一種三折線外形面內(nèi)彎曲屈服型消能器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種三折線外形面內(nèi)彎曲屈服型消能器，消能器包括頂板、耗能鋼板、底板以及連接板，耗能鋼板設(shè)置于所述頂板和所述底板之間，連接板設(shè)置于所述底板的下底面上；耗能鋼板由多肢具有三折線外形的鋼立柱面內(nèi)設(shè)置組成。本實(shí)用新型提供的三折線外形面內(nèi)彎曲屈服型消能器，能夠在小震作用時(shí)提供足夠的初始剛度，在大震作用時(shí)消耗地震輸入的能量，而且耗能鋼板采用三折線外形過渡，引起應(yīng)力重分布，有效地改善了面內(nèi)屈服型消能器的應(yīng)力集中，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)屈服，提高其塑性變形能力和低周疲勞性能。本實(shí)用新型應(yīng)用前景廣泛，既可以應(yīng)用于新建建筑，又可以應(yīng)用于既有建筑的加固改造。
【專利說明】
一種三折線外形面內(nèi)彎曲屈服型消能器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于工程結(jié)構(gòu)的消能減震與振動(dòng)控制技術(shù)，涉及一種三折線外形面內(nèi)彎曲屈服型消能器。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的抗震設(shè)計(jì)是通過增強(qiáng)結(jié)構(gòu)本身的抗震性能來抵御地震作用，即利用結(jié)構(gòu)本身來儲(chǔ)存和消耗地震能量，以滿足結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防目標(biāo):小震不壞、中震可修、大震不倒。但這種抗震方式缺乏自我調(diào)節(jié)能力，在不確定的地震作用下，很可能不滿足結(jié)構(gòu)安全性的要求。隨著建筑結(jié)構(gòu)抗震技術(shù)的發(fā)展及對(duì)抗震機(jī)理的深入分析，消能減震成為建筑結(jié)構(gòu)抗震領(lǐng)域的一個(gè)發(fā)展趨勢。
[0003]金屬消能器屬于一種被動(dòng)控制的消能減震裝置，具有“耗能原理明確、構(gòu)造形式簡單、工作性能長期穩(wěn)定、耗能能力優(yōu)良”的特點(diǎn)，因此逐步得到國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。
[0004]金屬消能器按耗能機(jī)理一般分為:軸向屈服耗能型、彎曲屈服耗能型、剪切屈服耗能型和扭轉(zhuǎn)屈服耗能型。采用面外受力方式的金屬消能器，初始剛度較小，承載能力較低，需要多塊鋼板間隔層疊放置以提高其力學(xué)性能。采用面內(nèi)受力方式的金屬消能器則可以大幅提高鋼板的初始剛度和承載力，但面內(nèi)受力方式的金屬消能器容易形成應(yīng)力集中，影響其塑性變形能力和低周疲勞性能。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型目的在于提供一種三折線外形面內(nèi)彎曲屈服型消能器，解決現(xiàn)有技術(shù)中采用面內(nèi)受力方式的金屬消能器容易形成應(yīng)力集中，影響其塑性變形能力和低周疲勞性能的問題。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案如下:
[0007]本實(shí)用新型提供了一種三折線外形面內(nèi)彎曲屈服型消能器，包括頂板、耗能鋼板、底板以及連接板，所述耗能鋼板設(shè)置于所述頂板和所述底板之間，所述連接板設(shè)置于所述底板的下底面上;所述耗能鋼板由多肢豎具有三折線外形的鋼立柱面內(nèi)設(shè)置組成。
[0008]優(yōu)選的，所述耗能鋼板的材料為低屈服點(diǎn)鋼，采用對(duì)接熔透焊與頂板、底板連接。
[0009]優(yōu)選的，所述連接板與所述底板的下底面采用焊接連接。
[0010]優(yōu)選的，所述耗能鋼板的尺寸參數(shù)根據(jù)工程需要和減震要求確定，頂板、底板、連接板的尺寸參數(shù)需根據(jù)受力計(jì)算和構(gòu)造要求確定。
[0011]優(yōu)選的，所述耗能鋼板根據(jù)減震需求采用單片設(shè)置、雙片面外間隔平行設(shè)置或多片面外間隔平行設(shè)置。
[0012]優(yōu)選的，所述三折線外形面內(nèi)彎曲屈服型消能器，還包括邊緣梁、邊緣柱和支撐。
[0013]優(yōu)選的，所述連接板與所述支撐、所述頂板與所述邊緣梁均通過高強(qiáng)螺栓連接。
[0014]優(yōu)選的，所述支撐可采用角鋼、工字型鋼或槽鋼。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)勢在于:
[0016]本實(shí)用新型提供的三折線外形面內(nèi)彎曲屈服型消能器采用面內(nèi)受力方式，能夠在小震作用時(shí)提供足夠的初始剛度，在大震作用時(shí)消耗地震輸入的能量，保護(hù)主體結(jié)構(gòu)；其次，耗能鋼板采用三折線外形過渡，引起應(yīng)力重分布，有效地改善了面內(nèi)屈服型消能器應(yīng)力集中的現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)了多點(diǎn)屈服，提高其塑性變形能力和低周疲勞性能；同時(shí)，消能器與建筑結(jié)構(gòu)均采用高強(qiáng)螺栓連接，便于裝置的安裝、拆卸、維修與震后更換;最后，本實(shí)用新型通過合理的參數(shù)設(shè)計(jì)，耗能性能優(yōu)良，且具有良好的經(jīng)濟(jì)性能，既可以應(yīng)用于新建建筑，又可以應(yīng)用于既有建筑的加固改造，適用范圍廣泛。
[0017]本實(shí)用新型提供的三折線外形面內(nèi)彎曲屈服型消能器為非承重構(gòu)件，不能夠承擔(dān)建筑結(jié)構(gòu)的重量，在消能器安裝后不改變建筑主體結(jié)構(gòu)的豎向受力體系。
【附圖說明】
[0018]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種三折線外形面內(nèi)彎曲屈服型消能器的組成構(gòu)件圖；
[0019]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種三折線外形面內(nèi)彎曲屈服型消能器的正視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖3為圖2的剖面示意圖；
[0021]圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種三折線外形面內(nèi)彎曲屈服型消能器的安裝示意圖；
[0022]圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種三折線外形面內(nèi)彎曲屈服型消能器往復(fù)加載的滯回曲線圖。
[0023]圖中:
[0024]I:頂板;2:耗能鋼板;3:底板;4:連接板;5:邊緣梁;6:邊緣柱;7:支撐。
【具體實(shí)施方式】
[0025]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)例對(duì)本實(shí)用新型提出的一種三折線外形面內(nèi)彎曲屈服型消能器作進(jìn)一步詳細(xì)說明。根據(jù)下面說明和權(quán)利要求書，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本實(shí)用新型實(shí)施的目的。
[0026]如圖1-4所示，為本實(shí)用新型提供的一種三折線外形面內(nèi)彎曲屈服型消能器，包括頂板1、耗能鋼板2、底板3以及連接板4，所述耗能鋼板2設(shè)置于所述頂板I和所述底板3之間，其分別垂直連接于所述頂板I的下底面和所述底板3的上表面之間；所述連接板4設(shè)置于所述底板3的下底面上;所述耗能鋼板2至少為一片，每片所述耗能鋼板均由多肢具有三折線外形的鋼立柱面內(nèi)設(shè)置;其中，每肢鋼立柱都分別與所述頂板I的下底面和所述底板3的上表面通過對(duì)接熔透焊連接。耗能鋼板2采用三折線外形設(shè)計(jì)，可以引起應(yīng)力重分布，有效地改善耗能鋼板的應(yīng)力集中，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)屈服，提高其塑性變形能力和低周疲勞性能。
[0027]優(yōu)選的，所述耗能鋼板2的材料為低屈服點(diǎn)鋼，采用對(duì)接熔透焊與頂板1、底板3連接。
[0028]優(yōu)選的，所述連接板4與所述底板3的下底面采用焊接連接。
[0029]優(yōu)選的，所述耗能鋼板2的尺寸參數(shù)根據(jù)工程需要和減震要求具體確定，頂板1、底板3、連接板4的尺寸參數(shù)需根據(jù)受力計(jì)算和構(gòu)造要求具體確定。
[0030]如圖3所示，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到的是，所述耗能鋼板2可以根據(jù)減震需求進(jìn)行設(shè)置，其并不局限于設(shè)置單片，也可以采用雙片面外間隔平行設(shè)置，也可采用多片面外間隔平行設(shè)置。通過多片耗能鋼板2并排相鄰設(shè)置，可以有效的解決當(dāng)所需的三折線外形鋼立柱過多時(shí)，設(shè)計(jì)成一片耗能鋼板2時(shí)，耗能鋼板2長度過長的問題，其片數(shù)可根據(jù)工程實(shí)際需要設(shè)計(jì)。
[0031]在本實(shí)施例中，所述三折線外形面內(nèi)彎曲屈服型消能器還包括邊緣梁5、邊緣柱6和支撐7，所述連接板4與所述支撐7、所述頂板I與所述邊緣梁5均通過高強(qiáng)螺栓連接，方便裝置的安裝、拆卸，維修與震后更換。
[0032]優(yōu)選的，所述支撐7可采用角鋼、工字型鋼、槽鋼等型鋼。
[0033]一種三折線外形面內(nèi)彎曲屈服型消能器的制造方法，包括如下步驟:
[0034](I)根據(jù)工程需要的性能參數(shù)(包括耗能鋼板2的屈服位移、彈性剛度、屈服力等)設(shè)計(jì)出耗能鋼板2的尺寸參數(shù)；
[0035](2)根據(jù)工程設(shè)定的極限位移設(shè)計(jì)出頂板1、底板3、連接板4的尺寸參數(shù)以及高強(qiáng)螺栓的參數(shù)；
[0036](3)采用對(duì)接熔透焊連接所述頂板1、所述耗能鋼板2、所述底板3;
[0037](4)采用焊接連接所述底板3和所述連接板4;
[0038](5)采用高強(qiáng)螺栓連接所述頂板I與所述邊緣梁5、所述底板4與所述支撐7，完成三折線外形面內(nèi)彎曲屈服型消能器的制造。
[0039]在整個(gè)焊接過程中，不應(yīng)在耗能鋼板2位置進(jìn)行焊接起弧或落弧等不規(guī)范的加工工藝，以免局部熱應(yīng)力對(duì)屈服段性能產(chǎn)生不利影響。同時(shí)應(yīng)注意防火、防腐處理。
[0040]當(dāng)發(fā)生地震作用時(shí)，結(jié)構(gòu)發(fā)生層間位移導(dǎo)致耗能鋼板2發(fā)生面內(nèi)彎曲變形，當(dāng)位移大于其屈服位移時(shí)消能器開始屈服耗能，消耗地震輸入的能量，從而保護(hù)主體結(jié)構(gòu)免遭破壞。
[0041]本實(shí)用新型提供的一種三折線外形面內(nèi)彎曲屈服型消能器，采用面內(nèi)受力方式，能夠在小震作用時(shí)提供足夠的初始剛度，在大震作用時(shí)消耗地震輸入的能量，保護(hù)主體結(jié)構(gòu);而且，耗能鋼板2采用三折線外形過渡，引起應(yīng)力重分布，有效地改善了面內(nèi)屈服型消能器應(yīng)力集中的現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)了多點(diǎn)屈服，提高其塑性變形能力和低周疲勞性能；同時(shí)，消能器與建筑結(jié)構(gòu)均采用高強(qiáng)螺栓連接，便于裝置的安裝、拆卸、維修與震后更換。最后，本實(shí)用新型通過合理的參數(shù)設(shè)計(jì)，耗能性能優(yōu)良，且具有良好的經(jīng)濟(jì)性能，既可以應(yīng)用于新建建筑，又可以應(yīng)用于既有建筑的加固改造，適用范圍廣泛。
[0042]上述描述僅是對(duì)本實(shí)用新型較佳實(shí)施例的描述，并非對(duì)本實(shí)用新型范圍的任何限定，本實(shí)用新型領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)上述揭示內(nèi)容做的任何變更、修飾，均屬于權(quán)利要求書的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種三折線外形面內(nèi)彎曲屈服型消能器，其特征在于，包括頂板(I)、耗能鋼板(2)、底板(3)以及連接板(4)，所述耗能鋼板(2)設(shè)置于所述頂板(I)和所述底板(3)之間，所述連接板(4)設(shè)置于所述底板(3)的下底面上;所述耗能鋼板(2)由多肢具有三折線外形的鋼立柱面內(nèi)設(shè)置組成。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三折線外形面內(nèi)彎曲屈服型消能器，其特征在于，所述耗能鋼板(2)的材料為低屈服點(diǎn)鋼，采用對(duì)接熔透焊與頂板(1)、底板(3)連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三折線外形面內(nèi)彎曲屈服型消能器，其特征在于，所述連接板(4)與所述底板(3)的下底面采用焊接連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三折線外形面內(nèi)彎曲屈服型消能器，其特征在于，耗能鋼板(2)的尺寸參數(shù)根據(jù)工程需要和減震要求確定，頂板(1)、底板(3)、連接板(4)的尺寸參數(shù)需根據(jù)受力計(jì)算和構(gòu)造要求確定。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三折線外形面內(nèi)彎曲屈服型消能器，其特征在于，所述耗能鋼板(2)根據(jù)減震需求采用單片設(shè)置、雙片面外間隔平行設(shè)置或多片面外間隔平行設(shè)置。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三折線外形面內(nèi)彎曲屈服型消能器，其特征在于，還包括邊緣梁(5)、邊緣柱(6)和支撐(7)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的三折線外形面內(nèi)彎曲屈服型消能器，其特征在于，所述連接板(4)與所述支撐(7)、所述頂板(I)與所述邊緣梁(5)均通過高強(qiáng)螺栓連接。
【文檔編號(hào)】E04B1/98GK205421589SQ201620203564
【公開日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2016年3月16日
【發(fā)明人】劉峰, 李偉興, 章靜, 楊學(xué)宏, 顧浩聲, 董劉芳
【申請(qǐng)人】上海天華建筑設(shè)計(jì)有限公司