功能可恢復軟鋼阻尼器的製造方法
2023-10-11 16:41:09 2
功能可恢復軟鋼阻尼器的製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種功能可恢復軟鋼阻尼器，包括腹板、結構錨板、翼緣板和消能部件；所述腹板的兩側端面分別與翼緣板固定連接，腹板的上、下兩個端面分別與結構錨板固定連接；所述腹板為完整腹板移除部分後的殘餘腹板；所述消能部件安裝在移除腹板的空出位置，消能部件沿軟鋼阻尼器高度方向的兩端分別與所述腹板固定連接。本發明在強震作用下，通過合理設計使得消能部件的消能板首先進入塑性消能，而腹板、結構錨板和翼緣板一直保持彈性範圍內，因為消能部件與腹板是通過螺栓固接，所以在震後消能部件可方便快速更換，而軟鋼阻尼器的其它部件無需修復，顯著降低了軟鋼阻尼器在震後整體更換的困難，滿足當前結構和構件可快速恢復使用功能。
【專利說明】功能可恢復軟鋼阻尼器
【技術領域】
[0001] 本發明屬於土木工程領域，涉及用於減小工程結構地震響應的一種軟鋼阻尼器。
【背景技術】
[0002] 通過金屬材料的塑性變形來耗散地震輸入結構的能量，從而減輕結構在地震中的 響應，這種消能減震的設計理念已經在結構設計中得到廣泛的認可。軟鋼剪切板阻尼器是 金屬阻尼器的一種，作為消能減震裝置常用於結構振動控制中。其基本的工作原理為：在地 震或風振時，通過腹板的剪切變形進入塑性屈服形成滯回，耗散輸入結構中的能量，從而增 加結構等效阻尼，達到消能減震目的。自日本阪神地震與美國北嶺地震後，軟鋼阻尼器就象 結構"保險絲"，作為一種性能優越的消能減震裝置，在日本、美國等多震的發達國家得到了 廣泛的關注，在我國的研究和應用也處於初步階段。
[0003] 如圖1所示，為一種傳統的軟鋼阻尼器結構示意圖，由結構錨板2、翼緣板3和實 心腹板組成，但是軟鋼剪切板阻尼器也存在一定的問題：（1)剪切板阻尼器與結構相連，承 受剪力和部分軸力和彎矩，在地震過程中腹板進入塑性耗能，而震後有一定的殘餘變形，因 為軸力和彎矩作用，如將剪切板阻尼器整體更換，施工會較為複雜；(2)在地震中剪切板阻 尼器主要是通過腹板剪切耗能，所以一般腹板的殘餘變形較大，如將結構錨板和翼緣板一 起更換，則會有較大的浪費，不符合節能環保的要求；（3)進一步，如果僅僅更換腹板，通過 焊接替換，考慮到焊接和現場施工作業條件限制，很難進一步保證更換後腹板的耗能效果。
[4] 現階段，大震過後會伴隨系列強餘震，如何快速恢復結構和構件的抗震能力和使用功 能，也是今後設計需要特別關注的問題，對於軟鋼剪切板阻尼器的更換顯然會花費較長的 時間。
【發明內容】
[0004] 本發明為了解決軟鋼剪切板阻尼器在震後更換困難，花費時間較長，不能夠快速 恢復結構抗震性能和使用功能，提出了一種功能可恢復軟鋼阻尼器。
[0005] 本發明採用的技術方案為：一種功能可恢復軟鋼阻尼器，包括腹板、結構錨板、翼 緣板和消能部件；所述腹板的兩側端面分別與翼緣板固定連接，腹板的上、下兩個端面分別 與結構錨板固定連接；
[0006] 所述腹板為完整腹板移除部分後的殘餘腹板；所述消能部件安裝在移除腹板的空 出位置，消能部件沿軟鋼阻尼器高度方向的兩端分別與所述腹板固定連接。
[0007] 作為優選，所述消能部件包括一塊消能板、連接板和連接蓋板，所述消能板沿軟鋼 阻尼器高度方向的兩端分別與連接板直接對接，或者消能板和連接板共同焊接在垂直於消 能板的加勁板上形成間接連接，連接板通過連接蓋板與腹板螺栓拼接。
[0008] 作為優選，所述消能部件包括兩塊位於腹板兩側的消能板，消能板沿軟鋼阻尼器 高度方向的兩端通過螺栓穿過腹板對拉連接。
[0009] 作為優選，所述阻尼器的腹板、結構錨板和翼緣板由高屈服鋼材製作（如Q345鋼 等），消能部件中的消能板由低屈服鋼材製作（如LY160鋼和Q235鋼等）。
[0010] 作為優選，所述消能板是完整板或帶有縫隙的板或帶有孔洞的板，如條狀槽、多邊 形孔或簡單縫隙。
[0011] 作為優選，所述消能板周圍可焊接加勁翼緣板。
[0012] 作為優選，所述消能板內部可焊接水平或堅向加勁肋。
[0013] 作為優選，所述腹板為完整腹板上移除多個部分後的殘餘腹板。
[0014] 本發明腹板是通過常規軟鋼剪切板阻尼器的腹板移除部分後得到，此時殘餘腹板 與翼緣板形成T型截面，消能部件能夠覆蓋相應空出位置，沿著軟鋼阻尼器高度方向消能 部件兩端與腹板固接，此處沿著軟鋼阻尼器的高度方向即為垂直於結構錨固方向，或順著 翼緣板長度方向。本發明消能部件還可以使用於摩擦型阻尼器或者形狀記憶合金阻尼器 等。
[0015] 本發明具有以下有益效果：
[0016] 1.軟鋼阻尼器的結構錨板與結構相連，在地震過程中結構錨板、翼緣板和腹板保 持在彈性範圍內，震後無需更換，顯著降低了施工難度；
[0017] 2.在地震後軟鋼阻尼器的塑性變形主要集中在消能部件中，而消能部件主要通過 螺栓與腹板相連，震後非常容易更換，可保證快速及時恢復結構的抗震性能和使用功能；
[0018] 3.在地震過程中，消能部件的消能板基本全部進入屈服，將這部分進行更換，能夠 實現最大的經濟效益。
[0019] 4.震後需更換的全部消能部件在工廠製作，加工精度更容易控制，消能部件的耗 能效果更佳。
[0020] 5.消能部件可作為單獨的消能器進行設計，不僅僅局限於原來平腹板的形式，可 以結合最新的研究成果，使用更為合理可靠的消能器產品，包括摩擦型阻尼器或者形狀記 憶合金阻尼器等。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021] 圖1是一種傳統軟鋼阻尼器；
[0022] 圖2是本發明設置消能板前的示意圖；
[0023] 圖3是圖2的A-A剖視圖；
[0024] 圖4是本發明設置消能板前的正視圖；
[0025] 圖5是本發明設置消能板後的示意圖；
[0026] 圖6是圖5的B-B剖視圖；
[0027] 圖7是本發明設置消能板後的正視圖；
[0028] 圖8是本發明實施例1消能板示意圖；
[0029] 圖9是本發明實施例2消能板示意圖；
[0030] 圖10是本發明實施例3的帶有翼緣板和加勁肋的消能板示意圖；
[0031] 圖11是本發明實施例4的帶有條狀孔洞的消能板示意圖；
[0032] 圖12是本發明實施例5的帶有菱形孔洞的消能板示意圖。
[0033] 圖13是本發明實施例6的設置雙消能板後的示意圖。
[0034] 圖14是圖13的C-C剖視圖。
[0035] 圖15是本發明實施例7的設置兩個帶有條狀孔洞的消能板後的正視圖。
[0036] 圖16是本發明實施例8的消能板前的正視圖。
[0037] 圖17是本發明實施例8的消能板後的正視圖。
【具體實施方式】
[0038] 下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明做進一步說明。
[0039] 實施例1
[0040] 如圖2-8所示，一種功能易恢復軟鋼阻尼器，包括腹板1、結構錨板2、翼緣板3和 消能部件4組成；所述的腹板1是通過常規軟鋼剪切板阻尼器的腹板移除部分後得到，消能 部件4能夠覆蓋相應空出位置，沿著軟鋼阻尼器高度方向（垂直於結構錨板的方向）消能 部件4兩端與腹板1固接。所述的腹板1、結構錨板2和翼緣板3可由高屈服鋼材製作，消 能部件4中的消能板4-1可由低屈服鋼材製作；所述的消能板4-1和連接板4-3共同焊接 在垂直於消能板4-1的加勁板4-2上形成消能部件4,消能部件4沿著軟鋼阻尼器高度方向 的兩端通過連接蓋板4-4與腹板1螺栓拼接。
[0041] 實施例2
[0042] 如圖9所示：本實施例與實施例1其餘部分相同，不同之處在於消能部件4中的消 能板4-1與連接板4-3直接對接。
[0043] 實施例3
[0044] 如圖10所示：本實施例與實施例1其餘部分相同，不同之處在於消能部件4中的 消能板4-1周圍焊接加勁翼緣板4-5和水平及堅向加勁肋4-6。
[0045] 實施例4
[0046] 如圖11所示：本實施例與實施例1其餘部分相同，不同之處在於消能板4-1開有 條形孔洞。
[0047] 實施例5
[0048] 如圖12所示：本實施例與實施例1其餘部分相同，不同之處在於消能板4-1開有 多邊形孔洞。
[0049] 實施例6
[0050] 如圖13-14所示：本實施例與實施例1其餘部分相同，不同之處在於位於腹板1兩 側的兩塊消能部件4沿著軟鋼阻尼器高度方向的兩端通過螺栓穿過腹板1對拉連接。
[0051] 實施例7
[0052] 如圖15所示：本實施例與實施例6其餘部分相同，不同之處在於消能板4-1開有 條形孔洞。
[0053] 實施例8
[0054] 如圖16-17所示：本實施例與實施例7其餘部分相同，不同之處在於所述的腹板 1是通過常規軟鋼剪切板阻尼器的腹板移除兩塊板後得到，然後填充兩對消能部件，計四塊 消能部件。
[0055] 應當指出，對於本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下， 還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。本實施例中未 明確的各組成部分均可用現有技術加以實現。
【權利要求】
1. 一種功能可恢復軟鋼阻尼器，其特徵在於：包括腹板、結構錨板、翼緣板和消能部 件；所述腹板的兩側端面分別與翼緣板固定連接，腹板的上、下兩個端面分別與結構錨板固 定連接； 所述腹板為完整腹板移除部分後的殘餘腹板；所述消能部件安裝在移除腹板的空出位 置，消能部件沿軟鋼阻尼器高度方向的兩端分別與所述腹板固定連接。
2. 根據權利要求1所述的功能可恢復軟鋼阻尼器，其特徵在於：所述消能部件包括一 塊消能板、連接板和連接蓋板，所述消能板沿軟鋼阻尼器高度方向的兩端分別與連接板直 接對接，或者消能板和連接板共同焊接在垂直於消能板的加勁板上形成間接連接，連接板 通過連接蓋板與腹板螺栓拼接。
3. 根據權利要求1所述的功能可恢復軟鋼阻尼器，其特徵在於：所述消能部件包括兩 塊位於腹板兩側的消能板，消能板沿軟鋼阻尼器高度方向的兩端通過螺栓穿過腹板對拉連 接。
4. 根據權利要求2或3所述的功能可恢復軟鋼阻尼器，其特徵在於：所述阻尼器的腹 板、結構錨板和翼緣板由高屈服鋼材製作，消能部件中的消能板由低屈服鋼材製作。
5. 根據權利要求2或3所述的功能可恢復軟鋼阻尼器，其特徵在於：所述消能板是完 整板或帶有縫隙的板或帶有孔洞的板。
6. 根據權利要求2或3所述的功能可恢復軟鋼阻尼器，其特徵在於：所述消能板周圍 焊接有加勁翼緣板。
7. 根據權利要求2或3所述的功能可恢復軟鋼阻尼器，其特徵在於：所述消能板內部 焊接有水平或堅向加勁肋。
8. 根據權利要求1所述的功能可恢復軟鋼阻尼器，其特徵在於：所述腹板為完整腹板 上移除多個部分後的殘餘腹板。
【文檔編號】E04B1/98GK104100018SQ201410364758
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年7月28日 優先權日:2014年7月28日
【發明者】王春林, 孫遜 申請人:東南大學