蟹式鋼板阻尼器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種蟹式鋼板阻尼器，包括蟹式的金屬阻尼構(gòu)件，金屬阻尼構(gòu)件的每個端頭都設(shè)有一個分支構(gòu)件；每個分支構(gòu)件都由兩個耗能構(gòu)件組成，每個耗能構(gòu)件的末端均與金屬阻尼構(gòu)件連接為一體，能耗構(gòu)件的前端為鉤形結(jié)構(gòu)，同一個分支構(gòu)件的兩個耗能構(gòu)件相互對稱，它們的內(nèi)側(cè)組成一個口字形的空間，并在兩個耗能構(gòu)件的前端形成一個變形活動口。當外力產(chǎn)生的彎矩小于金屬阻尼器的分支構(gòu)件的最大受彎承載力時，分支構(gòu)件處于彈性狀態(tài)；當外力產(chǎn)生的彎矩超過金屬阻尼器的分支構(gòu)件的最大受彎承載力時，分支構(gòu)件就開始屈服，在反復(fù)拉壓荷載作用下，分支構(gòu)件的截面反復(fù)處于拉壓屈服狀態(tài)，從而不斷消耗地震能量以達到保護主體結(jié)構(gòu)的目的。本實用新型的方法簡單易行，所采用的裝置結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，使用效果好。
【專利說明】蟹式鋼板阻尼器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及建筑科學領(lǐng)域，尤其是一種蟹式鋼板阻尼器。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，建筑的發(fā)展趨勢是高大化，由鋼構(gòu)件、組合構(gòu)件或鋼筋混凝土構(gòu)件組成的框架結(jié)構(gòu)是建筑物中經(jīng)常被采用的結(jié)構(gòu)形式，為了使建筑具有較強的抗地震或風荷載等外力破壞的能力，經(jīng)常需要在框架結(jié)構(gòu)中設(shè)置耗能構(gòu)件。常見的耗能構(gòu)件有粘滯型阻尼器、磁流變阻尼器及金屬阻尼器。其中，金屬阻尼器因為耐久性和經(jīng)濟性較好，在工程中有較多的應(yīng)用，而現(xiàn)在采用的金屬阻尼器根據(jù)其需要承受的外力，會有不同程度的形變。在需要承受的外力較大時，則需要較大的形變量，通常尺寸會要求很大，以致于加工、運輸和安裝都很困難，而且使用的效果也不理想。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型的目的是:提供一種蟹式鋼板阻尼器，它的結(jié)構(gòu)簡單，加工、運輸和安裝都十分方便，且耗能效果顯著，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。
[0004]本實用新型是這樣實現(xiàn)的:蟹式鋼板阻尼器，包括蟹式(即是如圖所示的十字形)的金屬阻尼構(gòu)件，金屬阻尼構(gòu)件的每個端頭都設(shè)有一個分支構(gòu)件；每個分支構(gòu)件都由兩個耗能構(gòu)件組成，每個耗能構(gòu)件的末端均與金屬阻尼構(gòu)件連接為一體，能耗構(gòu)件的前端為鉤形結(jié)構(gòu)，同一個分支構(gòu)件的兩個耗能構(gòu)件相互對稱，它們的內(nèi)側(cè)組成一個口字形的空間，并在兩個耗能構(gòu)件的前端形成一個變形活動口。
[0005]在金屬阻尼構(gòu)件的中心設(shè)有十字形的加勁肋。
[0006]在金屬阻尼構(gòu)件上設(shè)有連接孔。
[0007]在進行阻尼器設(shè)計時，首先計算出單片金屬阻尼器的剛度，然后根據(jù)實際工程要求的側(cè)向剛度就可以確定好鋼板的片數(shù)，若采用單片鋼板阻尼器，面外穩(wěn)定性的處理是在阻尼器中間加設(shè)加勁肋；若采用多片鋼板阻尼器，則在阻尼器中間填充橡膠墊塊并通過螺栓把阻尼器連接起來，這樣增加了阻尼器的面外剛度，從而增強其面外穩(wěn)定性。
[0008]蟹式鋼板阻尼器的設(shè)計及理論計算過程
[0009]1.1阻尼器的選型
[0010]通過閱讀大量的國內(nèi)外參考文獻，總結(jié)前人的研究成果，本文提出了新型蟹式鋼板阻尼器，其理論依據(jù):由結(jié)構(gòu)力學可知，阻尼器的分支受力如圖3所示，在外力作用下阻尼器分支的變形以受彎為主，當外力產(chǎn)生的彎矩小于金屬阻尼器分支的最大受彎承載力時，分支構(gòu)件處于彈性狀態(tài)，當外力產(chǎn)生的彎矩超過金屬阻尼器分支的最大受彎承載力時，構(gòu)件就開始屈服，在反復(fù)拉壓荷載作用下，分支截面反復(fù)處于拉壓屈服狀態(tài)，從而不斷消耗地震能量以達到保護主體結(jié)構(gòu)的目的。
[0011]1.2阻尼器元件的研究參數(shù)
[0012]由對稱性可取1/4阻尼器元件的半模型進行參數(shù)的研究。主要研究參數(shù)見圖4。[0013]1.3阻尼器的工作原理
[0014]在該鋼板阻尼器元件受到反復(fù)荷載作用過程中，腹板是直接耗能部分，而翼緣段作為輔助部分可調(diào)整腹板的耗能能力。腹板段各截面受相同軸力和彎矩作用。外部能量正是通過軸力和彎矩引起的大變形被吸收。設(shè)計中采用等截面形式的腹板，可使各截面的拉彎應(yīng)力情況一致，材料利用率提高，能更高效的吸收外部能量；阻尼器元件的翼緣部分由于各截面段受力不同，采用了非等截面的設(shè)計方式以減少材料的浪費。翼緣不但能為腹板提供支撐，而且還能通過調(diào)整其長短改變腹板處的彎矩大小，并控制阻尼器的位移和阻尼力。該阻尼器安裝在工程結(jié)構(gòu)中，其兩端承受相對位移的作用，當阻尼器兩端所受的相對位移作用較小時，即阻尼器所承受的相對位移小于屈服位移時，它處于彈性工作狀態(tài)，阻尼器沒有利用塑性性能消耗振動能量，但該阻尼器通過對工程結(jié)構(gòu)提供一定的剛度及反向作用力以減輕結(jié)構(gòu)的振動；當阻尼器兩端所受的相對位移作用較大時，即阻尼器所承受的相對位移大于屈服位移時，處于塑性工作狀態(tài)，阻尼器利用軟鋼材料的塑性變形耗散振動能量，以達到減輕結(jié)構(gòu)振動的目的。
[0015]根據(jù)抗震規(guī)范“兩階段，三水準”的要求，通過對阻尼器的截面的精心設(shè)計，在小地震或風荷載作用下，結(jié)構(gòu)整體水平位移較小，支撐施加給阻尼器的力也較小，阻尼器處于彈性，當在中震或大震作用下，結(jié)構(gòu)整體位移較大，此時支撐施加給阻尼器的力產(chǎn)生的彎矩較大，分支處于彈塑性狀態(tài)，為了達到此目的，在進行阻尼器設(shè)計時，首先計算出單片金屬阻尼器的剛度，然后根據(jù)實際工程要求的側(cè)向剛度就可以確定好鋼板的片數(shù)，若采用單片鋼板阻尼器，面外穩(wěn)定性的處理是在阻尼器中間加設(shè)加勁肋，若采用多片鋼板阻尼器，則在阻尼器中間填充橡膠墊塊并通過螺栓把阻尼器連接起來，這樣增加了阻尼器的面外剛度，從而增強其面外穩(wěn)定性。
[0016]本實用新型中所指的蟹式，是如說明書附圖中所示的形狀，它接近一個十字形的結(jié)構(gòu)。
[0017]1.4蟹式鋼板阻尼器的理論計算公式
·[0018]
【權(quán)利要求】
1.一種蟹式鋼板阻尼器，包括蟹式的金屬阻尼構(gòu)件(1)，其特征在于:金屬阻尼構(gòu)件(I)的每個端頭都設(shè)有一個分支構(gòu)件(2);每個分支構(gòu)件(2)都由兩個耗能構(gòu)件(3)組成，每個耗能構(gòu)件(3)的末端均與金屬阻尼構(gòu)件(I)連接為一體，耗能構(gòu)件(3)的前端為鉤形結(jié)構(gòu)，同一個分支構(gòu)件(2)的兩個耗能構(gòu)件(3)相互對稱，它們的內(nèi)側(cè)組成一個口字形的空間，并在兩個耗能構(gòu)件(3)的前端形成一個變形活動口(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蟹式鋼板阻尼器，其特征在于:在金屬阻尼構(gòu)件(I)的中心設(shè)有十字形的加勁肋(5)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蟹式鋼板阻尼器，其特征在于:在金屬阻尼構(gòu)件(I)上設(shè)有連接孔(6)。
【文檔編號】E04B1/98GK203559499SQ201320683281
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年11月1日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月1日
【發(fā)明者】袁波, 李霞昭, 曾明會 申請人:貴州大學