組合型軟鋼阻尼器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于土木工程領(lǐng)域，具體為組合型軟鋼阻尼器，可以應(yīng)用于土木結(jié)構(gòu)減震控制領(lǐng)域，在高層建筑減震控制領(lǐng)域應(yīng)用效果顯著。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)阻尼器被廣泛地應(yīng)用，軟鋼阻尼器由于其經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、占用空間小、能在大地震中吸收大量能量而備受歡迎。軟鋼阻尼器主要的耗能原理是通過(guò)金屬材料在進(jìn)入彈塑性范圍以后良好的滯回性能控制結(jié)構(gòu)的動(dòng)力反應(yīng)。它利用了低碳鋼具有優(yōu)良的塑性變形能力，可以在超過(guò)屈服應(yīng)變幾十倍的塑性應(yīng)變下往復(fù)變形數(shù)百次而不斷裂，在此過(guò)程中達(dá)到耗能減震的目的。
[0003]目前世界各地已建成或?qū)⒁ㄔO(shè)大量高層建筑，而高層在小地震和風(fēng)的作用下，往往產(chǎn)生更大的作用效應(yīng)。實(shí)驗(yàn)研宄表明當(dāng)樓層位移到0.1毫米級(jí)時(shí)就會(huì)對(duì)人的舒適感造成影響，但是目前設(shè)計(jì)的軟鋼阻尼器在頻繁的小振動(dòng)下作用并不明顯，由于軟鋼阻尼器的工作原理，若其不屈服則在彈性階段并沒(méi)有吸收能量的能力。所以在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)越來(lái)越強(qiáng)調(diào)使用性的今天，小位移作用下仍能吸收能量的阻尼器將扮演更加重要的角色。雖然調(diào)諧質(zhì)量阻尼器可以在小地震作用下耗能，但其存在以下不足:1、調(diào)諧質(zhì)量系統(tǒng)減振頻帶窄，往往只能對(duì)其調(diào)諧的頻率產(chǎn)生較好的減振效果，對(duì)于偏離該頻率的振動(dòng)區(qū)域控制效果不佳。2、調(diào)諧質(zhì)量阻尼器系統(tǒng)需設(shè)置昂貴的阻尼器單元，不利于廣泛應(yīng)用。3、調(diào)諧質(zhì)量阻尼器系統(tǒng)需要額外的安裝空間。
[0004]為了解決軟鋼阻尼器只在大震作用下塑形變形耗能，而大位移嚴(yán)重影響高層建筑舒適性的問(wèn)題。本發(fā)明提出一種軟鋼構(gòu)件和粘彈性阻尼器組合的新型阻尼器。在地震中，雖然粘彈性阻尼器平均每體積產(chǎn)生的內(nèi)力小于軟鋼阻尼器，但在頻繁小地震作用下粘彈性阻尼器能夠吸收能量。本發(fā)明將屈服軟鋼構(gòu)件和粘彈性阻尼器串聯(lián)組合，使阻尼器在小位移下也有效，具有較大實(shí)用價(jià)值。并且為了避免產(chǎn)生過(guò)大的位移和力，引入了限制位移的機(jī)構(gòu)。形成的阻尼體系能有效解決軟鋼阻尼器在高層建筑減震中的局限性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明涉及一種能在高層建筑中有效減震并增加高層舒適性的組合型軟鋼阻尼器，包括作為位移型阻尼器的軟鋼屈服構(gòu)件和作為速度型阻尼器的粘彈性阻尼器。軟鋼構(gòu)件由H型鋼和一個(gè)箱型截面管組成。箱型截面管在H型鋼外圍，使軟鋼構(gòu)件的剛度足夠大。粘彈性阻尼器是剪切型阻尼器，由5個(gè)粘彈性阻尼器單元用高強(qiáng)螺栓組合而成。每個(gè)粘彈性阻尼器單元由鋼板和粘在鋼板上的兩層加壓硫化橡膠組成。每層橡膠厚約2_，橡膠材料對(duì)溫度依賴(lài)性低。在粘彈性阻尼器的中心鋼板上開(kāi)有圓孔，圓孔中插入止動(dòng)銷(xiāo)釘，設(shè)計(jì)圓孔直徑比銷(xiāo)釘直徑大3_。銷(xiāo)釘和內(nèi)板之間的空隙中充滿(mǎn)粘彈性材料減小銷(xiāo)釘和內(nèi)板的沖擊力。為防止銷(xiāo)釘脫落，在銷(xiāo)釘兩端設(shè)有螺母。在地震、風(fēng)等外力作用下建筑物產(chǎn)生小位移時(shí)，粘彈性阻尼器單元隨層間產(chǎn)生某一方向的相對(duì)位移，通過(guò)剪切型螺栓傳力，力在鋼板和加壓硫化橡膠中被消耗；當(dāng)粘彈性阻尼器達(dá)到最大變形時(shí)，止動(dòng)銷(xiāo)釘阻止粘彈性阻尼器繼續(xù)變形，而軟鋼構(gòu)件繼續(xù)彎曲耗能直至屈服。整個(gè)過(guò)程中，粘彈性阻尼器、軟鋼屈服構(gòu)件和位移限制機(jī)構(gòu)協(xié)同配合，各單元發(fā)揮其耗能特長(zhǎng)，并在保證阻尼器不破壞的前提下能防止建筑物位移過(guò)大而影響建筑物正常使用，整個(gè)阻尼器在很寬的位移幅值范圍內(nèi)均有效。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案。
[0007]本發(fā)明提出的組合型軟鋼阻尼器，由軟鋼阻尼器和粘彈性阻尼器串聯(lián)而成，軟鋼阻尼器為位移型阻尼器，由箱型截面鋼管I和H型鋼片3組成，所述箱型截面鋼管I套于H型鋼片3內(nèi)；粘彈性阻尼器為速度型阻尼器，由高強(qiáng)螺栓4、粘彈性阻尼器單元、銷(xiāo)釘7和粘彈性材料8組成；所述粘彈性阻尼器單元由鋼板5和加壓硫化橡膠層6自上而下交替布置疊加而成，所述粘彈性阻尼器單元兩端通過(guò)高強(qiáng)螺栓4固定，所述粘彈性阻尼器單元中部開(kāi)有圓孔，所述圓孔為銷(xiāo)釘孔，銷(xiāo)釘孔中插入銷(xiāo)釘7，所述銷(xiāo)釘7比銷(xiāo)釘孔直徑小，用于限制位移；銷(xiāo)釘7和銷(xiāo)釘孔之間的空隙中充滿(mǎn)粘彈性材料8，用于減震。所述鋼阻尼器和粘彈性阻尼器通過(guò)螺栓2串聯(lián)連接。
[0008]本發(fā)明中，所述高強(qiáng)螺栓4材料為熱處理帶肋鋼筋，鋼板5為普通碳素鋼，銷(xiāo)釘7直徑比銷(xiāo)釘孔小3mm。
[0009]本發(fā)明中，粘彈性阻尼器將在3-8mm的層間位移范圍內(nèi)耗能，超過(guò)8mm則位移限制機(jī)構(gòu)開(kāi)始工作，軟鋼阻尼器屈服耗能。
[0010]本發(fā)明中，粘彈性阻尼器的剛度小于等于軟鋼阻尼構(gòu)件的剛度，兩者串聯(lián)之后的組合型阻尼器的剛度大于等于粘彈性阻尼器剛度的一半；粘彈性阻尼器的阻尼比至少為15%-20%，串聯(lián)之后的阻尼器的阻尼比大于等于粘彈性阻尼器阻尼比的一半，為8%_10%。
[0011]本發(fā)明提出的組合型軟鋼阻尼器的應(yīng)用，其特征在于當(dāng)組合型阻尼器被應(yīng)用到任意建筑物中時(shí)，要保證組合型軟鋼阻尼器的剛度是大樓剛度的10%-50%，相當(dāng)于整個(gè)組合型軟鋼阻尼器的剛度是粘彈性阻尼器剛度的0.1-0.33倍，由此大樓將有1%_3%的附加阻尼。
[0012]使用本發(fā)明時(shí)，所述組合型軟鋼阻尼器需與水平地面呈45度角固定在建筑物相應(yīng)部位。
[0013]本發(fā)明中，所述銷(xiāo)釘7兩端設(shè)有螺母，所述螺母和銷(xiāo)釘用于固定，并不用于受力。
[0014]本發(fā)明的效果是:在地震等外力作用下，由于速度阻尼器和位移阻尼器的串聯(lián)組合，粘彈性阻尼器和軟鋼屈服構(gòu)件中產(chǎn)生相同的回復(fù)力，粘彈性阻尼器可以在小位移下耗能，軟鋼屈服構(gòu)件在位移達(dá)到一定程度時(shí)耗能，可以在小震、大震及風(fēng)致振動(dòng)下發(fā)揮作用。小位移情況下，粘彈性阻尼器單元隨層間產(chǎn)生某一方向的相對(duì)位移時(shí)，通過(guò)剪切型螺栓傳力，力在鋼板和加壓硫化橡膠中被消耗。在大位移情況下，軟鋼構(gòu)件發(fā)生彎曲屈服而耗能減震。而銷(xiāo)釘又限制了位移在一定范圍內(nèi)，不至于位移過(guò)大破壞阻尼器或影響建筑物正常使用，整個(gè)阻