本發(fā)明涉及結(jié)構(gòu)工程技術(shù)領(lǐng)域，特指一種低屈服點(diǎn)鋼耗能與粘滯耗能阻尼器。

背景技術(shù)：

金屬阻尼器是一類耗能性能優(yōu)越、構(gòu)造簡單的建筑消能減震(振)裝置，其耗能機(jī)理是金屬材料屈服后，產(chǎn)生滯回變形來耗散輸入結(jié)構(gòu)中的能量，從而達(dá)到消能減震的目的。金屬阻尼器的優(yōu)點(diǎn)包括：滯回耗能性能穩(wěn)定，低周疲勞特性好，構(gòu)造簡單，造價(jià)低廉，不受環(huán)境影響，耗能性能明顯。

低屈服點(diǎn)鋼是指屈服強(qiáng)度在100Mpa-235Mpa之間的鋼材。低屈服點(diǎn)鋼的屈服強(qiáng)度低，變形能力強(qiáng)，塑性耗能性能好。采用低屈服點(diǎn)鋼制造阻尼器，在地震和風(fēng)振作用下，金屬耗能部件在主體結(jié)構(gòu)進(jìn)入彈塑性階段前屈服，從而吸收地震和風(fēng)振能量。

然而，金屬阻尼器在設(shè)計(jì)和性能方面仍有許多缺陷，其主要難點(diǎn)在于阻尼器的屈服點(diǎn)與主體結(jié)構(gòu)彈性階段和彈塑性階段的臨界點(diǎn)難以匹配，難以同時(shí)滿足小震和風(fēng)振，中震和大震下的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求。部分金屬阻尼器的設(shè)計(jì)屈服位移偏大，在中震作用下，阻尼器尚未屈服，沒有起到消能減震作用。部分金屬阻尼器的屈服位移較小，在小震和風(fēng)振作用下阻尼器即屈服耗能，耗能能力過早發(fā)揮降低了中震和大震下的耗能性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種低屈服點(diǎn)鋼耗能與粘滯耗能阻尼器，解決現(xiàn)有技術(shù)中金屬阻尼器設(shè)計(jì)屈服位移偏大而導(dǎo)致的在中震作用下阻尼器尚未屈服并沒有起到消耗減震作用的問題，及金屬阻尼器屈服位移較小而導(dǎo)致在小震和風(fēng)振作用下阻尼器即屈服耗能，使得耗能能力過早發(fā)揮而降低了中震和大震下的耗能性能的問題。

實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是：

本發(fā)明提供了一種低屈服點(diǎn)鋼耗能與粘滯耗能阻尼器，包括：

相對設(shè)置的上連接板和下連接板；

固設(shè)于所述上連接板和所述下連接板之間的多個(gè)橫向耗能板，所述橫向耗能板與所述上連接板連接的側(cè)邊中部設(shè)有呈倒梯形的凹槽；

固設(shè)于所述下連接板上的豎向圍護(hù)板，所述豎向圍護(hù)板擋設(shè)于所述橫向耗能板的兩側(cè)，并與相鄰的兩個(gè)橫向耗能板之間圍合形成有空腔；

封蓋所述空腔的蓋板，所述蓋板設(shè)于所述凹槽的底部處；

填充于所述空腔內(nèi)的粘滯流體；以及

固設(shè)于所述上連接板的粘滯耗能鋼板，所述粘滯耗能鋼板的底部穿設(shè)所述蓋板并置于對應(yīng)的所述空腔內(nèi)。

本發(fā)明的阻尼器具有低屈服點(diǎn)鋼屈服耗能和粘滯耗能兩種耗能方式，在小震作用下耗能板產(chǎn)生屈服，隨后利用粘滯耗能措施(包括粘滯流體和粘滯耗能鋼板)對耗能板的小震屈服進(jìn)行補(bǔ)償，解決了金屬阻尼器在小震下耗能能力過早發(fā)揮而降低了中震和大震下的耗能性能的問題。在橫向耗能板上開設(shè)有倒梯形的凹槽，耗能板的側(cè)邊于凹槽兩側(cè)形成了梯形腳，該梯形腳與上連接板連接，在震動作用下，梯形腳屈服產(chǎn)生塑性耗能，以達(dá)到減震的作用。通過耗能板圍合形成空腔，空腔內(nèi)填充有粘滯流體，且粘滯流體內(nèi)插設(shè)有粘滯耗能鋼板，粘滯耗能鋼板與粘滯流體產(chǎn)生相對速度后進(jìn)行耗能，以達(dá)到減震的作用。

本發(fā)明低屈服點(diǎn)鋼耗能與粘滯耗能阻尼器的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述蓋板的底面覆設(shè)有阻燃橡膠層。

本發(fā)明低屈服點(diǎn)鋼耗能與粘滯耗能阻尼器的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述粘滯耗能鋼板位于所述空腔內(nèi)的部分的表面設(shè)有多個(gè)凸條。

本發(fā)明低屈服點(diǎn)鋼耗能與粘滯耗能阻尼器的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述空腔內(nèi)還填設(shè)有金屬顆粒。

本發(fā)明低屈服點(diǎn)鋼耗能與粘滯耗能阻尼器的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述金屬顆粒為球形狀。

本發(fā)明低屈服點(diǎn)鋼耗能與粘滯耗能阻尼器的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述粘滯流體為液壓油、有機(jī)硅油或者硅基膠。

本發(fā)明低屈服點(diǎn)鋼耗能與粘滯耗能阻尼器的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述橫向耗能板為低屈服點(diǎn)鋼耗能板。

本發(fā)明低屈服點(diǎn)鋼耗能與粘滯耗能阻尼器的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述粘滯耗能鋼板與其兩側(cè)的所述橫向耗能板和所述豎向圍護(hù)板之間留設(shè)有設(shè)定間距。

本發(fā)明低屈服點(diǎn)鋼耗能與粘滯耗能阻尼器的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述粘滯耗能鋼板與所述下連接板之間留設(shè)有設(shè)定間距。

附圖說明

圖1為本發(fā)明低屈服點(diǎn)鋼耗能與粘滯耗能阻尼器的正視圖。

圖2為本發(fā)明低屈服點(diǎn)鋼耗能與粘滯耗能阻尼器的側(cè)視圖。

圖3為圖1中的A-A剖視圖。

圖4為圖1中的B-B剖視圖。

圖5為本發(fā)明的低屈服點(diǎn)鋼耗能與粘滯耗能阻尼器應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)的第一種連接方式的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為本發(fā)明的低屈服點(diǎn)鋼耗能與粘滯耗能阻尼器應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)的第二種連接方式的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7為本發(fā)明的低屈服點(diǎn)鋼耗能與粘滯耗能阻尼器應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)的第三種連接方式的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

本發(fā)明提供了一種低屈服點(diǎn)鋼耗能與粘滯耗能阻尼器，用于建筑結(jié)構(gòu)的減震耗能，當(dāng)結(jié)構(gòu)處于彈性階段時(shí)，低屈服點(diǎn)鋼屈服耗能，同時(shí)粘滯耗能作用也得到發(fā)揮，保證了結(jié)構(gòu)處于彈塑性階段時(shí)阻尼器具有較高的耗能性能。粘滯耗能是利用粘滯液體的粘滯阻尼消散振動能量、抑制振動幅度的耗能措施。粘滯耗能措施的主要優(yōu)點(diǎn)在于：能夠給結(jié)構(gòu)提供較大的附加阻尼，顯著減小結(jié)構(gòu)振動；在提供附加阻尼的同時(shí)并不對結(jié)構(gòu)提供附加剛度，不會增大結(jié)構(gòu)所受水平地震力。本發(fā)明的阻尼器包括連接在上連接板和下連接板之間的橫向耗能板，設(shè)于下連接板的豎向圍護(hù)板，該豎向圍護(hù)板與橫向耗能板之間圍合形成空腔，空腔內(nèi)裝填有粘滯流體，在上連接板上固設(shè)有粘滯耗能鋼板，該粘滯耗能鋼板伸入到粘滯流體中。本發(fā)明的阻尼器的耗能原理為：在小震作用下，低屈服點(diǎn)鋼耗能板(橫向耗能板)屈服產(chǎn)生塑性耗能，同時(shí)粘滯耗能鋼板與粘滯流體間產(chǎn)生相對速度，形成粘滯耗能，對金屬阻尼器在小震下屈服耗能進(jìn)行補(bǔ)償。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明低屈服點(diǎn)鋼耗能與粘滯耗能阻尼器進(jìn)行說明。

如圖1和圖2所示，本發(fā)明提供了一種低屈服點(diǎn)鋼耗能與粘滯耗能阻尼器，包括上連接板21、下連接板22、橫向耗能板23、豎向圍護(hù)板24、蓋板26、以及粘滯耗能鋼板27，上連接板21和下連接板22相對設(shè)置，在上連接板21和下連接板22上均設(shè)有連接孔，用于安裝阻尼器。橫向耗能板23固設(shè)在上連接板21和下連接板22之間，該橫向耗能板23為多個(gè)，且間隔設(shè)置，橫向耗能板23與上連接板21連接的側(cè)邊中部設(shè)有呈倒梯形的凹槽231，該橫向耗能板23的側(cè)邊于凹槽231兩側(cè)形成有梯形腳，該梯形腳與上連接板21連接固定。豎向圍護(hù)板24固設(shè)在下連接板22上，豎向圍護(hù)板24擋設(shè)于橫向耗能板23的兩側(cè)，結(jié)合圖3和圖4所示，且豎向圍護(hù)板24與橫向耗能板24之間圍合形成有空腔25，蓋板26封蓋于空腔25的頂部，該蓋板26設(shè)于橫向耗能板23上的凹槽231的底部處，通過蓋板26的封蓋使得空腔25為封閉的腔體，在空腔25內(nèi)填充有粘滯流體。粘滯耗能鋼板27固設(shè)在上連接板21上，該粘滯耗能鋼板27設(shè)有多個(gè)，且間隔設(shè)置，粘滯耗能鋼板27的底部穿設(shè)蓋板26并置于對應(yīng)的空腔25內(nèi)。粘滯耗能鋼板27設(shè)置的數(shù)量與所形成的空腔25的數(shù)量相同。

本發(fā)明中的橫向耗能板的一側(cè)邊形成的梯形腳與上連接板連接，在小震時(shí)，該梯形腳產(chǎn)生屈服，產(chǎn)生塑性耗能，同時(shí)粘滯耗能鋼板與粘滯流體產(chǎn)生相對速度，形成粘滯耗能，對梯形腳在小震下的屈服耗能進(jìn)行補(bǔ)償，避免了其在小震作用下屈服耗能使得耗能能力過早發(fā)揮而降低中震和大震下的耗能性能的問題。

作為本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式，如圖3所示，蓋板26的底面覆設(shè)有阻燃橡膠層261，蓋板26的底面為位于空腔25內(nèi)的面。在蓋板26上開設(shè)有供粘滯耗能鋼板27穿過的槽，通過在底面設(shè)置阻燃橡膠層261，對蓋板26上開的槽起到了密封的作用，使得空腔25呈密閉結(jié)構(gòu)。阻燃橡膠層261還起到了阻燃的作用，防止粘滯流體因摩擦碰撞而導(dǎo)致熱量過高引發(fā)安全危險(xiǎn)。

作為本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式，粘滯耗能鋼板27位于空腔25內(nèi)的部分的表面設(shè)有多個(gè)凸條271，凸條271呈半圓形狀，凸條271沿著粘滯耗能鋼板27的長度方向設(shè)置。通過在粘滯耗能鋼板27上設(shè)置凸條271，增加粘滯耗能鋼板27與粘滯流體間的擠壓耗能作用。較佳地，在粘滯流體中還填加有金屬顆粒，即在空腔25內(nèi)填設(shè)有金屬顆粒。粘滯耗能鋼板27上設(shè)置的凸條271，增加了粘滯耗能鋼板27與金屬顆粒間的摩擦和碰撞耗能，提高了耗能能力和耗能效果。所添加的金屬顆粒為球形狀顆粒。該金屬顆粒采用鋼、銅、鋁、鉛等金屬材料。

作為本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式，粘滯流體為液壓油、有機(jī)硅油或者硅基膠。

作為本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式，橫向耗能板23采用低屈服點(diǎn)鋼耗能板。上連接板21和下連接板22采用普通鋼板制作，鋼板的屈服強(qiáng)度在235Mpa以上，粘滯耗能鋼板27采用普通鋼板制作，鋼板的屈服強(qiáng)度在235Mpa以上。粘滯耗能鋼板27伸入到空腔25內(nèi)的部分與其兩側(cè)的橫向耗能鋼板23和豎向耗能鋼板24之間留設(shè)有設(shè)定間距，粘滯耗能鋼板27的底部與下連接板22之間也留設(shè)有設(shè)定間距。

如圖5所示，顯示了本發(fā)明低屈服點(diǎn)鋼耗能與粘滯耗能阻尼器應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)的第一種連接方式的結(jié)構(gòu)示意圖。該框架結(jié)構(gòu)包括橫向構(gòu)件11和豎向構(gòu)件12，阻尼器通過上連接板21與橫向構(gòu)件11連接固定。在框架結(jié)構(gòu)內(nèi)部設(shè)置有承托構(gòu)件13，該承托構(gòu)件13通過支撐連接件14支設(shè)于框架結(jié)構(gòu)內(nèi)，該支撐連接件14一端固定在框架結(jié)構(gòu)的角部，另一端與承托構(gòu)件13連接固定。阻尼器通過下連接板22與承托構(gòu)件13連接固定，將阻尼器安裝于框架結(jié)構(gòu)。在框架結(jié)構(gòu)受到地震作用時(shí)，小震下，低屈服點(diǎn)耗能鋼板與上連接板相鄰的梯形腳屈服，產(chǎn)生塑性耗能，同時(shí)粘滯耗能鋼板與粘滯流體間產(chǎn)生相對速度，形成粘滯耗能，對梯形腳屈服耗能進(jìn)行補(bǔ)償。在中震和大震下，低屈服點(diǎn)鋼耗能板進(jìn)行屈服，產(chǎn)生塑性耗能，同時(shí)粘滯耗能鋼板與粘滯流體產(chǎn)生相對速度，形成粘滯耗能，且粘滯耗能板的表面設(shè)置有凸條，增強(qiáng)了粘滯耗能鋼板與粘滯流體間的擠壓耗能作用，增加了粘滯耗能鋼板與金屬顆粒間的摩擦和碰撞耗能。本發(fā)明的粘滯流體中增加了金屬顆粒，增加了粘滯流體與金屬顆粒之間，金屬顆粒之間，及金屬顆粒與腔體四壁之間的摩擦和碰撞耗能。該阻尼器能夠有效耗散輸入結(jié)構(gòu)的地震動能量。

如圖6所示，顯示了本發(fā)明低屈服點(diǎn)鋼耗能與粘滯耗能阻尼器應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)的第二種連接方式的結(jié)構(gòu)示意圖。該框架結(jié)構(gòu)包括橫向構(gòu)件11和豎向構(gòu)件12，在框架結(jié)構(gòu)內(nèi)部支設(shè)有兩個(gè)承托構(gòu)件13，承托構(gòu)件13通過支撐連接件14懸置于框架結(jié)構(gòu)內(nèi)，支撐連接件14的一端固設(shè)于框架結(jié)構(gòu)的角部，另一端與對應(yīng)的承托構(gòu)件13固定連接。阻尼器通過上連接板21與上部的承托構(gòu)件13固定連接，通過下連接板22與下部的承托構(gòu)件13固定連接，將阻尼器安裝于框架結(jié)構(gòu)。在框架結(jié)構(gòu)受到地震作用時(shí)，小震下，低屈服點(diǎn)耗能鋼板與上連接板相鄰的梯形腳屈服，產(chǎn)生塑性耗能，同時(shí)粘滯耗能鋼板與粘滯流體間產(chǎn)生相對速度，形成粘滯耗能，對梯形腳屈服耗能進(jìn)行補(bǔ)償。在中震和大震下，低屈服點(diǎn)鋼耗能板進(jìn)行屈服，產(chǎn)生塑性耗能，同時(shí)粘滯耗能鋼板與粘滯流體產(chǎn)生相對速度，形成粘滯耗能，且粘滯耗能板的表面設(shè)置有凸條，增強(qiáng)了粘滯耗能鋼板與粘滯流體間的擠壓耗能作用，增加了粘滯耗能鋼板與金屬顆粒間的摩擦和碰撞耗能。本發(fā)明的粘滯流體中增加了金屬顆粒，增加了粘滯流體與金屬顆粒之間，金屬顆粒之間，及金屬顆粒與腔體四壁之間的摩擦和碰撞耗能。該阻尼器能夠有效耗散輸入結(jié)構(gòu)的地震動能量。

如圖7所示，顯示了本發(fā)明低屈服點(diǎn)鋼耗能與粘滯耗能阻尼器應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)的第三種連接方式的結(jié)構(gòu)示意圖。該框架結(jié)構(gòu)包括橫向構(gòu)件11和豎向構(gòu)件12，在橫向構(gòu)件11的下方設(shè)置有墻體15，墻體15位于框架結(jié)構(gòu)內(nèi)部，安裝阻尼器時(shí)，將上連接板21與橫向構(gòu)件11固定連接，將下連接板22與墻體15固定連接，將阻尼器安裝于框架結(jié)構(gòu)上。在框架結(jié)構(gòu)受到地震作用時(shí)，小震下，低屈服點(diǎn)耗能鋼板與上連接板相鄰的梯形腳屈服，產(chǎn)生塑性耗能，同時(shí)粘滯耗能鋼板與粘滯流體間產(chǎn)生相對速度，形成粘滯耗能，對梯形腳屈服耗能進(jìn)行補(bǔ)償。在中震和大震下，低屈服點(diǎn)鋼耗能板進(jìn)行屈服，產(chǎn)生塑性耗能，同時(shí)粘滯耗能鋼板與粘滯流體產(chǎn)生相對速度，形成粘滯耗能，且粘滯耗能板的表面設(shè)置有凸條，增強(qiáng)了粘滯耗能鋼板與粘滯流體間的擠壓耗能作用，增加了粘滯耗能鋼板與金屬顆粒間的摩擦和碰撞耗能。本發(fā)明的粘滯流體中增加了金屬顆粒，增加了粘滯流體與金屬顆粒之間，金屬顆粒之間，及金屬顆粒與腔體四壁之間的摩擦和碰撞耗能。該阻尼器能夠有效耗散輸入結(jié)構(gòu)的地震動能量。

本發(fā)明低屈服點(diǎn)鋼耗能與粘滯耗能阻尼器的有益效果為：

由于金屬阻尼器屈服耗能的閾值難以控制，為避免其在中震和大震下尚未屈服，本發(fā)明阻尼器設(shè)計(jì)中使低屈服點(diǎn)鋼耗能板在小震作用下屈服，隨后采用粘滯耗能措施對低屈服點(diǎn)鋼耗能板小震屈服耗能進(jìn)行補(bǔ)償。

采用低屈服點(diǎn)鋼制作耗能板，耗能板形狀近似為V形，通過與上連接板相連的“梯形腳”屈服產(chǎn)生塑性耗能。同時(shí)低屈服點(diǎn)鋼耗能板圍護(hù)形成腔體。

在粘滯流體中放置球形金屬顆粒，增加了粘滯流體與球形顆粒之間、球形顆粒之間、球形顆粒與腔體四壁之間的摩擦和碰撞耗能。

在腔體中間設(shè)置粘滯耗能鋼板，粘滯耗能鋼板與粘滯流體產(chǎn)生相對速度后耗能。粘滯耗能鋼板表面設(shè)置半圓形凸條，增加了粘滯耗能鋼板與粘滯流體間的擠壓耗能作用，增加了粘滯耗能鋼板與金屬顆粒間的摩擦和碰撞耗能。

根據(jù)設(shè)計(jì)需要，可以改變低屈服點(diǎn)鋼耗能板的厚度，“梯形腳”的寬度，低屈服點(diǎn)鋼耗能板的數(shù)量等，使阻尼器耗能性能滿足設(shè)計(jì)要求。

以上結(jié)合附圖實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域中普通技術(shù)人員可根據(jù)上述說明對本發(fā)明做出種種變化例。因而，實(shí)施例中的某些細(xì)節(jié)不應(yīng)構(gòu)成對本發(fā)明的限定，本發(fā)明將以所附權(quán)利要求書界定的范圍作為本發(fā)明的保護(hù)范圍。