[发明专利]一种三折线外形面内弯曲屈服型消能器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于工程结构的消能减震与振动控制技术，涉及一种三折线外 形面内弯曲屈服型消能器及其制造方法。

背景技术

传统的抗震设计是通过增强结构本身的抗震性能来抵御地震作用，即 利用结构本身来储存和消耗地震能量，以满足结构抗震设防目标：小震不 坏、中震可修、大震不倒。但这种抗震方式缺乏自我调节能力，在不确定 的地震作用下，很可能不满足结构安全性的要求。随着建筑结构抗震技术 的发展及对抗震机理的深入分析，消能减震成为建筑结构抗震领域的一个 发展趋势。

金属消能器属于一种被动控制的消能减震装置，具有“耗能原理明确、 构造形式简单、工作性能长期稳定、耗能能力优良”的特点，因此逐步得到 国内外学者的广泛关注。

金属消能器按耗能机理一般分为：轴向屈服耗能型、弯曲屈服耗能型、 剪切屈服耗能型和扭转屈服耗能型。采用面外受力方式的金属消能器，初 始刚度较小，承载能力较低，需要多块钢板间隔层叠放置以提高其力学性 能。采用面内受力方式的金属消能器则可以大幅提高钢板的初始刚度和承 载力，但面内受力方式的金属消能器容易形成应力集中，影响其塑性变形 能力和低周疲劳性能。

发明内容

本发明目的在于提供一种三折线外形面内弯曲屈服型消能器及其制造 方法，解决现有技术中采用面内受力方式的金属消能器容易形成应力集中， 影响其塑性变形能力和低周疲劳性能的问题。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：

本发明提供了一种三折线外形面内弯曲屈服型消能器，包括顶板、耗 能钢板、底板以及连接板，所述耗能钢板设置于所述顶板和所述底板之间， 所述连接板设置于所述底板的下底面上；所述耗能钢板由多肢竖具有三折 线外形的钢立柱面内设置组成。

优选的，所述耗能钢板的材料为低屈服点钢，采用对接熔透焊与顶板、 底板连接。

优选的，所述连接板与所述底板的下底面采用焊接连接。

优选的，所述耗能钢板的尺寸参数根据工程需要和减震要求确定，顶 板、底板、连接板的尺寸参数需根据受力计算和构造要求确定。

优选的，所述耗能钢板根据减震需求采用单片设置、双片面外间隔平 行设置或多片面外间隔平行设置。

优选的，所述三折线外形面内弯曲屈服型消能器，还包括边缘梁、边 缘柱和支撑。

优选的，所述连接板与所述支撑、所述顶板与所述边缘梁均通过高强 螺栓连接。

优选的，所述支撑可采用角钢、工字型钢或槽钢。

本发明还提供了三折线外形面内弯曲屈服型消能器的制造方法，包括 如下步骤：

(1)根据工程需要的性能参数设计出耗能钢板的尺寸参数；

(2)根据工程设定的极限位移设计出顶板、底板、连接板的尺寸参数 以及高强螺栓的参数；

(3)采用对接熔透焊连接所述顶板、所述耗能钢板、所述底板；

(4)采用焊接连接所述底板和所述连接板；

(5)采用高强螺栓连接所述顶板与所述边缘梁、所述底板与所述支撑。

进一步的，所述工程需要的性能参数包括所述耗能钢板的屈服位移、 弹性刚度、屈服力。

与现有技术相比，本发明的优势在于：

本发明提供的三折线外形面内弯曲屈服型消能器采用面内受力方式， 能够在小震作用时提供足够的初始刚度，在大震作用时消耗地震输入的能 量，保护主体结构；其次，耗能钢板采用三折线外形过渡，引起应力重分 布，有效地改善了面内屈服型消能器应力集中的现象，实现了多点屈服， 提高其塑性变形能力和低周疲劳性能；同时，消能器与建筑结构均采用高 强螺栓连接，便于装置的安装、拆卸、维修与震后更换；最后，本发明通 过合理的参数设计，耗能性能优良，且具有良好的经济性能，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，适用范围广泛。

本发明提供的三折线外形面内弯曲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。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种三折线外形面内弯曲屈服型消能器的 组成构件图；

图2为本发明实施例提供的一种三折线外形面内弯曲屈服型消能器的 正视结构示意图；

图3为图2的剖面示意图；