分階段屈服型軟鋼阻尼器的製作方法

2023-10-20 01:51:12

本實用新型屬於土木工程抗震與減震領域，尤其涉及結構減震控制系統中的金屬耗能阻尼器，具體是一種可以用於剪力牆牆角、柱腳的分階段屈服型軟鋼阻尼器。

背景技術：

金屬耗能阻尼器是利用金屬不同形式的塑性滯回變形來消耗能量。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，因而被用來製造不同類型和構造的耗能減震器。從受力形式上可分為軸向屈服型、剪切屈服型、彎曲屈服型和扭轉屈服型阻尼器。已形成產品的代表性：X型和三角形耗能器、扭轉梁耗能器、彎曲梁耗能器、U型鋼板耗能器、鋼棒耗能器、圓環耗能器、雙圓環耗能器、加勁圓環耗能器等。相比於其粘彈型、摩擦型、致滯液體型等其他類型阻尼器，金屬阻尼器易加工、滯回性能穩定、易於更換、造價及維護費用低廉，因此廣泛應用於工程結構的抗震加固和修復領域。

目前已知的金屬耗能阻尼器大多結構形狀單一，地震力較小、未達到阻尼器屈服應力時，阻尼器雖有位移，卻仍在彈性狀態下，地震能量由主體結構耗散，造成結構損傷，阻尼器未起到應有作用。大震下，所受應力略大於屈服應力時便整體進入塑性耗能狀態，震害後須全部更換，經濟性較差。而地震一般伴隨著主震、餘震或群震的地震序列，而餘震大多緊隨主震之後不久發生，且餘震震級往往較大，延續時間長，故研發新型分階段耗能阻尼器成為當務之急。

技術實現要素：

為解決現有技術中存在的問題，本實用新型的目的在於提供分階段屈服型軟鋼阻尼器，該阻尼器能夠分階段消能減震，克服了傳統阻尼器減震水準單一的缺點。

分階段屈服型軟鋼阻尼器，包括若干個內層弧形軟鋼耗能鋼片和若干個外層弧形軟鋼耗能鋼片，內層弧形軟鋼耗能鋼片的上下兩端分別連接在內部鋼片上連接板和內部鋼片下連接板上，外層弧形軟鋼耗能鋼片的上下兩端分別連接在外部鋼片上連接板和外部鋼片下連接板上；

內層弧形軟鋼耗能鋼片、內部鋼片上連接板和內部鋼片下連接板連接為整體並設置在由外層弧形軟鋼耗能鋼片、外部鋼片上連接板和外部鋼片下連接板所圍成的腔體內；

外部鋼片上連接板的下部與內部鋼片上連接板的上部之間，以及外部鋼片下連接板的上部與內部鋼片下連接板的下部之間均設有用於傳力的彈簧；

外部鋼片上連接板、外部鋼片下連接板、內部鋼片上連接板、內部鋼片下連接板和彈簧同軸設置；內層弧形軟鋼耗能鋼片和外層弧形軟鋼耗能鋼片的頂部向外設置；

內層弧形軟鋼耗能鋼片和外層弧形軟鋼耗能鋼片分別沿內部鋼片上連接板和外部鋼片上連接板的周向設置。

所述外部鋼片上連接板的上部和外部鋼片下連接板的下部分別連接有上底座和下底座，並且通過鍵槽和卡件結構可拆卸連接。

所述鍵槽和卡件結構為包括卡件和與卡件相適配的卡槽，外部鋼片上連接板的上部和外部鋼片下連接板的下部均設置有卡件，上底座的下部和下底座的上部均設置有卡槽，卡槽橫穿上底座或下底座。

所述上底座與外部鋼片上連接板以及下底座與外部鋼片下連接板之間的鍵槽和卡件結構處設有橫穿鍵槽和卡件結構的插銷，插銷用於分別對上底座與外部鋼片上連接板以及下底座與外部鋼片下連接板之間的限位固定。

所述外部鋼片上連接板、外部鋼片下連接板、內部鋼片上連接板和內部鋼片下連接板均為一端直徑大，另一端直徑較小的階梯圓柱形結構，外層弧形軟鋼耗能鋼片的兩端分別與外部鋼片上連接板和外部鋼片下連接板上的小徑段連接並與大徑段的端面相抵，內層弧形軟鋼耗能鋼片的兩端分別與內部鋼片上連接板和內部鋼片下連接板上的小徑段連接並與大徑段的端面相抵。

所述外部鋼片上連接板的下部的中心位置和外部鋼片下連接板上部的中心位置均開設有用於容納彈簧端部的沉槽。

所述的外層弧形軟鋼耗能鋼片、外部鋼片上連接板和外部鋼片下連接板為焊接的一體結構，內層弧形軟鋼耗能鋼片、內部鋼片上連接板和內部鋼片下連接板焊接的一體結構，外部鋼片上連接板的下部和內部鋼片上連接板的上部分別與彈簧兩端焊接，外部鋼片下連接板的上部和內部鋼片下連接板的下部分別與彈簧兩端焊接。

本實用新型具有如下有益效果：

本實用新型的內層弧形軟鋼耗能鋼片的上下兩端分別連接在內部鋼片上連接板和內部鋼片下連接板上，外層弧形軟鋼耗能鋼片的上下兩端分別連接在外部鋼片上連接板和外部鋼片下連接板上，內層弧形軟鋼耗能鋼片、內部鋼片上連接板和內部鋼片下連接板連接為整體並設置在由外層弧形軟鋼耗能鋼片、外部鋼片上連接板和外部鋼片下連接板所圍成的腔體內，形成本實用新型的分階段屈服型軟鋼阻尼器的內外兩層弧形軟鋼耗能鋼片的設計；

通過在外部鋼片上連接板的下部與內部鋼片上連接板的上部之間，以及外部鋼片下連接板的上部與內部鋼片下連接板的下部之間均設置用於傳力的彈簧，使得內外兩層弧形軟鋼耗能鋼片能夠通過上下兩個彈簧進行傳力，進而實現了阻尼器的分階段消能減震的目標，克服了傳統阻尼器減震水準單一的缺點；

通過調整內層弧形軟鋼耗能鋼片以及外層弧形軟鋼耗能鋼片的數量、寬度以及厚度能夠製造出不同初始剛度和耗能能力的阻尼器。

進一步的，本實用新型在外部鋼片上連接板的上部和外部鋼片下連接板的下部分別通過鍵槽和卡件結構可拆卸連接上底座和下底座，便於在震後重新更換阻尼器，在震後，將外層弧形軟鋼耗能鋼片、外部鋼片上連接板、外部鋼片下連接板、內層弧形軟鋼耗能鋼片、內部鋼片上連接板、內部鋼片下連接板和彈簧作為整體結構一起從上底座與下底座之間拆除，將上底座與下底座保留在原來的安裝處，只需要將新的上述整體結構安裝在上底座與下底座之間即可，因此，本實用新型的阻尼器易安裝更換、對建築功能和外觀影響較小。

進一步的，本實用新型在上底座與外部鋼片上連接板以及下底座與外部鋼片下連接板之間的鍵槽和卡件結構處設置橫穿鍵槽和卡件結構的插銷，插銷能夠用來分別對上底座與外部鋼片上連接板以及下底座與外部鋼片下連接板之間的限位固定，實現對阻尼器的固定安裝。

進一步的，本實用新型的阻尼器的外部鋼片上連接板、外部鋼片下連接板、內部鋼片上連接板和內部鋼片下連接板均為一端直徑大，另一端直徑較小的階梯圓柱形結構，外層弧形軟鋼耗能鋼片的兩端分別與外部鋼片上連接板和外部鋼片下連接板上的小徑段連接並與大徑段的端面相抵，內層弧形軟鋼耗能鋼片的兩端分別與內部鋼片上連接板和內部鋼片下連接板上的小徑段連接並與大徑段的端面相抵，由於本實用新型的阻尼器是用來承受壓力的，因此將上、下連接板設置為階梯圓柱形結構，使得鋼片的端部與上、下連接板連接可靠，而且在受力過程中不易造成連接失效，使得本實用新型的阻尼器結構穩定，耐久性好。

進一步的，本實用新型的阻尼器在外部鋼片上連接板的下部的中心位置和外部鋼片下連接板上部的中心位置均開設有用於容納彈簧端部的沉槽，通過開設沉槽既能夠保證彈簧穩定的安裝，還能夠保證外部鋼片上連接板、外部鋼片下連接板、內部鋼片上連接板、內部鋼片下連接板和彈簧之間的同軸度，進而保證了彈簧的傳力效果。

在剪力牆牆角、柱腳等易破壞的區域設置本實用新型，引導地震能量集中於本實用新型的阻尼器上，可以有效保護主體結構免遭破壞，震後對阻尼器進行更換，從而可以快速恢復結構的功能，可以作為耗能減震構件解決建築結構在地震作用下的安全性問題，具有構造簡單，耐久性好、易安裝更換、對建築功能和外觀影響較小的特點。

【附圖說明】

圖1為本實用新型的結構示意圖；

圖2為本實用新型的第一剖面圖；

圖3為本實用新型的第二剖面圖；

圖4為本實用新型的主視圖；

圖5為本實用新型的側視圖；

圖6為本實用新型的俯視圖；

圖7本實用新型在第一種情況中的使用時的結構示意圖；

圖8為本實用新型在另一種情況中的使用時的結構示意圖。

其中，1-上底座，1-1-下底座，1-2-卡槽，2-插銷，3-外部鋼片上連接板，3-1-卡件，3-2-外部鋼片下連接板，3-3-沉槽，4-彈簧，5-內部鋼片上連接板，5-1-內部鋼片下連接板，6為外層弧形軟鋼耗能鋼片，7為內層弧形軟鋼耗能鋼片，8-剪力牆，9-阻尼器。

【具體實施方式】

下面結合附圖來對本實用新型做進一步的說明。

如圖1至圖6所示，本實用新型的分階段屈服型軟鋼阻尼器，包括若干個內層弧形軟鋼耗能鋼片7和若干個外層弧形軟鋼耗能鋼片6，內層弧形軟鋼耗能鋼片7的上下兩端分別連接在內部鋼片上連接板5和內部鋼片下連接板5-1上，外層弧形軟鋼耗能鋼片6的上下兩端分別連接在外部鋼片上連接板3和外部鋼片下連接板3-2上；

內層弧形軟鋼耗能鋼片7、內部鋼片上連接板5和內部鋼片下連接板5-1連接為整體並設置在由外層弧形軟鋼耗能鋼片6、外部鋼片上連接板3和外部鋼片下連接板3-2所圍成的腔體內；

外部鋼片上連接板3的下部與內部鋼片上連接板5的上部之間，以及外部鋼片下連接板3-2的上部與內部鋼片下連接板5-1的下部之間均設有用於傳力的彈簧4；

外部鋼片上連接板3、外部鋼片下連接板3-2、內部鋼片上連接板5、內部鋼片下連接板5-1和彈簧4同軸設置；內層弧形軟鋼耗能鋼片7和外層弧形軟鋼耗能鋼片6的頂部向外設置；

內層弧形軟鋼耗能鋼片7和外層弧形軟鋼耗能鋼片6分別沿內部鋼片上連接板5和外部鋼片上連接板3的周向設置，在設置內層弧形軟鋼耗能鋼片7和外層弧形軟鋼耗能鋼片6時，各內層弧形軟鋼耗能鋼片7沿周向的間距以及各外層弧形軟鋼耗能鋼片6沿周向的間距需要根據阻尼器安裝位置的受力情況而定。

如圖2和3所示，外部鋼片上連接板3的下部的中心位置和外部鋼片下連接板3-2上部的中心位置均開設有用於容納彈簧端部的沉槽3-3，通過開設沉槽既能夠保證彈簧穩定的安裝，還能夠保證外部鋼片上連接板、外部鋼片下連接板、內部鋼片上連接板、內部鋼片下連接板和彈簧之間的同軸度，進而保證了彈簧的傳力效果。

外層弧形軟鋼耗能鋼片6、外部鋼片上連接板3和外部鋼片下連接板3-2為焊接的一體結構，內層弧形軟鋼耗能鋼片7、內部鋼片上連接板5和內部鋼片下連接板5-1焊接的一體結構，外部鋼片上連接板3的下部和內部鋼片上連接板5的上部分別與彈簧兩端焊接，外部鋼片下連接板3-2的上部和內部鋼片下連接板5-1的下部分別與彈簧兩端焊接。

如圖1-5所示，在外部鋼片上連接板3的上部和外部鋼片下連接板3-2的下部分別連接有上底座1和下底座1-1，並且通過鍵槽和卡件結構可拆卸連接；

該鍵槽和卡件結構為包括卡件3-1和與卡件3-1相適配的卡槽1-2，外部鋼片上連接板3的上部和外部鋼片下連接板3-2的下部均設置有卡件3-1，上底座1的下部和下底座1-1的上部均設置有卡槽1-2，卡槽1-2橫穿上底座1或下底座1-1，上下設置的卡件之間以及卡槽之間均相互平行；

在上底座1與外部鋼片上連接板3以及下底座1-1與外部鋼片下連接板3-2之間的鍵槽和卡件結構處設有橫穿鍵槽和卡件結構的插銷2，插銷2橫穿卡槽以及卡件，能夠分別對上底座1與外部鋼片上連接板3以及下底座1-1與外部鋼片下連接板3-2之間進行限位固定。

如圖1-5所示，外部鋼片上連接板3、外部鋼片下連接板3-2、內部鋼片上連接板5和內部鋼片下連接板5-1均為一端直徑大，另一端直徑較小的階梯圓柱形結構，外層弧形軟鋼耗能鋼片6的兩端分別與外部鋼片上連接板3和外部鋼片下連接板3-2上的小徑段連接並與大徑段的端面相抵，內層弧形軟鋼耗能鋼片7的兩端分別與內部鋼片上連接板5和內部鋼片下連接板5-1上的小徑段連接並與大徑段的端面相抵。

如圖7和圖8所示，通過在剪力牆牆角、柱腳等易破壞的區域設置本實用新型的阻尼器9，引導地震能量集中於本實用新型的阻尼器，可以有效保護主體結構免遭破壞，震後對更換部件進行更換，從而可以快速恢復結構的功能，可以作為耗能減震構件解決建築結構在地震作用下的安全性問題。

本實用新型採用內外兩層弧形軟鋼耗能鋼片的設計，實現了阻尼器分階段消能減震的目標，並具有構造簡單，耐久性好、易安裝更換、對建築功能和外觀影響較小的特點。