[发明专利]K字形剪切型阻尼器

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型剪切型铅阻尼器，可应用于建筑结构的耗能减震控制，主要作用于水工建筑上部排架结构及高层建筑上部的塔架、塔楼等突出构建。

背景技术

结构耗能减震设计是指在房屋结构中安装耗能减震装置，通过局部耗能装置的变形为主体结构提供附加刚度及附加阻尼比，进而消耗地震输入到主体结构的能量，控制结构动力响应。阻尼器是耗能减震系统的核心部分，其功能是当结构发生相对变形（包括相对位移、相对转角）时，耗能器为结构提供较大阻尼，发挥耗能作用。目前，常见的耗能阻尼器大致分为四种类型：粘弹性阻尼器、粘滞液体阻尼器、摩擦阻尼器、金属阻尼器，铅阻尼器作为一种典型金属耗能装置，具有耗能性能优越、构造简单、制作方便等特点，其耗能机理是利用常温下铅金属的塑性变形性能进行耗能的。

国家知识产权局已授权的‘剪切型铅阻尼器’的发明专利申请[200810057382.6]，该专利技术方案为：将铅放置在可以平行滑动的盖板和滑板之间的凹槽内，利用凹槽内的铅的剪切耗散能量，构造简单，加工方便，但由于凹槽内的铅体只是在两个受剪面上有剪切耗能，耗能能力受到限制，且耗能形式过于单一。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：现有的阻尼器受剪切面较少，耗能形式单一，为解决上述问题，提供一种K字形剪切型阻尼器。

本发明的目的是以下述方式实现的：

K字形剪切型阻尼器，包括阻尼介质铅块，阻尼介质铅块外部设置有钢壳，钢壳分为上下两部分，上下钢壳的内部设置有凹槽，上下钢壳对接面上开有椭圆形孔，即阻尼介质铅块的剪切面为椭圆形。

上部钢壳上设置有连接钢板和固定螺栓，下部钢壳通过刚性节点与钢支撑连接成整体，钢支撑由型钢制成，阻尼器形成K字形，钢壳的强度在400mpa以上。

阻尼介质通过浇铸的形式灌入钢壳的凹槽，低温冷却成铅块，铅块为99.99%高纯度铅。

基于当前耗能器研究的基础，本发明是一种剪切型铅阻尼器，即能有效解决铅块固定的问题，又能丰富铅阻尼器的工程应用手段。目前已授权的板式、压挤式铅阻尼器的安装形式均为斜撑安装。K字形剪切阻尼器以剪切作用为主，挤压作用为辅，增加了阻尼器的作用方式；采用K字型安装于梁与支撑点处，此种安装形式丰富了铅阻尼器在工程中的使用范围。

附图说明

图1是本发明结构示意图。

图2是阻尼器铅芯剖面图。

图3是图21-1剖面图。

图4是图22-2剖面图。

图5是阻尼器有效剪切截面图。

图6是本发明使用状态示意图。

其中，1是连接钢板；2是排架梁；3是固定螺栓；4是上部钢壳；5是铅块；6是钢支撑；7是封闭橡胶垫；8是刚性节点；Δ是位移。

具体实施方式

如图1-图6所示，K字形剪切阻尼器上部钢壳4通过连接钢板1和固定螺栓3与排架梁2相连接，将阻尼器焊接在钢板1上，并用高强抗剪螺栓与梁中预埋件固定。阻尼器外部钢壳分为上下两部分，上下钢壳均有凹槽，可以包裹固定阻尼介质铅块5，介质铅块5为99.99%高纯度铅，上下钢壳对接面上开有椭圆形孔，即阻尼介质铅块5的剪切面为椭圆形，钢壳需对阻尼材料提供足够的刚度及强度，钢壳采用强度为400mpa以上的高强钢制作。钢支撑6通过刚性节点8与阻尼器下部钢壳连接成整体，为保证支撑结构的刚度，钢支撑6由型钢制成，与阻尼器外壳刚性焊接。本发明采用灌铅的方式，将融化的铅注入凹槽内，灌注时严格控制灌注速度，浇铸的时候封闭橡胶垫7置于上下钢壳之间，使融化铅充满整个凹槽空间，冷却后成为铅块5。

当建筑处于稳定状态，无侧向荷载时，耗能支撑体系不产生作用。当阻尼器进入工作状态，如图6所示，当结构受到风荷载、地震荷载或冲击荷载等侧向荷载时，主体结构发生往复层间位移Δ，阻尼器上下外壳分别由排架梁2及刚支撑6固定，产生相对位移差，使铅阻尼器内部的铅阻尼介质受到相对剪切作用，产生阻尼力。阻尼器受到水平方向往复运动时，支撑结构连接阻尼器中下固定钢壳与上固定钢壳发生相对位移Δ错动，由于铅具有良好的塑性性能，内部铅块5逐渐进入屈服状态，产生较大阻尼力，从而增加耗散地面输入结构的能量，并减少结构的动力响应，确保主体结构不出现明显的非线性特征，保证主体结构在强震或强风等动力荷载中的安全性和正常使用。