[发明专利]一种非对称U形带波折双层开斜缝钢板阻尼器

说明书

本发明涉及一种非对称U形带波折双层开斜缝钢板阻尼器，属于土木工程消能减震技术领域。该金属阻尼器由两个水平对向布置的U形耗能件、两块双层开斜缝钢板、上盖板和下盖板组成。本发明基于多重保险机制、耗能元件可更换、提高抗剪承载力、抑制面外屈曲和多种剪切耗能机制协同工作等设计理念，打破了传统金属阻尼器的局限。U形耗能件的非对称设计与开斜缝钢板的结合形成多重保险机制，改善小震时阻尼器不易产生塑性耗能的问题；开斜缝钢板多位置屈服，阻尼器耗能性能稳定，抗剪承载力提高，震后仅需更换耗能部件恢复功能，经济效益明显。该金属阻尼器朝着装配式方向发展，更换简便、布置方式多样且耗能部件数量可根据实际情况灵活增减。

技术领域

本专利涉及一种非对称U形带波折双层开斜缝钢板阻尼器，可用来控制结构地震响应，提高主体结构抗震性能，属于土木工程消能减震技术领域。

背景技术

地震是一种自然灾害，具有突发性和毁灭性，强震发生可能造成巨大的经济损失和人员伤亡。我国是地震多发国，大部分一线城市处于地震区。而随着我国发展速度的加快，城市人口和设施愈发集中，导致高层建筑越来越多，传统的抗震策略不再适用，新型消能减震阻尼器的研究势在必行。传统的抗震策略是通过提高结构本身的强度、刚度、延性等性能来实现抵抗地震作用的功能，而金属耗能阻尼器是利用金属不用形式的塑性滞回变形耗散能量。由于金属在进入塑性状态后具有良好的滞回性能，并在弹塑性滞回变形过程中吸收大量能量，因而被用来制造不同类型和构造的耗能减震器。

但是现有的金属阻尼器大多结构单一，屈服点集中，小震下处于弹性变形状态不屈服，仍需主体结构耗能，消能减震效果不佳；大震下阻尼器应力大于屈服强度时整体进入塑性耗能状态，震后整体破坏，无法实现只更换部分耗能构件以恢复正常使用功能的目的。

为解决传统金属阻尼器存在的上述问题，本发明基于多重保险机制、耗能元件可更换、提高抗剪承载力、抑制面外屈曲、多种剪切耗能机制协同工作等设计理念，提出了一种非对称U形带波折双层开斜缝钢板阻尼器。该发明利用不同屈服点的钢板屈服位移不同的特点以及U形耗能件的非对称设计，可实现不同强度地震作用下多重保险机制耗能，克服了传统金属阻尼器形式单一、屈服点集中的弊端，改善小震下主体结构耗能而阻尼器基本不参与耗能的问题；将U形耗能件与双层开斜缝钢板的结合有效实现了两种剪切耗能机制的协同工作；同时U形耗能件与上下盖板通过高强螺栓连接，破坏后拆卸方便，避免了金属阻尼器发生塑性变形后更换困难的问题；双层开斜缝钢板由两块斜缝反向布置的钢板通过自攻螺钉连接而成，两块钢板可以在变形时相互约束，抑制面外屈曲；钢板上端为波折板，其余部分为开斜缝钢板，可以保证阻尼器基本不承担竖向力，耗能性能稳定；由于开缝设计，钢板可多位置屈服，提高了阻尼器的耗能能力；该金属阻尼器朝着装配式方向发展，更换简便、布置方式多样且耗能部件数量可根据实际情况灵活增减；此外，新型阻尼器用于隔震支座中可有效提高支座抗侧刚度；安装在两栋建筑之间可协调二者之间变形，防止碰撞，同时充分耗能。

发明内容

本发明提出一种非对称U形带波折双层开斜缝钢板阻尼器，旨在解决现有金属阻尼器结构体系存在的屈服点集中、小震无法发生塑性耗能、大震整体破坏、震后需要整体更换、耗能机制单一等问题。该新型金属阻尼器能够实现多重保险机制，耗能元件可更换，多种剪切耗能机制协同工作，且具有良好的承载性能和耗能性能，可减轻主体结构破坏，经济效益明显，可与现有的隔震支座等减隔震元件组合应用，同时也为金属阻尼器提供了更多选择。

为实现上述目的，本发明采用如下技术手段：