[发明专利]一种双半波弯曲型屈曲约束阻尼器

说明书

本发明公开了一种双半波弯曲型屈曲约束阻尼器，属于结构减震技术领域。主体包括约束单元、双半波耗能单元以及连接单元。通过选择不同高度的限位钢块调整上、下约束钢板的距离，以适用于不同半波钢板半径的情况，半波钢板的半径越大，其变形能力就越强。受力过程中双半波耗能单元受到螺栓、上、下约束钢板与间隔保持材的束制，并发展二阶屈服。本发明在强震以及强余震下传力可靠，低周疲劳性能好，在地震作用下可发生较大的变形，从而耗散更大的能量，并且强震后拆卸方便，便于实现主体结构的快速修复。

技术领域

本发明涉及土木工程中的结构减震领域，尤其是涉及一种双半波弯曲型屈曲约束阻尼器。

背景技术

地震是威胁重大工程结构安全的主要自然灾害之一，因而，结构减震控制成为土木工程防灾减灾工作的有效措施。

随着我国经济的发展及各行业邻域的日益创新，结构防震减灾技术得到了飞速发展，从传统的单纯依靠结构构件损伤来抵御外界不利荷载作用及基础隔震措施，逐渐向被动耗能减震技术以及主动、半主动和智能控制技术发展。结构在布置有普通支撑后能够提高自身抗侧刚度，但在强震作用下，支撑会过早进入屈曲状态从而导致损坏，不能起到消耗地震能量的作用。在这种背景环境下，一种新型支撑应运而生，即屈曲约束支撑(Buckling-restrained brace，BRB)，它起耗能作用的内芯板因受到约束钢板的限制，有效地避免了屈曲破坏，充分利用了钢材的强度。

BRB耗能构件由套筒、芯板和位于套筒和芯板之间起润滑作用的填充材料。BRB屈服后，其刚度增大幅度很小，且地震时建筑物所有楼层的BRB并不能同时屈服，导致变形和损伤在层间集中。而且建筑结构在寿命周期内可能经历若干次强震及强余震，常使得BRB因低周疲劳性能不够而发生破坏。此外，由于余震的发生往往就在主震发生后不久，根据震害调查，余震的震级常常接近于主震震级。当破坏性余震发生时，抗震救灾活动可能才刚刚开始，此时没有人力、物力及时间对已破坏的支撑进行更换，故余震将产生更大的破坏。

现广泛使用的BRB耗能构件套筒为高强度钢材构成的矩形框体，芯板主要由一字型和十字型两类，一字型只有一个维度的刚度，易发生屈曲；十字型有两个角钢焊接而成，在焊接处易发生应力集中而破坏；普通平板式BRB耗能构件变形量较小，在大变形下平板容易被拉断；在余震的反复作用下，普通BRB耗能构件容易出现疲劳破坏。

发明内容

为了解决上述普通屈曲约束支撑变形较小而不适用于大变形情况，以及其疲劳性能差等缺点的技术问题，本发明提供一种在施工时安装简便、价格低廉的双半波弯曲型屈曲约束阻尼器。它在强震余震作用下低周疲劳性能优异，强震后拆卸方便，易于换新，便于实现主体结构的快速修复，从而提升主体结构震后快速恢复功能。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种双半波弯曲型屈曲约束阻尼器由约束单元、双半波耗能单元以及连接单元构成，约束单元、双半波耗能单元以及连接单元均采用Q235、Q345等钢材制作而成。

约束单元由上约束钢板、下约束钢板、侧边钢板和限位钢块组成。其中限位钢块是用来保持两块约束钢板之间的距离，即将限位钢块放置于两块约束钢板之间，并用螺栓和上约束钢板、下约束钢板连接在一起。可通过选择不同高度的限位钢块调整上、下约束钢板的距离，以适用于不同半波钢板半径的情况，半波钢板的半径越大，其变形能力就越强。

双半波耗能单元由上、下两块相同的半波耗能核心板相对拼成，半波耗能核心板与连接单元为一整体，通过机械加压制作而成。这种构造可以避免大伸缩和局部应力集中现象的发生，提高了半波耗能核心板的反复变形能力，具有良好的延性；进行半波钢板加工前，对采用的平钢板进行加热处理，保持最高温度300℃共10分钟，使用圆形模具进行迅速冷压形成半波，冷压成型后进行矫正处理，再进行退火处理，能够有效防止平钢板的半波形快速冷压成型后由于应力集中导致钢材变脆。