剪切型開孔軟鋼建築結構抗震阻尼器的製作方法
2023-05-04 13:20:16
專利名稱：剪切型開孔軟鋼建築結構抗震阻尼器的製作方法
技術領域：
本發明涉及建築工程的技術，特別是涉及一種剪切型開孔軟鋼建築結構抗震阻尼器的技術。
背景技術：
隨著我國城市化進程的迅猛發展，伴隨著日益多樣化的使用要求，大量複雜體型高層及超高層建築結構不斷湧現，這對抗震設計帶來了新的巨大挑戰——建築結構除了需要能夠滿足承載力計算要求，還要能夠實現性能化的設計目標。在這種情況下，按傳統的結構布置形式，梁、柱等構件的設計截面必須很大，但是這樣會導致結構自重也即地震反應增大；此外還有一個重要的矛盾在於，傳統結構經歷地震衝擊後，即使沒有發生整體倒塌，對梁、柱等構件的修復代價往往也會很高，並會對建築結構的正常使用帶來影響。
發明內容
針對上述現有技術中存在的缺陷，本發明所要解決的技術問題是提供一種能有效消耗地震能量，且造價低，同時便於修復更換的剪切型開孔軟鋼建築結構抗震阻尼器。為了解決上述技術問題，本發明所提供的一種剪切型開孔軟鋼建築結構抗震阻尼器，其特徵在於包括一塊板面開有通孔的開孔矩形低屈服點軟鋼板、兩塊側部加勁鋼肋板和兩塊節點板；所述兩塊側部加勁鋼肋板分別焊固於低屈服點軟鋼板的左右邊沿；所述兩塊節點板分別焊固於低屈服點軟鋼板的上下邊沿；而且低屈服點軟鋼板的板面與各側部加勁鋼肋板的板面、各節點板的板面均垂直。進一步的，所述低屈服點軟鋼板的屈服強度小於等於235MPa，其延伸率大於40%。進一步的，所述低屈服點軟鋼板的上下邊沿之間的間距與其左右邊沿之間的間距之比為0. 5 2。進一步的，所述低屈服點軟鋼板的板面開有一個通孔，該通孔位於低屈服點軟鋼板的板面中部。進一步的，開設於低屈服點軟鋼板板面的通孔呈橢圓形，其短軸平行於低屈服點軟鋼板的短邊，且其短軸的長度小於等於低屈服點軟鋼板短邊長度的0. 7倍。進一步的，開設於低屈服點軟鋼板板面的通孔呈圓形，其直徑小於等於低屈服點軟鋼板短邊長度的0.7倍。進一步的，開設於低屈服點軟鋼板板面的通孔呈跑道形，其上下孔邊為外凸的弧邊，其左右孔邊為直邊，其左右孔邊之間的間距小於等於低屈服點軟鋼板短邊長度的0. 7倍。進一步的，所述低屈服點軟鋼板的板面從左至右均分成至少兩塊子板，每塊子板的板面中部均開有一個通孔，每兩塊相鄰的子板之間均焊有一塊豎向加勁鋼肋板，所述豎向加勁鋼肋板的板面平行於低屈服點軟鋼板的左右邊沿且垂直於低屈服點軟鋼板的板面。進一步的，所述低屈服點軟鋼板的板面從上至下均分成至少兩塊子板，每塊子板的板面中部均開有一個通孔，每兩塊相鄰的子板之間均焊有一塊水平加勁鋼肋板，所述水平加勁鋼肋板的板面平行於低屈服點軟鋼板的上下邊沿且垂直於低屈服點軟鋼板的板面。進一步的，所述低屈服點軟鋼板的板面均分成至少兩行兩列的子板矩陣，每塊子板的板面中部均開有一個通孔，每兩列相鄰的子板之間均焊有一塊豎向加勁鋼肋板，每兩行相鄰的子板之間均焊有一塊水平加勁鋼肋板，所述豎向加勁鋼肋板的板面平行於低屈服點軟鋼板的左右邊沿且垂直於低屈服點軟鋼板的板面，所述水平加勁鋼肋板的板面平行於低屈服點軟鋼板的上下邊沿且垂直於低屈服點軟鋼板的板面。本發明提供的剪切型開孔軟鋼建築結構抗震阻尼器，將上、下節點板分別與建築結構的梁板構件及鋼支撐連接後，能與主體結構共同工作，有效消耗地震能量，且造價低廉。在小震階段(即彈性階段)，低屈服點軟鋼板可以增大結構側向剛度，減小層間位移；在大震階段(即彈塑性階段)，低屈服點軟鋼板的滯回變形可以消耗地震能量，從而保護結構的主體構件；通過開孔，可以大幅提高軟鋼板的變形能力、優化應力分布，避免形成貫穿的 X形交叉裂縫，從而全面地改善其滯回耗能性能。而且地震後便於修復更換，其修復及更換的經濟代價也較小，基本不對建築結構的後續正常使用帶來影響。
圖1是本發明第一實施例的剪切型開孔軟鋼建築結構抗震阻尼器的主視圖； 圖2是本發明第二實施例的剪切型開孔軟鋼建築結構抗震阻尼器的主視圖3是本發明第三實施例的剪切型開孔軟鋼建築結構抗震阻尼器的主視圖； 圖4是本發明第四實施例的剪切型開孔軟鋼建築結構抗震阻尼器的主視圖； 圖5是本發明第五實施例的剪切型開孔軟鋼建築結構抗震阻尼器的主視圖； 圖6是本發明第六實施例的剪切型開孔軟鋼建築結構抗震阻尼器的主視圖。
具體實施例方式以下結合
對本發明的實施例作進一步詳細描述，但本實施例並不用於限制本發明，凡是採用本發明的相似結構及其相似變化，均應列入本發明的保護範圍。如圖1所示，本發明第一實施例所提供的一種剪切型開孔軟鋼建築結構抗震阻尼器，其特徵在於包括一塊板面開有通孔的開孔矩形低屈服點軟鋼板11、兩塊側部加勁鋼肋板12和兩塊節點板13 ；所述兩塊側部加勁鋼肋板12分別焊固於低屈服點軟鋼板11的左右邊沿；所述兩塊節點板13分別焊固於低屈服點軟鋼板11的上下邊沿；而且低屈服點軟鋼板11的板面與各側部加勁鋼肋板12的板面、各節點板13的板面均垂直。所述低屈服點軟鋼板11的屈服強度小於等於235MPa，其延伸率大於40% ； 所述低屈服點軟鋼板11的上下邊沿之間的間距與其左右邊沿之間的間距之比為
0. 5 2 ；
所述低屈服點軟鋼板11的板面開有一個橢圓形通孔14，該通孔位於低屈服點軟鋼板 11的板面中部，其短軸平行於低屈服點軟鋼板11的短邊，且其短軸的長度小於等於低屈服點軟鋼板短邊長度的0. 7倍。如圖2所示，本發明第二實施例所提供的一種剪切型開孔軟鋼建築結構抗震阻尼器，其特徵在於包括一塊板面開有通孔的開孔矩形低屈服點軟鋼板21、兩塊側部加勁鋼肋板22和兩塊節點板23 ；所述兩塊側部加勁鋼肋板22分別焊固於低屈服點軟鋼板21的左右邊沿；所述兩塊節點板23分別焊固於低屈服點軟鋼板21的上下邊沿；而且低屈服點軟鋼板21的板面與各側部加勁鋼肋板22的板面、各節點板23的板面均垂直。所述低屈服點軟鋼板21的屈服強度小於等於235MPa，其延伸率大於40% ； 所述低屈服點軟鋼板21的上下邊沿之間的間距與其左右邊沿之間的間距之比為
0. 5 2 ；
所述低屈服點軟鋼板21的板面開有一個圓形通孔M，該通孔位於低屈服點軟鋼板21 的板面中部，其直徑小於等於低屈服點軟鋼板短邊長度的0. 7倍。如圖3所示，本發明第三實施例所提供的一種剪切型開孔軟鋼建築結構抗震阻尼器，其特徵在於包括一塊板面開有通孔的開孔矩形低屈服點軟鋼板31、兩塊側部加勁鋼肋板32和兩塊節點板33 ；所述兩塊側部加勁鋼肋板32分別焊固於低屈服點軟鋼板31的左右邊沿；所述兩塊節點板33分別焊固於低屈服點軟鋼板31的上下邊沿；而且低屈服點軟鋼板31的板面與各側部加勁鋼肋板32的板面、各節點板33的板面均垂直。所述低屈服點軟鋼板31的屈服強度小於等於235MPa，其延伸率大於40% ； 所述低屈服點軟鋼板31的上下邊沿之間的間距與其左右邊沿之間的間距之比為
0. 5 2 ；
所述低屈服點軟鋼板31的板面開有一個跑道形通孔34，該通孔位於低屈服點軟鋼板 31的板面中部，其上下孔邊為外凸的弧邊，其左右孔邊為直邊，其左右孔邊之間的間距小於等於低屈服點軟鋼板短邊長度的0. 7倍。如圖4所示，本發明第四實施例所提供的一種剪切型開孔軟鋼建築結構抗震阻尼器，其特徵在於包括一塊板面開有通孔的開孔矩形低屈服點軟鋼板41、兩塊側部加勁鋼肋板42和兩塊節點板43 ；所述兩塊側部加勁鋼肋板42分別焊固於低屈服點軟鋼板41的左右邊沿；所述兩塊節點板43分別焊固於低屈服點軟鋼板41的上下邊沿；而且低屈服點軟鋼板41的板面與各側部加勁鋼肋板42的板面、各節點板43的板面均垂直。所述低屈服點軟鋼板41的板面從左至右均分成至少兩塊子板(本實施例中分成兩塊子板)，每兩塊相鄰的子板之間均焊有一塊豎向加勁鋼肋板46，所述豎向加勁鋼肋板46 的板面平行於低屈服點軟鋼板41的左右邊沿且垂直於低屈服點軟鋼板41的板面；
所述低屈服點軟鋼板41的屈服強度小於等於235MPa，其延伸率大於40% ； 所述低屈服點軟鋼板41的上下邊沿之間的間距與其左右邊沿之間的間距之比為 0. 5 2 ；
每塊子板的板面中部均開有一個跑道形通孔44，所述跑道形通孔44的上下孔邊為外凸的弧邊，左右孔邊為直邊，其左右孔邊之間的間距小於等於子板短邊長度的0. 7倍。本發明第四實施例中，每塊子板的板面中部開設的通孔也可以是橢圓形或圓形的。如圖5所示，本發明第五實施例所提供的一種剪切型開孔軟鋼建築結構抗震阻尼器，其特徵在於包括一塊板面開有通孔的開孔矩形低屈服點軟鋼板51、兩塊側部加勁鋼肋板52和兩塊節點板53 ；所述兩塊側部加勁鋼肋板52分別焊固於低屈服點軟鋼板51的左右邊沿；所述兩塊節點板53分別焊固於低屈服點軟鋼板51的上下邊沿；而且低屈服點軟鋼板51的板面與各側部加勁鋼肋板52的板面、各節點板53的板面均垂直。
5
所述低屈服點軟鋼板51的板面從上至下均分成至少兩塊子板(本實施例中分成兩塊子板)，每兩塊相鄰的子板之間均焊有一塊水平加勁鋼肋板陽，所述水平加勁鋼肋板陽的板面平行於低屈服點軟鋼板51的上下邊沿且垂直於低屈服點軟鋼板51的板面。所述低屈服點軟鋼板51的屈服強度小於等於235MPa，其延伸率大於40% ； 所述低屈服點軟鋼板51的上下邊沿之間的間距與其左右邊沿之間的間距之比為
0. 5 2 ；
每塊子板的板面中部均開有一個橢圓形通孔M，所述橢圓形通孔M的短軸平行於子板的短邊，且其短軸的長度小於等於子板短邊長度的0. 7倍。本發明第五實施例中，每塊子板的板面中部開設的通孔也可以是圓形或跑道形的。如圖6所示，本發明第六實施例所提供的一種剪切型開孔軟鋼建築結構抗震阻尼器，其特徵在於包括一塊板面開有通孔的開孔矩形低屈服點軟鋼板61、兩塊側部加勁鋼肋板62和兩塊節點板63 ；所述兩塊側部加勁鋼肋板62分別焊固於低屈服點軟鋼板61的左右邊沿；所述兩塊節點板63分別焊固於低屈服點軟鋼板61的上下邊沿；而且低屈服點軟鋼板61的板面與各側部加勁鋼肋板62的板面、各節點板63的板面均垂直。所述低屈服點軟鋼板61的板面均分成至少兩行兩列的子板矩陣(本實施例中分成四塊)，每兩列相鄰的子板之間均焊有一塊豎向加勁鋼肋板66，每兩行相鄰的子板之間均焊有一塊水平加勁鋼肋板65，所述豎向加勁鋼肋板66的板面平行於低屈服點軟鋼板61的左右邊沿且垂直於低屈服點軟鋼板61的板面，所述水平加勁鋼肋板65的板面平行於低屈服點軟鋼板61的上下邊沿且垂直於低屈服點軟鋼板61的板面；
所述低屈服點軟鋼板61的屈服強度小於等於235MPa，其延伸率大於40% ； 所述低屈服點軟鋼板61的上下邊沿之間的間距與其左右邊沿之間的間距之比為 0. 5 2 ；
每塊子板的板面中部均開有一個橢圓形通孔64，所述橢圓形通孔64的短軸平行於子板的短邊，且其短軸的長度小於等於子板短邊長度的0. 7倍。本發明第六實施例中，每塊子板的板面中部開設的通孔也可以是圓形或跑道形的。本發明各實施例使用時，將下節點板與建築結構的鋼支撐連接形成耗能部件。將上節點板與建築結構的梁板構件連接，若建築結構為鋼結構，可採用焊接或螺栓連接；若建築結構為混凝土結構，則通過錨栓連接；本發明各實施例的抗震原理如下
在小震階段(即彈性階段)，開孔矩形低屈服點軟鋼板可以增大結構側向剛度，減小層間位移；在大震階段(即彈塑性階段)，開孔矩形低屈服點軟鋼板的滯回變形可以消耗地震能量，從而保護結構的主體構件。
權利要求
1.一種剪切型開孔軟鋼建築結構抗震阻尼器，其特徵在於包括一塊板面開有通孔的開孔矩形低屈服點軟鋼板、兩塊側部加勁鋼肋板和兩塊節點板；所述兩塊側部加勁鋼肋板分別焊固於低屈服點軟鋼板的左右邊沿；所述兩塊節點板分別焊固於低屈服點軟鋼板的上下邊沿；而且低屈服點軟鋼板的板面與各側部加勁鋼肋板的板面、各節點板的板面均垂直。
2.根據權利要求1所述的剪切型開孔軟鋼建築結構抗震阻尼器，其特徵在於所述低屈服點軟鋼板的屈服強度小於等於235MPa，其延伸率大於40%。
3.根據權利要求1所述的剪切型開孔軟鋼建築結構抗震阻尼器，其特徵在於所述低屈服點軟鋼板的上下邊沿之間的間距與其左右邊沿之間的間距之比為0. 5 2。
4.根據權利要求1所述的剪切型開孔軟鋼建築結構抗震阻尼器，其特徵在於所述低屈服點軟鋼板的板面開有一個通孔，該通孔位於低屈服點軟鋼板的板面中部。
5.根據權利要求4所述的剪切型開孔軟鋼建築結構抗震阻尼器，其特徵在於開設於低屈服點軟鋼板板面的通孔呈橢圓形，其短軸平行於低屈服點軟鋼板的短邊，且其短軸的長度小於等於低屈服點軟鋼板短邊長度的0. 7倍。
6.根據權利要求4所述的剪切型開孔軟鋼建築結構抗震阻尼器，其特徵在於開設於低屈服點軟鋼板板面的通孔呈圓形，其直徑小於等於低屈服點軟鋼板短邊長度的0. 7倍。
7.根據權利要求4所述的剪切型開孔軟鋼建築結構抗震阻尼器，其特徵在於開設於低屈服點軟鋼板板面的通孔呈跑道形，其上下孔邊為外凸的弧邊，其左右孔邊為直邊，其左右孔邊之間的間距小於等於低屈服點軟鋼板短邊長度的0. 7倍。
8.根據權利要求1所述的剪切型開孔軟鋼建築結構抗震阻尼器，其特徵在於所述低屈服點軟鋼板的板面從左至右均分成至少兩塊子板，每塊子板的板面中部均開有一個通孔，每兩塊相鄰的子板之間均焊有一塊豎向加勁鋼肋板，所述豎向加勁鋼肋板的板面平行於低屈服點軟鋼板的左右邊沿且垂直於低屈服點軟鋼板的板面。
9.根據權利要求1所述的剪切型開孔軟鋼建築結構抗震阻尼器，其特徵在於所述低屈服點軟鋼板的板面從上至下均分成至少兩塊子板，每塊子板的板面中部均開有一個通孔，每兩塊相鄰的子板之間均焊有一塊水平加勁鋼肋板，所述水平加勁鋼肋板的板面平行於低屈服點軟鋼板的上下邊沿且垂直於低屈服點軟鋼板的板面。
10.根據權利要求1所述的剪切型開孔軟鋼建築結構抗震阻尼器，其特徵在於所述低屈服點軟鋼板的板面均分成至少兩行兩列的子板矩陣，每塊子板的板面中部均開有一個通孔，每兩列相鄰的子板之間均焊有一塊豎向加勁鋼肋板，每兩行相鄰的子板之間均焊有一塊水平加勁鋼肋板，所述豎向加勁鋼肋板的板面平行於低屈服點軟鋼板的左右邊沿且垂直於低屈服點軟鋼板的板面，所述水平加勁鋼肋板的板面平行於低屈服點軟鋼板的上下邊沿且垂直於低屈服點軟鋼板的板面。
全文摘要
一種剪切型開孔軟鋼建築結構抗震阻尼器，涉及建築工程技術領域，所解決的是提高建築結構抗震性能、降低震後修復代價、保證建築結構在震後正常使用的技術問題。該阻尼器包括一塊板面開有通孔的開孔矩形低屈服點軟鋼板、兩塊側部加勁鋼肋板和兩塊節點板；所述兩塊側部加勁鋼肋板分別焊固於低屈服點軟鋼板的左右邊沿；所述兩塊節點板分別焊固於低屈服點軟鋼板的上下邊沿；而且低屈服點軟鋼板的板面與各側部加勁鋼肋板及各節點板的板面均垂直。本發明提供的阻尼器，能有效消耗地震能量，且造價低，同時便於修復更換。
文檔編號E04B1/98GK102251602SQ20111014065
公開日2011年11月23日 申請日期2011年5月30日 優先權日2011年5月30日
發明者吳周偲, 張卉, 徐啟明, 徐建設, 楊俊 , 楊曉婧, 梁小龍, 段旭傑, 王凱 申請人:上海建科結構新技術工程有限公司