[发明专利]剪切与弯曲组合型分阶段屈服软钢阻尼器

说明书

技术领域

本发明属于土木工程抗震与减震领域，尤其涉及结构的被动减震控制系统中的金属耗能阻尼器，具体来说是一种可以为增加建筑结构阻尼、减少结构地震响应的新型剪切与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不同构成形式进入塑性后的滞回来耗能。由于软钢等金属材料进入塑性后具有良好的滞回能力，因而被广泛运用制造各种形式的阻尼器。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。目前常见的阻尼器产品有：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、圆环耗能器、加劲圆环耗能器等。相对于黏滞阻尼器、粘弹性阻尼器等阻尼器，金属阻尼器具有易加工、易维护、滞回耗能能力稳定等诸多优点，因此被广泛应用于工程结构的减隔震领域。

目前已有的阻尼器大多形式单一，无法同时满足小震、中震和大震时的要求。许多阻尼器只在大震下起作用，小震时阻尼器则在弹性状态，能量则由主体结构来耗散，从而造成了主体结构一定程度上的损伤；另外一些阻尼器屈服位移较小，小震屈服耗能良好，在大震时也有较好的耗能，但这类阻尼器附加给结构的刚度也较大，反而导致地震作用的增大。另一方面，当小震时阻尼器就已进入塑性变形，而未经大震需要全部更换，这样经济性较差。而地震也一般伴随着主震、余震或群震，而余震大多会紧随主震之后，且震级往往较大，延续时间较长，故研发多阶段耗能且耗能能力强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存在的耗能单一的缺陷，提出了一种能够根据地震的大小实现不同耗能状态的新型剪切与弯曲组合型分阶段屈服软钢阻尼器。

本发明采用的技术方案为：一种剪切与弯曲组合型分阶段屈服软钢阻尼器，包括两块L形连接钢板、矩形钢片耗能组件、圆形软钢耗能组件、X形软钢耗能钢片和套箍件；

所述两块L形连接钢板相对设置，所述矩形钢片耗能组件、圆形软钢耗能组件、X形软钢耗能钢片横向安装在两块L形连接钢板之间；

所述矩形钢片耗能组件由矩形软钢耗能钢片和矩形钢片连接板组成，两片并行设置的矩形软钢耗能钢片的两端焊接有矩形钢片连接板；所述圆形软钢耗能组件由圆形软钢耗能棒与圆形棒连接板组成，两个并行设置的圆形软钢耗能棒的两端焊接有圆形棒连接板；

所述矩形钢片连接板和圆形棒连接板分别通过高强螺栓与L形连接钢板连接，所述X形软钢耗能钢片的两端伸出L形连接钢板，并与套箍件连接；

所述矩形软钢耗能钢片的面设置成水平面，X形软钢耗能钢片的面设置成垂直面。

作为优选，所述矩形软钢耗能钢片、圆形软钢耗能棒、X形软钢耗能钢片采用屈服强度在100MPa-225MPa之间的软钢制成。

作为优选，所述L形连接钢板、矩形钢片连接板、圆形棒连接板和套箍件采用屈服强度大于等于235MPa的钢材制成。

作为优选，所述矩形钢片耗能组件、圆形软钢耗能组件、X形软钢耗能钢片横向安装在两块L形连接钢板之间的排列方式为：由上、下并排的两列组成，每列均是矩形钢片耗能组件在中间、矩形钢片耗能组件的两侧是圆形软钢耗能组件、圆形软钢耗能组件两外侧是X形软钢耗能钢片。

作为优选，所述L形连接钢板的水平面部分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：

本发明通过采用不同形状及耗能方式的软钢耗能组件组成，矩形钢片耗能组件、圆形软钢耗能组件和X形钢片耗能钢片安装在L形连接钢板的腔体内，其中矩形软钢耗能组件初始刚度大、耗能能力强、屈服位移较小，属于剪切型，小震时矩形软钢耗能钢片经历较小的位移可进入塑性耗能；圆形软钢耗能组件初始刚度较矩形软钢耗能钢片小，耗能能力强且韧性好，属于剪弯型，进入中震时圆形软钢耗能组件逐步进入塑性耗能，与矩形软钢耗能钢片共同耗能，同时起着很好的过渡作用；X形软钢耗能钢片初始刚度小、屈服位移较大，属于弯曲型，大震时X形软钢耗能钢片开始屈服，与矩形软钢耗能钢片与圆形软钢耗能组件共同耗能，从而实现阻尼器的分阶段屈服耗能的效果。

本发明有效地解决了传统阻尼器减震耗能水准单一缺陷，而且易于安装更换、空间占有率小、对建筑的功能和外观影响较小、受力分阶段清晰、制造成本低，并具有耗能的能力强、实用性与耐久性好。

本发明在实际工程设计中，可以根据实际要求调节组成部件的尺寸、数量、材料等参数制作不同初始刚度、塑性滞回耗能能力的阻尼器。

附图说明

图1为本发明的阻尼器立体结构示意图；