所述的两块L形侧钢板呈原点对称设置，X形软钢耗能钢片的两端分别与两块平行设置的X形钢片连接板垂直焊接相连后构成X形钢片耗能组件；矩形软钢耗能钢片的肋壁与矩形钢片加劲板垂直焊接相连且矩形软钢耗能钢片的上端和下端分别与两块平行设置的矩形钢片连接板垂直焊接相连后构成矩形钢片耗能组件；X形钢片耗能组件和矩形钢片耗能组件并排设置在L形侧钢板构成的腔体内并分别通过高强螺栓与L形侧钢板的竖直面固定相连。

所述的X形钢片耗能组件和矩形钢片耗能组件沿L形侧钢板竖直面的水平方向并排设置。

所述X形钢片耗能组件两端的X形钢片连接板通过高强螺栓与L形侧钢板的竖直侧壁固定相连。

所述矩形钢片耗能组件两端的矩形钢片连接板通过高强螺栓与L形侧钢板的竖直侧壁固定相连。

所述的X形软钢耗能钢片竖直分布在两块X形钢片连接板之间。

所述的X形软钢耗能钢片为弯曲型软钢耗能钢片，矩形软钢耗能钢片为剪切型软钢耗能钢片；所述的X形软钢耗能钢片和矩形软钢耗能钢片采用屈服强度在100MPa-225MPa之间的低屈服点钢制成。

所述的L形侧钢板、X形钢片连接板、矩形钢片连接板和矩形钢片加劲板采用屈服强度不低于235MPa的钢材制成。

所述的L形侧钢板的水平面通过高强螺栓与建筑结构相连。

本发明相比现有技术有如下优点：

本发明通过采用两种不同形状及耗能方式的软钢耗能钢片组装成X形钢片耗能组件和矩形钢片耗能组件安装在L形侧钢板构成的腔体内，其中剪切型的矩形软钢耗能钢片屈服位移小、初始刚度大、耗能能力强，而弯曲型的X形软钢耗能钢片的屈服位移较大、初始刚度小、极限位移大；使得小风或小震时，矩形软钢耗能钢片经历很小的位移即进入塑性耗能，而X形软钢耗能钢片则处于弹性状态，大风大震时，X形软钢耗能钢片开始屈服，与剪切型的矩形软钢耗能钢片共同耗能，从而实现阻尼器的分阶段屈服耗能的效果，并且X形软钢耗能钢片极限位移大的特点使得阻尼器具有更强的安全储备。

本发明有效解决了传统剪切或弯曲型阻尼器减震水准单一的缺点，而且结构简单、制造成本低、易于安装更换、空间占有率小、对建筑的功能和外观影响较小，并具有耗能能力强、分阶段耗能效果好、耐久性好的特点。