角鋼加勁防屈曲剪切屈服型消能器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型提供了一種角鋼加勁防屈曲剪切屈服型消能器，包括頂板、耗能鋼板、底板、豎向加勁角鋼、橫向加勁角鋼、導(dǎo)向板以及聚四氟乙烯隔離層。耗能鋼板分別與頂板的下表面和底板的上表面連接。豎向加勁角鋼設(shè)置在耗能鋼板側(cè)邊的前后兩面，約束耗能鋼板側(cè)邊的彎曲變形。橫向加勁角鋼設(shè)置在耗能鋼板中部的前后兩面，約束耗能鋼板中部的鼓曲變形。導(dǎo)向板設(shè)置在底板的上表面，約束豎向加勁角鋼下端的面外位移。聚四氟乙烯隔離層分別粘貼在豎向加勁角鋼、橫向加勁角鋼與耗能鋼板接觸的側(cè)面上。本實(shí)用新型提供的角鋼加勁防屈曲剪切屈服型消能器具有防屈曲方案穩(wěn)定持續(xù)、延性高、疲勞性能好、滯回曲線飽滿、耗能性能優(yōu)良的特點(diǎn)，具有良好的應(yīng)用前景。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
角鋼加勁防屈曲剪切屈服型消能器
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)，涉及一種角鋼加勁防屈曲剪切屈服型消能器。
【背景技術(shù)】
[0002]目前工程界幾乎都是從剪切彈性屈曲不先于剪切屈服來(lái)設(shè)計(jì)剪切屈服型消能器，這種以彈性屈曲荷載作為承載力極限狀態(tài):一方面不能充分利用鋼板屈曲后強(qiáng)度，造成鋼板材料的浪費(fèi)，降低消能器的經(jīng)濟(jì)性能；另一方面近三十年來(lái)，試驗(yàn)研究已經(jīng)表明薄鋼板的屈曲并不意味著承載力的喪失，構(gòu)件失效由薄鋼板的極限強(qiáng)度控制。
[0003]現(xiàn)在剪切鋼板防屈曲的措施主要有兩種:焊接加勁肋和板上開(kāi)豎縫。無(wú)論是十字加勁還是交叉加勁，焊接加工不可避免的會(huì)產(chǎn)生殘留應(yīng)力，殘留變形，影響鋼板的力學(xué)性能。由于鋼板較薄，施焊起來(lái)容易“燒穿”，大量焊接部位不可避免地存在裂紋、夾雜等缺陷，在往復(fù)荷載作用下，裂紋易迅速擴(kuò)展并很快發(fā)生脆性斷裂，降低了鋼板的延性。其次，加勁肋易發(fā)生局部屈曲并降低加勁肋的加勁效率，反復(fù)的局部屈曲加速了加勁肋的斷裂，最終失去加勁作用。
[0004]在鋼板上開(kāi)豎縫，變鋼板的整體剪切變形為縫間立柱的彎曲變形，從而提高板的延性，但施工工藝較為復(fù)雜。由于鋼板受到分割，拉力場(chǎng)的路徑不通暢，難以形成完整的拉力場(chǎng)，因而提供的承載力有限。其次，豎縫對(duì)鋼板的剛度和承載力削弱較大，一般無(wú)法單獨(dú)作為結(jié)構(gòu)的主要抗側(cè)力體系工作，其滯回曲線呈現(xiàn)很明顯的剪切滑移型特征。同時(shí)，在鋼板上開(kāi)豎縫會(huì)大量增加制作費(fèi)用，且使得鋼板的分析參數(shù)繁多，設(shè)計(jì)方法更加復(fù)雜。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型目的在于提供一種角鋼加勁防屈曲剪切屈服型消能器，以改善現(xiàn)有剪切屈服型消能器防屈曲方案的不足，實(shí)現(xiàn)“變面外屈曲耗能機(jī)制為平面剪切耗能機(jī)制”，提供一種穩(wěn)定可靠，能夠持續(xù)為耗能鋼板提供側(cè)向支撐，限制其面外變形的技術(shù)方案。
[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)用新型提供了一種角鋼加勁防屈曲剪切屈服型消能器，包括頂板1、耗能鋼板
2、底板3、豎向加勁角鋼4、橫向加勁角鋼5、導(dǎo)向板6以及聚四氟乙烯隔離層7;
[0008]所述耗能鋼板2分別與所述頂板I的下表面和所述底板3的上表面連接；
[0009]所述豎向加勁角鋼4設(shè)置在所述耗能鋼板2側(cè)邊的前后兩面，上端與所述頂板I下表面連接，下端與底板3之間留有間距；
[0010]所述橫向加勁角鋼5設(shè)置在所述耗能鋼板2中部的前后兩面；
[0011]所述導(dǎo)向板6設(shè)置在所述底板3的上表面；
[0012]所述聚四氟乙烯隔離層7粘貼在所述豎向加勁角鋼4、所述橫向加勁角鋼5與所述耗能鋼板2接觸的側(cè)面上，以消除豎向加勁角鋼4、橫向加勁角鋼5與耗能鋼板2之間的摩擦力。
[0013]優(yōu)選的，所述豎向加勁角鋼4數(shù)量為4塊，2塊設(shè)置在耗能鋼板2側(cè)邊的前面，2塊設(shè)置在耗能鋼板2側(cè)邊的后面，以約束耗能鋼板2側(cè)邊的彎曲變形。
[0014]優(yōu)選的，所述橫向加勁角鋼5數(shù)量為2塊，I塊設(shè)置在耗能鋼板2中部的前面，I塊設(shè)置在耗能鋼板2中部的后面，以約束耗能鋼板2中部的鼓曲變形。
[0015]優(yōu)選的，所述導(dǎo)向板6數(shù)量為4塊，設(shè)置在底板3的上表面，以約束豎向加勁角鋼4下端的面外位移。
[0016]優(yōu)選的，所述耗能鋼板2材料為低屈服點(diǎn)鋼，采用對(duì)接熔透焊與所述頂板1、所述底板3連接。
[0017]優(yōu)選的，所述頂板1、所述底板3、所述導(dǎo)向板6的材料為普通鋼，所述導(dǎo)向板6與所述底板3采用焊接連接。
[0018]優(yōu)選的，所述豎向加勁角鋼4上端與所述頂板I采用焊接連接，所述豎向加勁角鋼4下端與底板3之間留有適當(dāng)間距。
[0019]優(yōu)選的，所述橫向加勁角鋼5兩端與所述豎向加勁角鋼4的翼緣采用焊接連接。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)勢(shì)在于:
[0021]本實(shí)用新型的消能器采用角鋼加勁防屈曲方案，首先有效的避免了在耗能鋼板上直接焊接加勁肋，降低其延性和低周疲勞性能；其次，又避免了在耗能鋼板上開(kāi)縫，破壞其拉力帶，降低鋼板的承載力和抗側(cè)剛度。第三，本實(shí)用新型提供的角鋼加勁防屈曲方案穩(wěn)定可靠，能夠持續(xù)為耗能鋼板提供側(cè)向支撐，限制其面外變形。最后，本實(shí)用新型提供的角鋼加勁防屈曲剪切屈服型消能器滯回曲線飽滿，耗能性能優(yōu)良，是一種理想的減震消能器。
[0022]本實(shí)用新型提供的角鋼加勁防屈曲剪切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。
[0023]本實(shí)用新型通過(guò)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，適用范圍廣泛，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。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種角鋼加勁防屈曲剪切屈服型消能器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025 ]圖2是圖1的A-A肯丨』視圖；
[0026]圖3是圖1的B-B剖視圖；
[0027]圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種角鋼加勁防屈曲剪切屈服型消能器的結(jié)構(gòu)分解不意圖；
[0028]圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種角鋼加勁防屈曲剪切屈服型消能器的滯回曲線。
[0029]圖中:
[0030]1:頂板;2:耗能鋼板;3:底板;4:豎向加勁角鋼;5:橫向加勁角鋼;6:導(dǎo)向板;7:聚四氟乙烯隔離層。
【具體實(shí)施方式】
[0031]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)例對(duì)本實(shí)用新型提出的角鋼加勁防屈曲剪切屈服型消能器作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。根據(jù)下面說(shuō)明和權(quán)利要求書(shū)，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和特征將更清楚。需說(shuō)明的是，附圖均采用非常簡(jiǎn)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(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施的目的。
[0032]如圖1-4所示，本實(shí)用新型提供了一種角鋼加勁防屈曲剪切屈服型消能器，包括頂板1、耗能鋼板2、底板3、豎向加勁角鋼4、橫向加勁角鋼5、導(dǎo)向板6以及聚四氟乙烯隔離層7;
[0033]所述耗能鋼板2分別與所述頂板I的下表面和所述底板3的上表面連接；
[0034]所述豎向加勁角鋼4設(shè)置在所述耗能鋼板2側(cè)邊的前后兩面，上端與所述頂板I下表面連接，下端與底板3之間留有適當(dāng)間距；
[0035]所述橫向加勁角鋼5設(shè)置在所述耗能鋼板2中部的前后兩面；
[0036]所述導(dǎo)向板6設(shè)置在所述底板3的上表面；
[0037]所述聚四氟乙烯隔離層7粘貼在所述豎向加勁角鋼4、所述橫向加勁角鋼5與所述耗能鋼板2接觸的側(cè)面上，以消除豎向加勁角鋼4、橫向加勁角鋼5與耗能鋼板2之間的摩擦力。
[0038]優(yōu)選的，所述豎向加勁角鋼4數(shù)量為4塊，2塊設(shè)置在耗能鋼板2側(cè)邊的前面，2塊設(shè)置在耗能鋼板2側(cè)邊的后面，以約束耗能鋼板2側(cè)邊的彎曲變形。
[0039]優(yōu)選的，所述橫向加勁角鋼5數(shù)量為2塊，I塊設(shè)置在耗能鋼板2中部的前面，I塊設(shè)置在耗能鋼板2中部的后面，以約束耗能鋼板2中部的鼓曲變形。
[0040]優(yōu)選的，所述導(dǎo)向板6數(shù)量為4塊，設(shè)置在底板3的上表面，以約束豎向加勁角鋼4下端的面外位移。
[0041]優(yōu)選的，所述耗能鋼板2材料為低屈服點(diǎn)鋼，采用對(duì)接熔透焊與所述頂板1、所述底板3連接。
[0042]優(yōu)選的，所述頂板1、所述底板3、所述導(dǎo)向板6的材料為普通鋼，所述導(dǎo)向板6與所述底板3采用焊接連接。
[0043]優(yōu)選的，所述豎向加勁角鋼4上端與所述頂板I采用焊接連接，所述豎向加勁角鋼4下端與底板3之間留有適當(dāng)間距。
[0044]優(yōu)選的，所述橫向加勁角鋼5兩端與所述豎向加勁角鋼4的翼緣采用焊接連接。
[0045]本實(shí)用新型提供的角鋼加勁防屈曲剪切屈服型消能器，其制造方法包括如下步驟:
[0046](I)根據(jù)工程需要以及減震要求設(shè)計(jì)出耗能鋼板2的尺寸參數(shù)；
[0047](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、豎向加勁角鋼(4)、
[0048]橫向加勁角鋼5、導(dǎo)向板6的尺寸參數(shù)；
[0049](3)采用對(duì)接熔透焊連接頂板1、耗能鋼板2、底板3;
[0050](4)采用焊接連接豎向加勁角鋼4和橫向加勁角鋼5;
[0051](5)在豎向加勁角鋼4、橫向加勁角鋼5與耗能鋼板2接觸的側(cè)面粘
[0052]貼聚四氟乙烯隔離層7;
[0053](6)采用焊接連接豎向加勁角鋼4上端與頂板I下表面。
[0054](7)采用焊接連接導(dǎo)向板6與底板3，完成角鋼加勁防屈曲剪切屈服型消能器的制造。
[0055]在整個(gè)焊接過(guò)程中，不應(yīng)在耗能板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。
[0056]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)生面外變形，防屈曲方案中的豎向加勁角鋼4有效的約束了耗能鋼板兩側(cè)邊的彎曲變形，防屈曲方案中的橫向加勁角鋼5有效的約束了耗能鋼板2中部的鼓曲變形，實(shí)現(xiàn)“變面外屈曲耗能機(jī)制為平面剪切耗能機(jī)制”的設(shè)計(jì)原則。本實(shí)用新型的防屈曲方案持續(xù)有效的為耗能鋼板2提供側(cè)向支承，使得消能器滯回曲線飽滿，具有良好的耗能性能和低周疲勞性能。
[0057]本實(shí)用新型的消能器采用角鋼加勁防屈曲方案，首先有效的避免了在耗能鋼板上直接焊接加勁肋，降低其延性和低周疲勞性能；其次，又避免了在耗能鋼板上開(kāi)縫，破壞其拉力帶，降低鋼板的承載力和抗側(cè)剛度。第三，本實(shí)用新型提供的角鋼加勁防屈曲方案穩(wěn)定可靠，能夠持續(xù)為耗能鋼板提供側(cè)向支撐，限制其面外變形。最后，本實(shí)用新型提供的角鋼加勁防屈曲剪切屈服型消能器滯回曲線飽滿，耗能性能優(yōu)良，是一種理想的減震消能器。
[0058]本實(shí)用新型提供的角鋼加勁防屈曲剪切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。
[0059]本實(shí)用新型通過(guò)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，適用范圍廣泛，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。
[0060]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(shū)的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.角鋼加勁防屈曲剪切屈服型消能器，其特征在于，包括頂板(I)、耗能鋼板(2)、底板(3)、豎向加勁角鋼(4)、橫向加勁角鋼(5)、導(dǎo)向板(6)以及聚四氟乙烯隔離層(7); 所述耗能鋼板(2)分別與所述頂板(I)的下表面和所述底板(3)的上表面連接； 所述豎向加勁角鋼(4)設(shè)置在所述耗能鋼板(2)側(cè)邊的前后兩面，上端與所述頂板(I)下表面連接，下端與底板(3)之間留有間距； 所述橫向加勁角鋼(5)設(shè)置在所述耗能鋼板(2)中部的前后兩面； 所述導(dǎo)向板(6)設(shè)置在所述底板(3)的上表面； 所述聚四氟乙烯隔離層(7)粘貼在所述豎向加勁角鋼(4)、所述橫向加勁角鋼(5)與所述耗能鋼板(2)接觸的側(cè)面上，以消除豎向加勁角鋼(4)、橫向加勁角鋼(5)與耗能鋼板(2)之間的摩擦力。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的角鋼加勁防屈曲剪切屈服型消能器，其特征在于，所述豎向加勁角鋼(4)數(shù)量為4塊，2塊分別設(shè)置在所述耗能鋼板(2)兩側(cè)的前面，另外2塊分別設(shè)置在所述耗能鋼板(2)兩側(cè)的后面，以約束所述耗能鋼板(2)兩個(gè)側(cè)邊的彎曲變形。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的角鋼加勁防屈曲剪切屈服型消能器，其特征在于，所述橫向加勁角鋼(5)數(shù)量為2塊，I塊設(shè)置在耗能鋼板(2)中部的前面，I塊設(shè)置在耗能鋼板(2)中部的后面，以約束耗能鋼板(2)中部的鼓曲變形。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的角鋼加勁防屈曲剪切屈服型消能器，其特征在于，所述導(dǎo)向板(6)數(shù)量為4塊，設(shè)置在底板(3)的上表面，以約束豎向加勁角鋼(4)下端的面外位移。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的角鋼加勁防屈曲剪切屈服型消能器，其特征在于，所述耗能鋼板(2)材料為低屈服點(diǎn)鋼，采用對(duì)接熔透焊與所述頂板(1)、所述底板(3)連接。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的角鋼加勁防屈曲剪切屈服型消能器，其特征在于，所述頂板(I)、所述底板(3)、所述導(dǎo)向板(6)的材料為普通鋼，所述導(dǎo)向板(6)與所述底板(3)采用焊接連接。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的角鋼加勁防屈曲剪切屈服型消能器，其特征在于，所述豎向加勁角鋼(4)上端與所述頂板(I)采用焊接連接，所述豎向加勁角鋼(4)下端與底板(3)之間留有間距。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的角鋼加勁防屈曲剪切屈服型消能器，其特征在于，所述橫向加勁角鋼(5)兩端與所述豎向加勁角鋼(4)的翼緣采用焊接連接。
【文檔編號(hào)】E04B1/98GK205557892SQ201620400806
【公開(kāi)日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年5月5日
【發(fā)明人】劉峰, 符宇欣, 吳中凡
【申請(qǐng)人】上海天華建筑設(shè)計(jì)有限公司