一種金屬彎剪型阻尼器的製作方法

2023-05-25 16:54:31

本發明涉建築結構抗震防災技術領域，特別涉及一種金屬彎剪型阻尼器。

背景技術：

金屬阻尼器在地震作用時先於建築結構進入塑性耗散能量，其構造簡單，力學模型明確，性能穩定。金屬阻尼器既可以配合隔震支座或者隔震系統，作為其中的耗能單元，又可以單獨用於建築結構中作為耗能裝置，提供附加阻尼和剛度，因此具有廣泛的應用前景。

由於金屬在進入塑性狀態後具有良好的滯回特性，並在彈塑性滯回變形過程中吸收大量能量，因此被廣泛用來製造各種不同類型和構造的耗能減震器。金屬剪切型阻尼器就是其中的一個典型。

如圖1所示，目前金屬剪切型阻尼器中，在剪切板3』面內左右兩側均布置有翼緣9，一來為剪切板3』提供較強的邊界條件，以提高其屈曲承載力，二來提高阻尼器的抗彎剛度，減小彎曲變形，使整個阻尼器仍以剪切變形為主。

然而，在採用面外約束部件提高阻尼器屈服承載力的情況下，翼緣9的存在往往使得需要在剪切板3』上開設一定數量的長圓孔，以布置螺栓，從而夾緊兩側的面外約束部件。而長圓孔很大程度上會削弱阻尼器的承載力，若位置布置不合理，甚至會改變阻尼器的破壞模式，在螺栓孔間形成薄弱部位，無法充分發揮阻尼器的性能。

技術實現要素：

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種金屬彎剪型阻尼器，通過彎剪板的橫向兩端不設置翼緣，通過在側面約束部件的橫向兩端設置螺栓對彎剪板前後兩側的側面約束部件進行連接，有效地夾緊了 兩側的側面約束部件，從而可以不需要在彎剪板上開設長圓孔，避免了開長圓孔對彎剪板的性能造成不利影響。

根據本發明的一個方面提供一種金屬彎剪型阻尼器，其特徵在於，包括：第一連接板、與所述第一連接板間隔設置的第二連接板；彎剪板，連接於所述第一連接板和所述第二連接板之間；兩個側面約束部件，分別設置於所述彎剪板的前後兩側，且兩個所述側面約束部件的橫向兩端通過固定件相連接，將所述彎剪板夾緊於中間，所述固定件不穿過所述彎剪板的板面。

優選地，所述彎剪板的局部可相對所述側面約束部件進行橫向屈服位移。

優選地，所述彎剪板與兩個所述側面約束部件通過一第一螺栓連接，所述第一螺栓設置於所述彎剪板的中心。

優選地，位於所述彎剪板前後兩側的兩個所述側面約束部件的橫向兩端均穿設有作為所述固定件的第二螺栓，夾緊兩個所述側面約束部件。

優選地，所述彎剪板為I型鋼板，其橫向兩端均設有一凹入部。

優選地，所述第二螺栓對應穿設於所述彎剪板的凹入部。

優選地，所述側面約束部件與所述第一連接板和所述第二連接板之間間隔設置。

優選地，所述側面約束部件與所述第一連接板之間的間距為10～20mm；所述側面約束部件與所述第二連接板之間的間距為10～20mm。

優選地，所述金屬彎剪型阻尼器還包括輕質材料，所述輕質材料設置於所述側面約束部件與所述第一連接板之間以及所述側面約束部件與所述第二連接板之間。

優選地，所述側面約束部件為槽鋼混凝土板或者鋼箱。

優選地，所述金屬彎剪型阻尼器還包括無粘結材料，所述無粘結材料設置於所述側面約束部件與所述彎剪板之間，所述無粘結材料的摩擦係數為0.01～0.1。

相比於現有技術，本發明實施例提供的金屬彎剪型阻尼器至少具有如下有益效果：

1)通過金屬彎剪板的橫向兩端不設置翼緣，可避免在金屬彎剪板上開設長圓孔，降低開圓孔對金屬彎剪型阻尼器的性能產生的不利影響， 從而改善金屬彎剪型阻尼器的性能和穩定性；

2)通過在側面約束部件的橫向兩端設置螺栓對彎剪板前後兩側的側面約束部件進行連接，有效地夾緊了兩側的側面約束部件；

3)側面約束部件採用槽鋼混凝土板或者鋼箱等，相對於直接焊接加勁肋來說，更為有效地提高了金屬彎剪板的剛度和屈曲承載力，且抑制金屬彎剪型阻尼器的面外屈曲。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特徵、目的和優點將會變得更明顯：

圖1為現有技術的金屬剪切型阻尼器的主視圖；

圖2a為本發明的金屬彎剪型阻尼器的主視圖；

圖2b為本發明的金屬彎剪型阻尼器的彎剪板的主視圖；

圖2c為本發明的金屬彎剪型阻尼器的側面約束部件的主視圖；

圖3為圖2a中A-A處的縱截面結構示意圖；以及

圖4為圖2a中B-B處的橫截面結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明的技術內容進行進一步地說明。本文中定義的「縱向」為金屬彎剪型阻尼器的長度方向(前後方向)，也即圖示中的Y軸方向；「橫向」為金屬彎剪型阻尼器的寬度方向(左右方向)，也即圖示中的X軸方向；「豎直」為金屬彎剪型阻尼器的高度方向(上下方向)，也即圖示中的Z軸方向。

本發明中的上方/上、下方/下、豎直、水平等對方向或位置的描述是以附圖為例進行的說明，但根據需要也可以做出改變，所做改變均包含在本發明保護範圍內。此外，術語第一、第二等僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。

請參見圖2a至圖4，其分別示出了本發明的金屬彎剪型阻尼器的主視圖、金屬彎剪型阻尼器的彎剪板的主視圖、金屬彎剪型阻尼器的側面 約束部件的主視圖、金屬彎剪型阻尼器的縱截面結構示意圖以及橫截面結構示意圖。在本發明的優選實施例中，金屬彎剪型阻尼器主要包括：第一連接板1、第二連接板2、彎剪板3以及兩個側面約束部件6和6』。

第二連接板2相對第一連接板1沿豎直方向間隔設置。在圖2a所示實施例中，第一連接板1位於第二連接板2的正上方。優選地，第一連接板1和第二連接板2均為鋼板，第一連接板1和第二連接板2的橫截面均為矩形，且第一連接板1與第二連接板2的橫截面面積相等。第一連接板1與第二連接板2相互平行。

彎剪板3連接於第一連接板1和第二連接板2之間。優選地，彎剪板3與第一連接板1以及第二連接板2相垂直。彎剪板3與第一連接板1和第二連接板2之間通過角焊縫的方式相連接。

彎剪板3由低屈服點鋼LY100、低屈服點鋼LY160、低屈服點鋼LY225或低碳鋼Q235等材料中的任一種製成。彎剪板3可以是一塊矩形鋼板，也可以是一塊中心開豎縫的鋼板，或者是一塊I型鋼板。在圖2a至圖2c所示的實施例中，彎剪板3為I型鋼板，其橫向(沿X軸方向)的兩端均設有一凹入部31，圖2a中虛線所示的位置即為凹入部31。同時也可參見圖2b，彎剪板3的凹入部31能夠使金屬彎剪型阻尼器的抗彎性能更好。

彎剪板3的沿X軸方向的寬度以及沿Y軸方向的厚度需要根據實際設計公式，由設計需求決定。優選地，彎剪板3的寬度為，厚度為20mm。進一步地，本發明的金屬彎剪型阻尼器由於不設置翼緣，因此，金屬彎剪型阻尼器的彎曲變形比例相對與現有技術中的金屬剪切型阻尼器大。對於屈服位移需求較小的情況，本發明的金屬彎剪型阻尼器可通過增大彎剪板3寬度的方法來滿足需求。

如圖3所示，兩個側面約束部件6和6』分別設置於彎剪板3的前後兩側，將彎剪板3夾於中間。側面約束部件6和側面約束部件6』的結構相同，並沿彎剪板3前後對稱設置。側面約束部件6和6』優選地為槽鋼混凝土板或者鋼箱。所述槽鋼混凝土板由混凝土、內埋槽鋼或者角鋼等型鋼加勁肋構成。鋼箱由外部箱體和內部加勁肋構成，內部加勁肋可以為任意布置，只需滿足抗彎剛度要求，使金屬彎剪型阻尼器不發生面外 屈曲即可。本領域技術人員理解，側面約束部件6和6』採用槽鋼混凝土板或者鋼箱，相對於現有技術中的金屬剪切型阻尼器直接焊接加勁肋作為約束部件來說，能夠更為有效地提高彎剪板3的剛度和屈曲承載力，以及抑制金屬彎剪型阻尼器發生面外(沿Y軸方向)屈曲。

如圖2a和圖3所示，側面約束部件6和6』與第一連接板1和第二連接板2之間間隔設置。且優選地，側面約束部件6和6』與第一連接板1之間的間距為10～20mm；側面約束部件6和6』與第二連接板2之間的間距為10～20mm。側面約束部件6和6』與第一連接板1和第二連接板2之間間隔設置可使側面約束部件6和6』不參與金屬彎剪型阻尼器的豎直方向的抗壓受力過程，使其受力形式和作用更明確，避免其因金屬彎剪型阻尼器豎直方向的力而過早破壞。

在圖2a所示的優選實施例中，金屬彎剪型阻尼器還包括輕質材料4，輕質材料4設置於側面約束部件6和6』與第一連接板1之間以及側面約束部件6和6』與第二連接板2之間，用於填滿第一連接板1和第二連接板2與側面約束部件6和6』之間的空隙，防止側面約束部件6和6』因所述空隙出現轉動，而頂到第一連接板1和第二連接板2。輕質材料4優選地採用塑料泡沫或者性能類似的其它材料。

側面約束部件6和6』與彎剪板3相連接，且彎剪板3的局部可相對側面約束部件6和6』進行橫向屈服位移(沿X軸方向)。具體來說，在本發明的金屬剪切型阻尼器使用過程中，當建築結構因地震等原因，產生層間位移時，彎剪板3豎直方向(沿Z軸方向)的上下兩端將沿其寬度方向(沿X軸方向)產生屈服位移，可以理解的是，由於第一連接板1和第二連接板2與建築結構連接，因此，彎剪板3越靠近上下兩端的部分屈服位移越大。為了側面約束部件6和6』不參與金屬彎剪型阻尼器的橫向的抗拉受力過程，使其受力形式和作用更明確，避免其因金屬彎剪型阻尼器橫向的拉力而過早破壞，因此，本發明的金屬彎剪型阻尼器中採用彎剪板3與側面約束部件6和6』之間可相對進行橫向(沿X軸方向)屈服位移的方式實現。彎剪板3與側面約束部件6和6』之間僅通過一個第一螺栓7連接。

如圖2a和圖3所示，第一螺栓7優選地設置於彎剪板3的中心。第 一螺栓7為高強螺栓。本領域技術人員理解，由於第一螺栓7設置於彎剪板3的中心，而彎剪板3的中心並不發生屈服位移，因此，彎剪板3上可以僅在第一螺栓7的位置開設一個圓孔，同時，又因本發明的金屬剪切型阻尼器不設置翼緣，無需如現有技術中的金屬剪切型阻尼器在剪切板上開設多個長圓孔，所以，使本發明的金屬剪切型阻尼器避免了在彎剪板3開設多個長圓孔而對其性能造成不利影響，從而改善了金屬彎剪型阻尼器的性能和穩定性。

為了便於彎剪板3相對於側面約束部件6和6』進行橫向屈服位移，金屬彎剪型阻尼器還包括無粘結材料5。如圖3和圖4所示，無粘結材料5設置於側面約束部件6和6』與彎剪板3之間。無粘結材料5的摩擦係數較小，摩擦係數優選地為0.01～0.1。無粘結材料5可以由高強度無收縮混凝土或者高強度無收縮混合砂漿等材料製成。無粘結材料5的通過膠粘的方式貼附於彎剪板3的表面。

側面約束部件6和6』的橫向(沿X軸方向)兩端通過固定件相連接，將所述彎剪板夾緊於中間，所述固定件不穿過彎剪板3的板面。在圖2a所示的優選實施例中，所述固定件為第二螺栓8，位於彎剪板3前後兩側的兩個側面約束部件6和6』的橫向兩端均穿設有第二螺栓8，通過第二螺栓8將兩個側面約束部件6和6』的橫向兩端連接，同時，更有效地夾緊了彎剪板3前後兩側的側面約束部件6和6』，使側面約束部件6和6』更好地起到約束彎剪板3的作用。第二螺栓8優選地為高強螺栓。如圖2a所示，對於彎剪板3為I型鋼板的實施例中，第二螺栓8對應位於彎剪板3橫向兩端的凹入部31，避免第二螺栓8穿過彎剪板3而對彎剪板3的性能產生影響。

在圖2a所示的優選例中，兩個側面約束部件6和6』的橫向兩端均設有兩個第二螺栓8。本領域技術人員理解，在一些變化例中，第二螺栓8的數量是可以變化的，第二螺栓8的數量越多，則越有助於夾緊兩個側面約束部件6和6』，更有利於約束彎剪板3。這些變化例均可予以實現，在此不予贅述。

綜上所述，結合上述圖2a至圖4所示的實施例，本領域技術人員理解，本發明的金屬彎剪型阻尼器通過金屬彎剪板橫向兩端不設置翼緣， 可避免在金屬彎剪板上開設過多的孔，降低開孔對金屬彎剪型阻尼器的性能產生的不利影響，從而改善金屬彎剪型阻尼器的性能和穩定性；通過在側面約束部件的橫向兩端設置緊固件，對彎剪板前後兩側的側面約束部件進行連接，有效地夾緊了兩側的側面約束部件；側面約束部件採用槽鋼混凝土板或者鋼箱等，相對於直接焊接加勁肋來說，更為有效地提高了金屬彎剪板的剛度和屈曲承載力，且抑制金屬彎剪型阻尼器的面外屈曲。並且其適用範圍廣，適用於所有金屬剪切型阻尼適用的情況，同時其具有改善現有金屬剪切型阻尼器滯回性能、使力學模型更清晰、阻尼器的性能更穩定等優勢及特點，具有很好的推廣和應用前景。

雖然本發明已以優選實施例揭示如上，然而其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域的技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作各種的更動與修改。因此，本發明的保護範圍當視權利要求書所界定的範圍為準。