一種螺栓式夾板剪切板阻尼器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種螺栓式夾板剪切板阻尼器，屬于結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域，由耗能鋼板組、夾板單元、連接板單元和開孔板單元四部分組成。所述耗能鋼板組由至少1塊耗能鋼板組成；所述的耗能鋼板呈矩形或兩個(gè)角對(duì)接的雙三角形或兩側(cè)去掉半橢圓弧形的矩形，其上邊緣開至少2個(gè)橢圓孔，各耗能鋼板平行排列；所述夾板單元包括至少1個(gè)截面為空心矩形的夾板子單元，每個(gè)耗能鋼板被1個(gè)夾板子單元包圍，二者同軸且留有間隙；所述的連接板單元由2塊矩形連接鋼板組成，上部矩形連接鋼板通過開孔板單元與耗能鋼板螺栓連接，下部矩形連接鋼板與耗能鋼板焊接。本發(fā)明具耗能鋼板不易發(fā)生平面外屈曲、關(guān)鍵性能參數(shù)易于設(shè)計(jì)、承載力大、力學(xué)性能優(yōu)越、生產(chǎn)工藝簡便等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種螺栓式夾板剪切板阻尼器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種螺栓式夾板剪切板阻尼器，屬于結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]減輕和控制結(jié)構(gòu)的振動(dòng)一直是土木工程防災(zāi)減災(zāi)的主要任務(wù)，而被動(dòng)耗能為這一問題的解決提供了有效的途徑，耗能減震結(jié)構(gòu)的核心器件一一阻尼器的研宄從上世紀(jì)70年代起迅猛的發(fā)展起來。其中，金屬阻尼器以其穩(wěn)定的滯回性能受到青睞。剪切板阻尼器是金屬阻尼器的一種，利用鋼板在平明內(nèi)剪切屈服耗散能量，它可以為結(jié)構(gòu)提供較大的剛度，并且制作簡單，在日本、美國等國家應(yīng)用廣泛。
[0003]然而，傳統(tǒng)的剪切板阻尼器是將耗能鋼板垂直焊接到上下兩塊水平連接板上，依靠上下兩塊水平連接板在水平方向的相對(duì)位移使耗能鋼板發(fā)生平面內(nèi)的剪切變形耗能能量。剪切板阻尼器雖然有很多優(yōu)點(diǎn)，但也存在以下缺點(diǎn)。1.阻尼器的耗能鋼板與上下兩塊水平連接板采用焊接連接，使其無法在縱向上自由移動(dòng)，當(dāng)耗能鋼板發(fā)生剪切變形的同時(shí)會(huì)引起較大的薄膜張力，這樣，達(dá)到相同角應(yīng)變時(shí)需要更大的剪切力，容易造成與其連接的結(jié)構(gòu)主體構(gòu)件的破壞。2.當(dāng)阻尼器的承載力較大時(shí)，耗能鋼板的寬厚比很難設(shè)計(jì)的比較小，使得耗能鋼板在水平位移下容易發(fā)生平面外的屈曲變形，從而使其承載力降低，耗能性能退化，并難以建立準(zhǔn)確的本構(gòu)模型。3.當(dāng)剪切板阻尼器用于耗能連梁剪力墻結(jié)構(gòu)時(shí)，要求阻尼器平面尺寸不能過大，而集中在耗能連梁的中部，以保證阻尼器以受剪為主，這會(huì)使得耗能鋼板寬厚比過小而與連接板連接困難。為了改善剪切板阻尼器耗能鋼板的平面外屈曲，可以在耗能鋼板邊緣及中心設(shè)置加勁肋，然而增設(shè)加勁肋后使得阻尼器的屈服力、承載力和初始剛度等關(guān)鍵參數(shù)難以估計(jì)，而使阻尼器設(shè)計(jì)困難，此外，加勁肋與耗能鋼板采用焊接連接，而焊接不僅制作復(fù)雜還會(huì)過早的發(fā)生沿著焊縫的破壞，大大降低阻尼器的疲勞壽命。
[0004]因此，開發(fā)一種不僅可以有效消除薄膜應(yīng)力，還可以抑制耗能鋼板平面外屈曲，滯回性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡單的新型剪切板阻尼器，對(duì)于減小結(jié)構(gòu)在地震下的振動(dòng)響應(yīng)，防止結(jié)構(gòu)主體構(gòu)件破壞具有重要的實(shí)際意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種螺栓式夾板剪切板阻尼器，解決已有剪切板阻尼器在變形過程中產(chǎn)生較大薄膜應(yīng)力，容易發(fā)生平面外失穩(wěn)、滯回性能不穩(wěn)定、參數(shù)難以設(shè)計(jì)、生產(chǎn)成本高、難以批量化生產(chǎn)，且難以應(yīng)用于耗能連梁剪切墻結(jié)構(gòu)等問題。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明技術(shù)方案如下:一種螺栓式夾板剪切板阻尼器包括耗能鋼板組1、夾板單元2、連接板單元3和開孔板單元4，所述的耗能鋼板組I由至少一塊耗能鋼板1-1組成，耗能鋼板1-1平行排列，相互之間不連接；所述耗能鋼板1-1的上邊緣有至少兩個(gè)橢圓孔，橢圓孔的長軸沿豎直方向；所述的夾板單元2包括至少一個(gè)截面為空心矩形的夾板子單元2-1，每個(gè)夾板子單元2-1包圍一個(gè)耗能鋼板1-1，且與所包圍的耗能鋼板
1-1同軸；所述的連接板單元3由上部矩形連接鋼板3-1和下部矩形連接鋼板3-2組成；所述開孔板單元4由至少兩塊形狀相同的開孔板4-1組成，開孔板4-1沿水平方向開有至少兩個(gè)橢圓孔，橢圓孔的長軸沿豎直方向；所述開孔板4-1的數(shù)目比耗能鋼板1-1的數(shù)目多I個(gè)，開孔板4-1上橢圓孔的數(shù)目與耗能鋼板1-1上橢圓孔的數(shù)目相等，且位置重合；所述開孔板4-1與上部連接板3-1焊接，相鄰開孔板4-1之間的距離等于耗能鋼板1-1的厚度；所述下部連接板3-2與耗能鋼板1-1垂直焊接，耗能鋼板1-1之間的距離等于開孔板4-1的厚度；所述耗能鋼板1-1插入開孔板4-1之間的間隙中，耗能鋼板1-1的橢圓孔與開孔板4-1的橢圓孔對(duì)齊，通過螺栓將開孔板4-1與耗能鋼板1-1連接。
[0007]所述的夾板子單元2-1空心矩形內(nèi)邊緣水平方向尺寸比耗能鋼板1-1大100?300mm，空心矩形豎直方向尺寸比耗能鋼板1_1小10?80mm，在耗能鋼板1_1厚度方向上夾板子單元2-1空心矩形內(nèi)邊緣與耗能鋼板1-1之間的間隙為I?3mm。
[0008]所述夾板子單元2-1由2塊蓋板和2塊墊板組成，蓋板平行于耗能鋼板1-1的平面，墊板平行于耗能鋼板1-1的厚度方向；當(dāng)耗能鋼板1-1的數(shù)量多于I個(gè)時(shí)，其夾板單元2的相鄰?qiáng)A板子單元2-1間共用同I塊蓋板；各側(cè)的墊板通過螺栓或焊接與蓋板連接，形成夾板單元2。
[0009]所述的耗能鋼板1-1采用低屈服點(diǎn)鋼或其他高延性鋼制作，其形狀為矩形、兩個(gè)角對(duì)接的雙三角形或兩側(cè)去掉半橢圓弧形的矩形。
[0010]所述的夾板單元采用全鋼、混凝土或鋼-混凝土制成。
[0011]本發(fā)明的效果和益處是:一種螺栓式夾板剪切板阻尼器，耗能鋼板在水平方向固定，豎直方向上可以自由移動(dòng)，從而有效消除了薄膜應(yīng)力。一種螺栓式夾板剪切板阻尼器，在耗能鋼板上焊接較少，從而避免了由于焊接引起的阻尼器疲勞壽命的降低。一種螺栓式夾板剪切板阻尼器，多塊并列的耗能鋼板，解決了一塊耗能鋼板因厚度過大而難于連接板連接的問題，使其結(jié)構(gòu)簡單，易于加工，可以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化批量生產(chǎn)，并且適用于耗能連梁剪力墻結(jié)構(gòu)。一種螺栓式夾板剪切板阻尼器，其耗能鋼板為變截面，使截面受力均勻，從而有效提高阻尼器的疲勞壽命。一種螺栓式夾板剪切板阻尼器，在各塊耗能鋼板外部均設(shè)置夾板單元，二者之間留有間隙，分開受力，夾板單元可以有效的防止耗能鋼板平面外屈曲，當(dāng)耗能鋼板較薄時(shí)也可以有較高的延性和滯回性能，同時(shí)也可以降低阻尼器的成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明的一種螺栓式夾板剪切板阻尼器三維示意圖。
[0013]圖2為本發(fā)明的一種螺栓式夾板剪切板阻尼器A-A截面示意圖。
[0014]圖3為本發(fā)明的一種螺栓式夾板剪切板阻尼器耗能鋼板的三維示意圖。
[0015]圖4為本發(fā)明的一種螺栓式夾板剪切板阻尼器開孔板單元與上部矩形連接鋼板的關(guān)系圖。
[0016]圖5為本發(fā)明的一種螺栓式夾板剪切板阻尼器耗能鋼板與開孔單元及連接板單元的關(guān)系圖。
[0017]圖中:1耗能鋼板組；2夾板單元；3連接板單元；4開孔板單元；
[0018]1-1耗能鋼板；2-1夾板子單元；3-1上部矩形連接鋼板；
[0019]1-2 3-2下部矩形連接鋼板；4_1開孔板。

【具體實(shí)施方式】
[0020]以下結(jié)合技術(shù)方案和附圖詳細(xì)敘述本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
[0021]本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】參見圖1至圖5。本實(shí)施例包括4部分，耗能鋼板組1、夾板單元2、連接板單元3和開孔板單元4，如圖1所示。耗能鋼板組I包括2塊耗能鋼板1-1，夾板單元2包括2個(gè)夾板子單元2-1，如圖2所示。
[0022]所述夾板子單元2-1呈空心矩形，空心矩形與所包圍的耗能鋼板1-1同軸；在耗能鋼板1-1的厚度方向，夾板子單元2-1內(nèi)邊緣與耗能鋼板1-1留有2mm間隙；夾板子單元
2-1空心矩形的豎直方向尺寸比耗能鋼板1-1小10mm，夾板子單元2-1空心矩形內(nèi)邊緣水平方向尺寸比耗能鋼板大200_，如圖1和圖2所示。
[0023]所述夾板子單元2-1由2塊蓋板和2塊墊板組成，2個(gè)夾板子單元2_1共用一塊蓋板，如圖2所示。
[0024]所述耗能鋼板1-1為兩側(cè)去掉半橢圓弧形的矩形，上邊緣沿水平方向開4個(gè)橢圓孔，橢圓孔的長軸方向沿豎直方向，如圖3所示。
[0025]所述的連接板單元3包括上部矩形連接鋼板3-1和下部矩形連接板3-2 ;所述的開孔板單元4包括3塊開孔板4-1，開孔板4-1上與耗能鋼板1-1橢圓孔相對(duì)應(yīng)的位置上開有形狀和數(shù)量相同的橢圓孔；將開孔板4-1垂直焊接到上部連接板3-1上，以上部連接板
3-1中心為軸對(duì)稱排布，相鄰開孔板4-1之間的間隙大小為耗能鋼板1-1的厚度，如圖4所不O
[0026]將2塊耗能鋼板1-1垂直焊接到下部矩形連接鋼板3-2上，以下部矩形連接鋼板3-2中心為軸對(duì)稱排布，2塊耗能鋼板1-1之間間隙大小為開孔板4-1的厚度；將耗能鋼板1-1與插入開孔板4-1之間的間隙中，使耗能鋼板1-1的橢圓孔與開孔板4-1的橢圓孔對(duì)齊，將螺栓插入橢圓孔中將耗能鋼板1-1與開孔板4-1連接固定，如圖5所示。
【權(quán)利要求】
1.一種螺栓式夾板剪切板阻尼器，其特征在于，該螺栓式夾板剪切板阻尼器包括耗能鋼板組、夾板單元、連接板單元和開孔板單元；所述的耗能鋼板組由至少一塊耗能鋼板組成，耗能鋼板平行排列，相互之間不連接；所述耗能鋼板的上邊緣有至少兩個(gè)橢圓孔，橢圓孔的長軸沿豎直方向；所述的夾板單元包括至少一個(gè)截面為空心矩形的夾板子單元，每個(gè)夾板子單元包圍一個(gè)耗能鋼板，且與所包圍的耗能鋼板同軸；所述的連接板單元由上部矩形連接鋼板和下部矩形連接鋼板組成；所述開孔板單元由至少兩塊形狀相同的開孔板組成，開孔板沿水平方向開有至少兩個(gè)橢圓孔，橢圓孔的長軸沿豎直方向；所述開孔板的數(shù)目比耗能鋼板的數(shù)目多1個(gè)，開孔板上橢圓孔的數(shù)目與耗能鋼板上橢圓孔的數(shù)目相等，且位置重合；所述開孔板與上部連接板焊接，相鄰開孔板之間的距離等于耗能鋼板的厚度；所述下部連接板與耗能鋼板垂直焊接，耗能鋼板之間的距離等于開孔板的厚度；所述耗能鋼板插入開孔板之間的間隙中，耗能鋼板的橢圓孔與開孔板的橢圓孔對(duì)齊，通過螺栓將開孔板與耗能鋼板連接； 所述的夾板子單元空心矩形內(nèi)邊緣水平方向尺寸比耗能鋼板大100?300mm，空心矩形豎直方向尺寸比耗能鋼板小10?80mm，在耗能鋼板厚度方向上夾板子單元空心矩形內(nèi)邊緣與耗能鋼板之間的間隙為1?3_ ; 所述夾板子單元由2塊蓋板和2塊墊板組成，蓋板平行于耗能鋼板的平面，墊板平行于耗能鋼板的厚度方向；當(dāng)耗能鋼板的數(shù)量多于1個(gè)時(shí)，其夾板單元的相鄰?qiáng)A板子單元間共用同1塊蓋板；各側(cè)的墊板通過螺栓或焊接與蓋板連接，形成夾板單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺栓式夾板剪切板阻尼器，其特征在于，所述的耗能鋼板的形狀為矩形、兩個(gè)角對(duì)接的雙三角形或兩側(cè)去掉半橢圓弧形的矩形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的螺栓式夾板剪切板阻尼器，其特征在于，所述的耗能鋼板采用低屈服點(diǎn)鋼或其他高延性鋼制作。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的螺栓式夾板剪切板阻尼器，其特征在于，所述的夾板單元采用全鋼、混凝土或鋼-混凝土制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的螺栓式夾板剪切板阻尼器，其特征在于，所述的夾板單元采用全鋼、混凝土或鋼-混凝土制成。
【文檔編號(hào)】E04B1/98GK104453006SQ201410748486
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年12月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月8日
【發(fā)明者】馬寧, 董旭峰, 歐進(jìn)萍 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)