一種鋼板阻尼器的製作方法

2023-06-12 18:56:16 1

專利名稱：一種鋼板阻尼器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及鋼板阻尼器，主要用於建築結構物抗震領域。
背景技術：
為了改善強風和地震作用下結構的工作性能，從上世紀70年代起在結構中增設 耗能減震裝置(阻尼器)來吸收結構振動能量，改善結構振動性能的耗能減震結構迅猛的 發展起來。耗能減震結構的心臟阻尼器的研究也蓬勃發展，按其耗能機理的不同可分為金 屬阻尼器、摩擦阻尼器、粘彈性阻尼器和粘滯阻尼器。其中金屬阻尼器受外界環境影響最 小，應用也較多。多種多樣的金屬阻尼器中，應用最多是鋼板阻尼器，其耗能機理都是利用 鋼板平面外或平面內屈服耗散能量。與鋼板平面外屈服方式設計的阻尼器相比，利用平面 內剪切屈服方式設計的阻尼器更容易獲得較高的彈性剛度和阻尼力，製造工藝也相對簡 單。現在普通鋼板阻尼器的構造主要為阻尼鋼板與周圍的加勁肋和連接鋼板焊接而成。利 用上下連接鋼板水平方向的相對位移使阻尼鋼板發生面內剪切屈服耗散能量。主要問題 點1.剪切屈服發生後，在剪切變形角為零附近張力場方向發生逆轉時，阻尼力滯回曲出 現凹凸段，出現低凹時，造成能量吸收的損失。2.由於上述現象的存在，滯回曲線模型不能 準確評價實驗結果。3.由於加勁肋的存在使阻尼器的剛性和阻尼力(屈服阻尼力，最大阻 尼力)評價繁雜。李宏男等提出在剪切鋼板面上開不同形狀孔洞的多種剪切式鋼板阻尼 器，以改善阻尼器的滯回性能，但過多開孔削弱阻尼鋼板的剪切剛度和阻尼力，阻尼器的初 始剛度、屈服力仍然依靠複雜的有限元分析獲得。

實用新型內容本實用新型的目的是為了克服上述不足，提供一種能夠準確模擬鋼板阻尼器滯回 曲線性狀的鋼板阻尼器。本實用新型專利的基本思路改變使用加勁肋形式，在阻尼鋼板表面只施加面外 約束限制鋼板的面外失穩和剪切屈服後的面外變形，使阻尼鋼板在大剪切變形角範圍內保 持單一破壞模式，提高阻尼器的抗剪切能力，簡潔預測阻尼器的設計參數；不使用加勁肋， 阻尼鋼板與結構連接構件可以減少或者不採用焊接方式，降低甚至消除焊接對阻尼器性能 的影響，改善其耗能性能。不用加勁肋，不焊接，阻尼器和結構連接方式可用螺栓連接，提高 阻尼器設計的自由度。本實用新型通過以下技術方案實現本實用新型主要由阻尼鋼板，兩端的連接鋼板和兩片面外變形約束蓋板構成，阻 尼鋼板表面用與鋼板不產生粘結的約束蓋板壓緊，約束蓋板外用碳素纖維布緊密包裹。約 束蓋板高度與阻尼鋼板高度相同，其水平方向的兩邊比阻尼鋼板向外側伸出的長度為阻尼 鋼板高度的0. 1倍。約束面外變形的約束蓋板和外包碳素纖維布的複合抗彎強度大於等於 阻尼鋼板的彎曲強度。根據鋼板阻尼器與建築結構相連的形式不同，採用在阻尼鋼板兩端 焊接連接鋼板或阻尼鋼板直接延伸出連接邊的方式。[0007]本實用新型的工作原理，當阻尼器上下連接鋼板發生相對位移後，夾緊阻尼鋼板 的約束蓋板起到約束作用，防止阻尼鋼板在低於剪切屈服荷載的情況下發生面外失穩。隨 著阻尼器上下連接鋼板發生相對位移的持續增大，阻尼鋼板發生剪切屈服後，受壓應力區 鋼板向鋼板面外方向凸起，凸起部由於受到兩邊約束蓋板的約束作用，不能自由向外擴張， 使剪切鋼板始終保持在純剪切狀態下，直到發揮出極限承載力。由於約束蓋板與阻尼鋼板 無粘結，阻尼鋼板在剪切方向不受蓋板的影響，力學性質較為單一。只根據阻尼鋼板的幾 何尺寸、屈服強度、極限強度指標就可以既簡單又準確的預測該阻尼器的初始剛度、屈服強 度、極限強度，達到設計簡單化的目的。本實用新型具有的效果與優點1、本實用新型結構簡單，易於施工；原理明確，易於設計。約束材料可以就地取材 節約成本。2、有面外約束蓋板的約束作用，本實用新型直到大變形角領域也能有效發揮耗能 作用。3、鋼板單位面積吸收能量為定值，易於用能量吸收的多寡(能量法)判斷阻尼器 的安全性。4、本實用新型可用於新建結構又可用於抗震加固，可以視實際工程需要做成牆 體，還可考慮結構空間要求做成中間柱。5、本實用新型由於阻尼鋼板外有包裹物存在，幾乎不受外界腐蝕環境的影響，具 有高耐久性。

圖1是本實用新型實施例1的正視圖。圖2是本實用新型實施例1的B-B剖面圖。圖3是本實用新型實施例2的正視圖。圖4是本實用新型實施例2的E-E剖面圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型進一步的介紹，但不作為本實用新型的 限定。本實用新型具體實施的關鍵點在於如何對阻尼鋼板施加足夠強度和穩定的面外 約束。實施例1本實施例利用水泥砂漿板來進行強度約束，兩片水泥板用碳素纖維布纏繞圍裹， 在阻尼器耗能過程中提供持續穩定的圍裹力。實例1的構造如圖1、圖2，主要包括阻尼鋼 板2，焊接式連接鋼板3，水泥砂漿約束蓋板1和碳素纖維布5。阻尼鋼板2上下兩端焊接連 接鋼板3，平行於連接鋼板3方向設有螺栓孔4，阻尼鋼板2的兩面用水泥砂漿板約束蓋板 1夾緊，水泥砂漿板約束蓋板1外側用碳素纖維布5圍裹，碳素纖維布5與水泥砂漿板用粘 結聚合物膠結為一體，使面外約束有足夠的強度又能在阻尼器變形過程中持續穩定的約束 鋼板。[0022]實施例2本實施例利用高強度塑料板來進行強度約束，兩片高強度塑料板外側用碳素纖維 布纏繞圍裹，提供持續穩定的圍裹力。實例2的構造如圖4、圖5，主要包括阻尼鋼板2、阻尼 鋼板直接延伸出的連接鋼板3、高強度塑料約束蓋板1和碳素纖維布5。阻尼鋼板2兩面用 高強度塑料約束蓋板1夾緊，高強度塑料約束蓋板1外側用碳素纖維布5圍裹，碳素纖維布 5與高強度塑料約束蓋板1用粘結聚合物膠結為一體，使面外約束有足夠的強度又能在阻 尼器變形過程中持續穩定的約束鋼板。阻尼鋼板2上下兩端延伸出連接鋼板3，連接鋼板3 設有螺栓孔4，用螺栓緊固方式與建築物固定構件連接。本實用新型也可用於抗震加固。製作簡單、阻尼鋼板破壞模式單純、阻尼器剛性和 阻尼力計算簡單且滯回曲線模型。
權利要求1.一種鋼板阻尼器，包括阻尼鋼板O)，連接鋼板(3)和兩片面外變形約束蓋板(1)構 成，其特徵在於阻尼鋼板(2)表面用約束蓋板(1)壓緊，約束蓋板(1)外用碳素纖維布(5) 緊密包裹。
2.根據權利要求1所述的一種鋼板阻尼器，其特徵在於約束蓋板(1)的高度與阻尼 鋼板O)高度相同，其水平方向的兩邊比阻尼鋼板O)向外側伸出的長度為阻尼鋼板高度 的0. 1倍，約束蓋板(1)和外包碳素纖維布(5)的複合抗彎強度大於等於阻尼鋼板的彎曲強度。
3.根據權利要求1所述的一種鋼板阻尼器，其特徵在於阻尼鋼板(2)兩端焊接連接 鋼板(3)或阻尼鋼板(2)直接延伸出連接邊。
專利摘要本實用新型提供了一種鋼板阻尼器，屬於建築結構物抗震領域。現有鋼板阻尼器的主要問題是剪切屈服發生後，在剪切變形角為零附近張力場方向發生逆轉時，阻尼力滯回曲出現凹凸段，造成滯回曲線模型不能準確評價實驗結果。本實用新型採用阻尼鋼板面用與鋼板不產生粘結的約束蓋板壓緊，蓋板外用碳素纖維布緊密包裹。約束蓋板高度與阻尼鋼板高度相同，其水平方向的兩邊比阻尼鋼板向外側伸出的長度為阻尼鋼板高度的0.1倍。約束面外變形的蓋板和外包碳素纖維布的複合抗彎強度大於等於阻尼鋼板的彎曲強度。本實用新型的優點在於面外約束蓋板的約束作用，鋼板單位面積吸收能量為定值，易於用能量吸收的多寡判斷阻尼器的安全性。主要用於結構抗震領域。
文檔編號E04G23/02GK201933638SQ20112000168
公開日2011年8月17日 申請日期2011年1月5日 優先權日2011年1月5日
發明者孫玉平, 張蓬勃, 潘毅, 趙世春 申請人:西南交通大學