[发明专利]弯剪分离控制型装配式金属阻尼器

说明书

本发明专利涉及一种利用软钢面内屈服变形机制耗散振动能量的阻尼器，用于房屋建筑的消能减震。本发明的弯剪分离控制型装配式金属阻尼器可作为建筑功能的分割元件安装在结构中，不承担竖向荷载；在遭受到风荷载或者地震荷载作用时，金属耗能片变形时产生的弹塑性滞回性能耗散风荷载或者地震荷载输入的能量，从而保护结构的主要构件；金属耗能片采用弯剪分离控制，大幅度降低耗能片的累积塑性变形，增强其低周疲劳性能。

(一)技术领域

本发明属于结构工程抗震技术领域，涉及一种利用金属平面内屈服变形机制耗散地震能量的阻尼器。

(二)背景技术

近年来的地震活动剧烈，对工程结构造成了重大的损害，甚至导致了严重的人员伤亡，汶川、玉树、芦山、鲁甸等一系列震害表明我国城镇建筑仍面临着严重的地震威胁。随着新版地震区划图的发布，我国7度及以上设防区域面积增加到全国面积的58％，82％的省会城市和57％的地级市处于7度及以上设防区域。如何高效且经济的增强建筑结构的抗震能力是当前防震减灾工程的重要课题之一。消能减震技术正是为此发展起来的最新的抗震技术手段，采用“以柔克刚”的方式耗散地震输入能量，发挥“保险丝”的作用，牺牲自己，保全主体结构构件。一方面大幅度增强结构抗震能力，另一方面在震后可快速更换。

常见的消能减震装置主要可分为四大类：粘滞阻尼器、金属阻尼器、粘弹性阻尼器以及摩擦阻尼器。金属软钢阻尼器以其价格低廉、性能可靠的特性而受到人们的普遍青睐。金属软钢阻尼器利用金属材料屈服后的塑性应变能耗散能量。金属软钢阻尼器滞回特性稳定，低周疲劳特性良好，减震机理明确，减震效果显著，且不受环境温度影响。常规的金属软钢阻尼器采用面内变形耗散能量，以剪切变形为主，刚度大，耗能能力强。但耗能板易发生面外屈曲，不易控制；对于耗能段钢板的连接形式多为焊接，一方面影响了阻尼器的低周疲劳性能，另一方面在震后难以快速更换。特别是，现有的软钢阻尼器在耗能板的四角受到正应力的控制首先进入屈服，累积塑性变形很大，试验表明这是该型阻尼器最先发生低周疲劳断裂破坏的应力点。

(三)发明内容

本发明旨在克服传统金属软钢阻尼器的上述缺点，提出了一种弯剪分离控制型装配式金属阻尼器。该装置利用弹塑性变形能力良好的金属面内弯曲-剪切弹塑性变形机制耗散地震能量，将地震能量集中于耗能能力强大的金属耗能片，与传统的金属耗能片不同，金属耗能片靠近连接部分的边缘最大应力由弯曲正应力决定，而靠近中部截面的最大应力由剪切力引起的剪应力控制，取这两部分因素决定的最大应力包络线制成耗能片的边缘形状，地震来临时，边缘各点的最大应力相等，各个截面同时进入屈服状态，因此可充分利用整个耗能片进行耗能，同时有效降低连接截面边缘的累积塑性应变峰值，从而大幅度提高阻尼器的低周疲劳性能。为了防止面外屈曲，采用夹板装置，确保阻尼器屈服破坏。该阻尼器采用全装配式构造，全螺栓连接，方便更换，除耗能片以外的构件在震后可反复使用，有效降低了震后结构修复的成本，缩短了修复时间，从而提高了结构震后可快速修复的能力。该阻尼器即适用于建筑结构的连梁，也可在框架结构的层间作为墙式阻尼器使用。

本发明弯剪分离控制型装配式金属阻尼器包括有：金属耗能片1，L型连接支座2，一体型防屈曲连接双功能支座3，可更换型螺母紧固板4，螺纹孔5，预压紧固螺栓6，摩擦型高强连接螺栓7，垫板8，承压型螺栓9，连接预埋件10，横向加劲肋11，纵向加劲肋12，弯剪分离控制型装配式金属阻尼器线型13，厚度削弱的光滑截面14，小坡度边缘15，柔性填充材料16，预埋锚固钢筋17。