[发明专利]应变幅可控的金属消能器

说明书

技术领域

本发明涉及建筑结构领域，具体是一种应变幅可控的金属消能器。

背景技术

为减轻地震灾害对建筑结构的损伤程度，常采用减震与隔震两大类技术。减震技术为在主体结构上附加耗能装置，用来吸收地震输入能量；隔震技术为在结构底部设置隔震层，可改变结构频谱特性，使结构避开共振频率。

在结构设计时，可适当选择消能器初始屈服变形的大小，以控制其耗能作用发挥的时机。但是，一旦选定其初始屈服变形，将很难保证其在小震、中震、大震中均发挥作用，原因在于金属消能器的初始屈服变形与其最大变形能力相关，金属消能器屈服地越早，其最大变形能力也就越差。在小震中就屈服耗能的阻尼器，由于消能器的最大变形能力有限，而消能器变形与结构变形正相关，因此在中震或大震中很可能发生由于延性（最大变形能力）不足而发生断裂破坏，从而失去作用。

根据金属疲劳断裂力学原理，钢材的低周疲劳断裂与其塑性应变幅值有很强的相关性，基本服从负指数幂的关系，也即当钢材塑性疲劳应变幅值较大时，其往复滞回耗能的次数也就越小，且衰减速度很快。也就是说，当钢材在塑性应变幅值较大的情况，其通过塑性变形所能累积消耗的能量将会急剧变小。

发明内容

本发明的目的在于，克服上述缺陷，提供了一种应变幅可控的金属消能器，从而大幅度提高金属消能器的低周疲劳性能和塑性耗能的能力。

为了达到上述目的，本发明是这样实现的：

一种应变幅可控的金属消能器，包括中部连接板、开设在中部连接板上的S形导槽、上部连接板、圆形钢传力键、耗能钢板带和下部连接板；所述圆形钢传力键的上部与上部连接板刚性连接，圆形钢传力键的下部卡设在中部连接板的S形导槽内并可在S形导槽内滑动；所述耗能钢板带的上下两端分别与中部连接板和下部连接板刚性连接；中部连接板位于上部连接板的下方，两者平行设置但不接触。

本消能器通过圆形钢传力键和S形导槽之间的相对滑移和两者之间的挤压力，将结构水平向的相对变形转化为金属消能器的垂直方向相对变形，并且可控制该相对变形最大不超过S形导槽的矢高，从而控制了金属消能器的最大塑性变形与应变。同时，圆形钢传力键只传递水平力，垂直方向的相对变形不进行约束，从而削弱消能器低周疲劳性能的轴向拉力将被释放，进一步提高了其低周疲劳性能。

附图说明

图1为本发明各构件组装示意立面图。

图2为本发明侧视图。

图3 为本发明俯视图。

图4 为本发明S型导槽布置图。

具体实施方式

以下通过具体实施例进一步说明本发明。

如图1~图4所示，一种应变幅可控的金属消能器，包括中部连接板1、开设在中部连接板1上的S形导槽2、上部连接板3、圆形钢传力键4、耗能钢板带5和下部连接板6；所述圆形钢传力键4的上部与上部连接板3刚性连接，圆形钢传力键4的下部卡设在中部连接板1的S形导槽2内并可在S形导槽2内滑动；所述耗能钢板带5的上下两端分别与中部连接板1和下部连接板6刚性连接；中部连接板1位于上部连接板3的下方，两者平行设置但不接触。

所述的金属消能器的制造方法如下：

1、根据建筑与分析设计要求，确定该耗能器的外观尺寸，包括长度、高度、宽度等参数，以方便与主体结构连接。

2、根据计算评估阻尼器发挥最大作用时应变幅值大小。

3、根据应变幅值大小，确定S型导槽长度与矢高和圆形钢传力键尺寸。

4、采用机加工、焊接等工艺，开设S型导槽，连接消能器各相关部件。

5、将本发明与结构相连，完成实施。

本消能器通过圆形钢传力键和S形导槽之间的相对滑移和两者之间的挤压力，将结构水平向的相对变形转化为金属消能器的垂直方向相对变形，并且可控制该相对变形最大不超过S形导槽的矢高，从而控制了金属消能器的最大塑性变形与应变。同时，圆形钢传力键只传递水平力，垂直方向的相对变形不进行约束，从而削弱消能器低周疲劳性能的轴向拉力将被释放，进一步提高了其低周疲劳性能。