專利名稱：編織式金屬阻尼器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種建筑構(gòu)件，屬于建筑結(jié)構(gòu)物抗震與減震技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的土木工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)是通過(guò)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的彈塑性變形來(lái)消耗地震能量，達(dá)到減輕地震作用的目的。但變形過(guò)大將會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞甚至結(jié)構(gòu)的倒塌，造成人員傷亡和生命財(cái)產(chǎn)損失等災(zāi)難性后果。耗能減震技術(shù)是通過(guò)在結(jié)構(gòu)中設(shè)置被動(dòng)耗能裝置，消耗本來(lái)由結(jié)構(gòu)構(gòu)件(如梁柱節(jié)點(diǎn))消耗的地震能量，大大減輕了結(jié)構(gòu)的變形和損傷。金屬屈服阻尼器就是采用屈服強(qiáng)度低金屬作為耗能原件而制成的阻尼器，其工作原理是當(dāng)結(jié)構(gòu)受到地震作用而晃動(dòng)時(shí)，建筑物產(chǎn)生層間相對(duì)位移，并驅(qū)動(dòng)安裝在層間的阻尼器耗能元件發(fā)生往復(fù)彈塑性變形，這樣耗能元件做功，從而將結(jié)構(gòu)晃動(dòng)這種機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能?？蚣芙Y(jié)構(gòu)以其建筑功能布置、延性良好得到廣泛應(yīng)用。其缺點(diǎn)是抗側(cè)剛度小，不適于高度較大的高層建筑和對(duì)側(cè)移控制要求較嚴(yán)的建筑。為此，很多研究者提出設(shè)置金屬屈 服阻尼器的方法，以提高框架結(jié)構(gòu)的抗震性能，但實(shí)際應(yīng)用中還存在一定的局限性和尚待解決的問(wèn)題。例如，在地震作用下，可能出現(xiàn)框架平面外的變形，過(guò)大的變形也可能造成阻尼器及其固定鋼架出平面的損壞。大多情況下，設(shè)計(jì)時(shí)忽略梁傳遞給阻尼器上的豎向力，而事實(shí)上不少阻尼器對(duì)梁的豎向支撐作用是不可以忽視的，這種支撐作用可能導(dǎo)致框架梁出現(xiàn)跨中負(fù)彎矩。這些不利因素改變了框架結(jié)構(gòu)的受力性能，增加了抗震設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。普通屈服金屬阻尼器的豎向剛度比較大，它們不太適合既有結(jié)構(gòu)的抗震加固，可能會(huì)導(dǎo)致框架梁跨中出現(xiàn)負(fù)彎矩；普通的屈服金屬阻尼器往往需要很大變形才能起作用，而對(duì)于剛度較大的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，這些裝置的耗能效果有限。從實(shí)踐中，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的金屬阻尼器的變形不夠理想，沒(méi)有最大程度的發(fā)揮阻尼器的耗能作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中金屬阻尼器的缺陷，提供一種編織式金屬阻尼器。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的而采用的技術(shù)方案是這樣的，一種編織式金屬阻尼器，包括若干橫向鋼板和縱向鋼條。η塊所述橫向鋼板和m條所述縱向鋼條交叉編織成網(wǎng)，使得所述縱向鋼條呈波浪狀彎曲。所述縱向鋼條的兩個(gè)彎曲面分別面對(duì)構(gòu)件I和構(gòu)件II，每塊所述橫向鋼板的兩端與所述構(gòu)件I連接，每塊所述縱向鋼條的兩端與所述構(gòu)件II連接。值得說(shuō)明的是本發(fā)明中，所述縱向鋼條可以采用屈服強(qiáng)度低的軟鋼，其初始變形進(jìn)入屈服狀態(tài)且未到達(dá)極限破壞狀態(tài)?？紤]到便于編織式阻尼器的加工，單個(gè)縱向鋼條可以采用多條較薄的軟鋼條沿著豎向疊加在一起的形式。所述橫向鋼板可以采用屈服強(qiáng)度較高的硬鋼，其截面形式可以采用魚腹?fàn)罱孛婊驇A角矩形截面。所述構(gòu)件I和構(gòu)件II為組成建筑物框架的兩個(gè)不同構(gòu)件。在實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)需要沿框架結(jié)構(gòu)的兩個(gè)主軸方向把該阻尼器布置在層間變形較大的位置。具體使用方法是阻尼器的橫向鋼板和縱向鋼條分別直接或間接地與框架結(jié)構(gòu)中的構(gòu)件I和構(gòu)件II連接。阻尼器中橫向鋼板和縱向鋼條編織式的構(gòu)造，使得縱向鋼條(軟鋼條)在初始時(shí)已進(jìn)入屈服狀態(tài)。一旦地震發(fā)生，結(jié)構(gòu)產(chǎn)生層間位移，使軟鋼條的形狀發(fā)生改變，從而耗能。這樣就減小了主體結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)，保護(hù)了主體結(jié)構(gòu)，達(dá)到減振目的。本發(fā)明安裝方便、便于更換，其耗能能力強(qiáng)，且傳力路徑簡(jiǎn)單明確，方便設(shè)計(jì)，可用于建筑抗震設(shè)計(jì)和既有建筑的抗震加固。


本發(fā)明的裝置可以通過(guò)附圖給 出的非限定性實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明。圖I為本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意 圖2為本發(fā)明的阻尼器和固定鋼架的結(jié)構(gòu)示意 圖3為本發(fā)明的縱向鋼條(軟鋼條)變形示意 圖4為本發(fā)明的縱向鋼條(軟鋼條)端部構(gòu)造詳圖。圖中I-縱向鋼條，2_橫向鋼板,3_鋼板支座I，4_鋼板支座II, 5_螺檢I，6_螺栓II，7-墊板I，8_墊板ΙΙ，9-螺栓孔I，10_螺栓孔ΙΙ，11-八字形鋼架，12-梁柱節(jié)點(diǎn)，13-框架梁。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但不應(yīng)該理解為本發(fā)明上述主題范圍僅限于下述實(shí)施例。在不脫離本發(fā)明上述技術(shù)思想的情況下，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)知識(shí)和慣用手段，作出各種替換和變更，均應(yīng)包括在本發(fā)明范圍內(nèi)。參見(jiàn)附圖圖中，一種編織式金屬阻尼器，包括若干橫向鋼板2和縱向鋼條I。η塊所述橫向鋼板2和m條所述縱向鋼條I交叉編織成網(wǎng)，使得所述縱向鋼條I呈波浪狀彎曲。所述縱向鋼條I的兩個(gè)彎曲面分別面對(duì)構(gòu)件I和構(gòu)件II，每塊所述橫向鋼板2的兩端與所述構(gòu)件I連接，每塊所述縱向鋼條I的兩端與所述構(gòu)件II連接。在實(shí)施例中，所述η彡2, m彡3,圖I中n = 5,m = 5。進(jìn)一步地，所述橫向鋼板2和縱向鋼條I并非直接與建筑構(gòu)件連接，而是設(shè)置有墊板、支座鋼板等。在一個(gè)實(shí)施例中，所述橫向鋼板2與構(gòu)件I之間具有墊板I 7，所述縱向鋼條I與構(gòu)件II之間具有墊板II 8。所述墊板I 7與構(gòu)件I之間還具有鋼板支座I 3，所述墊板II 8與構(gòu)件II之間還具有鋼板支座II 4。需要說(shuō)明的是，由縱向鋼條I和橫向鋼板2編織而成的部分是本發(fā)明的核心部分。為了使得所述核心部分成為一整體，方便工業(yè)化生產(chǎn)和現(xiàn)場(chǎng)安裝，在構(gòu)件中加入如前所述的鋼板支座I和鋼板支座II。為了保證彎曲后的縱向鋼條I與鋼板支座I 3和II 4之間有一定的間隙(保證豎向不承載，保證不發(fā)生機(jī)械干涉)，作為優(yōu)選，所述墊板I 7和/或墊板II 8的厚度應(yīng)大于所述縱向鋼條I的厚度。本實(shí)施例的阻尼器于構(gòu)件連接的方式多種多樣，可以采用螺栓連接，如所述橫向鋼板2、墊板I 7和鋼板支座I 3具有供螺栓I 5穿過(guò)的螺栓孔，所述縱向鋼條I、墊板II 8和鋼板支座II 4具有供螺栓II 6穿過(guò)的螺栓孔。通過(guò)所述螺栓I 5使得橫向鋼板2、墊板I7和下鋼板支座3連接在一起，通過(guò)所述螺栓II 6使得縱向鋼條I、墊板II 8和上鋼板支座4連接在一起。為方便所屬的金屬阻尼器與構(gòu)件I和II的連接，在鋼板支座I 3和鋼板支座II 4上還分別留有螺栓孔I 9和螺栓孔II 10。本實(shí)施例在使用時(shí)，采用螺栓穿過(guò)所述螺栓孔I 9，使得鋼板支座I 3與構(gòu)件I連接，相當(dāng)于間接地將橫向鋼板2與構(gòu)件I固定；采用螺栓穿過(guò)所述螺栓孔II 10，使得鋼板支座II 4與構(gòu)件II連接，相當(dāng)于間接地將縱向鋼條I與構(gòu)件II固定。參見(jiàn)圖2，在由八字形鋼架11、框架梁13和梁柱節(jié)點(diǎn)12構(gòu)成的鋼框架結(jié)構(gòu)中安裝本發(fā)明的阻尼器。即所述構(gòu)件I為八字形鋼架11，所述構(gòu)件II為框架梁13。把鋼板支座
II4固定在框架梁13的梁底(相當(dāng)于間接地將縱向鋼條I固定);鋼板支座I 3與八字形鋼架11固定(相當(dāng)于間接地將橫向鋼板2固定)，所述八字形鋼架13與下部梁柱節(jié)點(diǎn)連接。對(duì)于安裝了本發(fā)明所公開(kāi)阻尼器的整個(gè)鋼框架結(jié)構(gòu)，上鋼板支座4和八字形鋼架11的固定可以采用螺栓直接固定在框架上。而對(duì)于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，它們的固定則可以通過(guò)螺栓固定在預(yù)埋件上。對(duì)于既有鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，首先需要在框架梁和梁柱節(jié)點(diǎn)的相應(yīng)位置鉆 孔，然后用長(zhǎng)螺桿把該阻尼器及其支撐鋼架固定在鋼筋混凝土框架上。因此，安裝或固定阻尼器的方法多種多樣，不進(jìn)行限定。本發(fā)明考慮軟鋼屈服強(qiáng)度低和耗能能力強(qiáng)的特點(diǎn)，具體的思路及其效果是毋庸置疑的
(I)采用編織方式，可使縱向鋼條，即軟鋼條的初始狀態(tài)就處于屈服而不破壞的狀態(tài)，這樣可以使該軟鋼條在變形(上下支座間的相對(duì)位移)很小的情況下就發(fā)生塑性變形從而耗能；在變形較大的情況下，該軟鋼條也不會(huì)發(fā)生破壞，除軟鋼條的端部有一定的變形外，其它區(qū)段基本還處于波浪狀的彎曲變形狀態(tài)，如圖3 ;當(dāng)變形達(dá)到一定程度，軟鋼條的端部達(dá)到極限變形狀態(tài)；端部變形達(dá)到一定程度后，端部特殊的構(gòu)造(如圖4)使得該阻尼器的縱向剛度會(huì)逐漸提高，這又起到安全閥的作用，對(duì)于防止建筑的過(guò)量相對(duì)位移有好處。這樣就可以通過(guò)合理的設(shè)計(jì)，使得該阻尼器達(dá)到“小震耗能，中震不壞，大震可修”的設(shè)防目標(biāo)，充分發(fā)揮了金屬阻尼器的耗能性能。(2)采用編織方式，可使該阻尼器縱向變形耗能，橫向變形能力較好(若忽略摩擦力，橫向變形為自由變形)；在與框架呈斜角的地震作用下，該阻尼器縱向耗能、橫向較自由，避免該阻尼器由于局部應(yīng)力集中而破壞；在與框架垂直的水平地震作用下，由于該阻尼器較好的橫向變形能力，從而避免了阻尼器及其支撐鋼架的破壞。(3)采用屈服強(qiáng)度低的低碳鋼，使得該阻尼器縱向鋼條有穩(wěn)定的滯回特性、足夠的變形能力和良好的耐疲勞性能；軟鋼條具有足夠的變形能力，使得該阻尼器能適應(yīng)較大的豎向變形，實(shí)現(xiàn)較小的豎向出力。(4)本發(fā)明的橫向鋼板截面采用魚腹?fàn)罨驇A角的矩形截面，與縱向鋼板的連接處實(shí)現(xiàn)平滑過(guò)渡，避免了應(yīng)力集中；這種平滑過(guò)渡降低了接觸面上的摩擦力，從而提高了橫向變形能力，實(shí)現(xiàn)較小的橫向出力；這種平滑過(guò)渡使得該阻尼器的縱向變形更平穩(wěn)，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的滯回特性，提高了該阻尼器的穩(wěn)定性和可靠性。(5)該阻尼器具有良好的豎向和橫向變形能力，僅通過(guò)縱向變形實(shí)現(xiàn)耗能。這使得該阻尼器的工作原理簡(jiǎn)單明確，易于設(shè)計(jì)計(jì)算。(6)該阻尼器各部件之間的連接可以采用螺栓連接，使該阻尼器同其他金屬阻尼器一樣，還有加工方便和成本低廉等方面的特點(diǎn)。綜上所述，本發(fā)明克服了傳統(tǒng)金屬阻尼器耗能能力低、受力復(fù)雜、設(shè)計(jì)計(jì)算繁瑣等方面的特點(diǎn)，易操作易生產(chǎn)，成本低廉，抗震性能好，利于在新建房屋和既有建筑抗震加固中推廣應(yīng)用?！?br> 權(quán)利要求
1.一種編織式金屬阻尼器，其特征在于包括若干橫向鋼板(2)和縱向鋼條(l);n塊所述橫向鋼板(2)和m條所述縱向鋼條(I)交叉編織成網(wǎng)，使得所述縱向鋼條(I)呈波浪狀彎曲；所述縱向鋼條(I)的兩個(gè)彎曲面分別面對(duì)構(gòu)件I和構(gòu)件II，每塊所述橫向鋼板(2)的兩端與所述構(gòu)件I連接，每塊所述縱向鋼條(I)的兩端與所述構(gòu)件II連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的編織式金屬阻尼器，其特征在于所述η> 2，m > 3。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的編織式金屬阻尼器，其特征在于所述橫向鋼板(2)與構(gòu)件I之間具有墊板I (7)，所述縱向鋼條(I)與構(gòu)件II之間具有墊板II (S)0
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的編織式金屬阻尼器，其特征在于所述墊板I(7)與構(gòu)件I之間還具有鋼板支座I (3)，所述墊板II (8)與構(gòu)件II之間還具有鋼板支座II (4)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的編織式金屬阻尼器，其特征在于所述墊板I(7)和/或墊板II (8)的厚度大于所述縱向鋼條(I)的厚度。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的編織式金屬阻尼器，其特征在于所述橫向鋼板(2)、墊板I(7)和鋼板支座I (3)具有供螺栓I (5)穿過(guò)的螺栓孔，所述縱向鋼條(I)、墊板II (8)和鋼板支座II (4)具有供螺栓II (6)穿過(guò)的螺栓孔；通過(guò)所述螺栓I (5)使得橫向鋼板(2)、墊板I (7)和鋼板支座I (3)連接在一起，通過(guò)所述螺栓II (6)使得縱向鋼條(I)、墊板II (8)和鋼板支座II (4)連接在一起；此外，在鋼板支座I (3)和鋼板支座II (4)上還分別留有螺栓孔I (9)和螺栓孔II (10)。
7.根據(jù)I 6任一權(quán)利要求所述的編織式金屬阻尼器，其特征在于所述構(gòu)件I為八字形鋼架(11)，所述構(gòu)件II為框架梁(13 )。
全文摘要
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中金屬阻尼器的缺陷，提供一種編織式金屬阻尼器。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的而采用的技術(shù)方案是這樣的，一種編織式金屬阻尼器，包括若干橫向鋼板和縱向鋼條。n塊所述橫向鋼板和m條所述縱向鋼條交叉編織成網(wǎng)，使得所述縱向鋼條呈波浪狀彎曲。所述縱向鋼條的兩個(gè)彎曲面分別面對(duì)構(gòu)件Ⅰ和構(gòu)件Ⅱ，每塊所述橫向鋼板的兩端與所述構(gòu)件Ⅰ連接，每塊所述縱向鋼條的兩端與所述構(gòu)件Ⅱ連接。本發(fā)明安裝方便、便于更換，其耗能能力強(qiáng)，且傳力路徑簡(jiǎn)單明確，方便設(shè)計(jì)，可用于建筑抗震設(shè)計(jì)和既有建筑的抗震加固。
文檔編號(hào)E04B1/98GK102912888SQ20121047039
公開(kāi)日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2012年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月20日
發(fā)明者賈傳果, 李英民, 劉立平, 韓軍, 王維, 張付杰 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)