一种三折线外形面内弯曲屈服型消能器及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种三折线外形面内弯曲屈服型消能器及其制造方法，消能器包括顶板、耗能钢板、底板以及连接板，耗能钢板设置于所述顶板和所述底板之间，连接板设置于所述底板的下底面上；耗能钢板由多肢具有三折线外形的钢立柱面内设置组成。本发明专利技术提供的三折线外形面内弯曲屈服型消能器，能够在小震作用时提供足够的初始刚度，在大震作用时消耗地震输入的能量，而且耗能钢板采用三折线外形过渡，引起应力重分布，有效地改善了面内屈服型消能器的应力集中，实现多点屈服，提高其塑性变形能力和低周疲劳性能。本发明专利技术应用前景广泛，既可以应用于新建建筑，又可以应用于既有建筑的加固改造。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于工程结构的消能减震与振动控制技术，涉及一种三折线外形面内弯曲屈服型消能器及其制造方法。
技术介绍
传统的抗震设计是通过增强结构本身的抗震性能来抵御地震作用，即利用结构本身来储存和消耗地震能量，以满足结构抗震设防目标：小震不坏、中震可修、大震不倒。但这种抗震方式缺乏自我调节能力，在不确定的地震作用下，很可能不满足结构安全性的要求。随着建筑结构抗震技术的发展及对抗震机理的深入分析，消能减震成为建筑结构抗震领域的一个发展趋势。金属消能器属于一种被动控制的消能减震装置，具有“耗能原理明确、构造形式简单、工作性能长期稳定、耗能能力优良”的特点，因此逐步得到国内外学者的广泛关注。金属消能器按耗能机理一般分为：轴向屈服耗能型、弯曲屈服耗能型、剪切屈服耗能型和扭转屈服耗能型。采用面外受力方式的金属消能器，初始刚度较小，承载能力较低，需要多块钢板间隔层叠放置以提高其力学性能。采用面内受力方式的金属消能器则可以大幅提高钢板的初始刚度和承载力，但面内受力方式的金属消能器容易形成应力集中，影响其塑性变形能力和低周疲劳性能。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种三折线外形面内弯曲屈服型消能器及其制造方法，解决现有技术中采用面内受力方式的金属消能器容易形成应力集中，影响其塑性变形能力和低周疲劳性能的问题。为实现上述目的，本专利技术提供的技术方案如下：本专利技术提供了一种三折线外形面内弯曲屈服型消能器，包括顶板、耗能钢板、底板以及连接板，所述耗能钢板设置于所述顶板和所述底板之间，所述连接板设置于所述底板的下底面上；所述耗能钢板由多肢竖具有三折线外形的钢立柱面内设置组成。优选的，所述耗能钢板的材料为低屈服点钢，采用对接熔透焊与顶板、底板连接。优选的，所述连接板与所述底板的下底面采用焊接连接。优选的，所述耗能钢板的尺寸参数根据工程需要和减震要求确定，顶板、底板、连接板的尺寸参数需根据受力计算和构造要求确定。优选的，所述耗能钢板根据减震需求采用单片设置、双片面外间隔平行设置或多片面外间隔平行设置。优选的，所述三折线外形面内弯曲屈服型消能器，还包括边缘梁、边缘柱和支撑。优选的，所述连接板与所述支撑、所述顶板与所述边缘梁均通过高强螺栓连接。优选的，所述支撑可采用角钢、工字型钢或槽钢。本专利技术还提供了三折线外形面内弯曲屈服型消能器的制造方法，包括如下步骤：(1)根据工程需要的性能参数设计出耗能钢板的尺寸参数；(2)根据工程设定的极限位移设计出顶板、底板、连接板的尺寸参数以及高强螺栓的参数；(3)采用对接熔透焊连接所述顶板、所述耗能钢板、所述底板；(4)采用焊接连接所述底板和所述连接板；(5)采用高强螺栓连接所述顶板与所述边缘梁、所述底板与所述支撑。进一步的，所述工程需要的性能参数包括所述耗能钢板的屈服位移、弹性刚度、屈服力。与现有技术相比，本专利技术的优势在于：本专利技术提供的三折线外形面内弯曲屈服型消能器采用面内受力方式，能够在小震作用时提供足够的初始刚度，在大震作用时消耗地震输入的能量，保护主体结构；其次，耗能钢板采用三折线外形过渡，引起应力重分布，有效地改善了面内屈服型消能器应力集中的现象，实现了多点屈服，提高其塑性变形能力和低周疲劳性能；同时，消能器与建筑结构均采用高强螺栓连接，便于装置的安装、拆卸、维修与震后更换；最后，本专利技术通过合理的参数设计，耗能性能优良，且具有良好的经济性能，既可以应用于新建建筑，又可以应用于既有建筑的加固改造，适用范围广泛。本专利技术提供的三折线外形面内弯曲屈服型消能器为非承重构件，不能够承担建筑结构的重量，在消能器安装后不改变建筑主体结构的竖向受力体系。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种三折线外形面内弯曲屈服型消能器的组成构件图；图2为本专利技术实施例提供的一种三折线外形面内弯曲屈服型消能器的正视结构示意图；图3为图2的剖面示意图；图4为本专利技术实施例提供的一种三折线外形面内弯曲屈服型消能器的安装示意图；图5为本专利技术实施例提供的一种三折线外形面内弯曲屈服型消能器往复加载的滞回曲线图。图中：1：顶板；2：耗能钢板；3：底板；4：连接板；5：边缘梁；6：边缘柱；7：支撑。具体实施方式以下结合附图和具体实例对本专利技术提出的一种三折线外形面内弯曲屈服型消能器及其制造方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施的目的。如图1-4所示，为本专利技术提供的一种三折线外形面内弯曲屈服型消能器，包括顶板1、耗能钢板2、底板3以及连接板4，所述耗能钢板2设置于所述顶板1和所述底板3之间，其分别垂直连接于所述顶板1的下底面和所述底板3的上表面之间；所述连接板4设置于所述底板3的下底面上；所述耗能钢板2至少为一片，每片所述耗能钢板均由多肢具有三折线外形的钢立柱面内设置；其中，每肢钢立柱都分别与所述顶板1的下底面和所述底板3的上表面通过对接熔透焊连接。耗能钢板2采用三折线外形设计，可以引起应力重分布，有效地改善耗能钢板的应力集中，实现多点屈服，提高其塑性变形能力和低周疲劳性能。优选的，所述耗能钢板2的材料为低屈服点钢，采用对接熔透焊与顶板1、底板3连接。优选的，所述连接板4与所述底板3的下底面采用焊接连接。优选的，所述耗能钢板2的尺寸参数根据工程需要和减震要求具体确定，顶板1、底板3、连接板4的尺寸参数需根据受力计算和构造要求具体确定。如图3所示，本领域技术人员可以想到的是，所述耗能钢板2可以根据减震需求进行设置，其并不局限于设置单片，也可以采用双片面外间隔平行设置，也可采用多片面外间隔平行设置。通过多片耗能钢板2并排相邻设置，可以有效的解决当所需的三折线外形钢立柱过多时，设计成一片耗能钢板2时，耗能钢板2长度过长的问题，其片数可根据工程实际需要设计。在本实施例中，所述三折线外形面内弯曲屈服型消能器还包括边缘梁5、边缘柱6和支撑7，所述连接板4与所述支撑7、所述顶板1与所述边缘梁5均通过高强螺栓连接，方便装置的安装、拆卸，维修与震后更换。优选的，所述支撑7可采用角钢、工字型钢、槽钢等型钢。本专利技术还提供了三折线外形面内弯曲屈服型消能器的制造方法，包括如下步骤：...

【技术保护点】
一种三折线外形面内弯曲屈服型消能器，其特征在于，包括顶板(1)、耗能钢板(2)、底板(3)以及连接板(4)，所述耗能钢板(2)设置于所述顶板(1)和所述底板(3)之间，所述连接板(4)设置于所述底板(3)的下底面上；所述耗能钢板(2)由多肢具有三折线外形的钢立柱面内设置组成。

【技术特征摘要】
1.一种三折线外形面内弯曲屈服型消能器，其特征在于，包括顶板
(1)、耗能钢板(2)、底板(3)以及连接板(4)，所述耗能钢板(2)设
置于所述顶板(1)和所述底板(3)之间，所述连接板(4)设置于所述底
板(3)的下底面上；所述耗能钢板(2)由多肢具有三折线外形的钢立柱
面内设置组成。
2.根据权利要求1所述的三折线外形面内弯曲屈服型消能器，其特征
在于，所述耗能钢板(2)的材料为低屈服点钢，采用对接熔透焊与顶板(1)、
底板(3)连接。
3.根据权利要求1所述的三折线外形面内弯曲屈服型消能器，其特征
在于，所述连接板(4)与所述底板(3)的下底面采用焊接连接。
4.根据权利要求1所述的三折线外形面内弯曲屈服型消能器，其特征
在于，耗能钢板(2)的尺寸参数根据工程需要和减震要求确定，顶板(1)、
底板(3)、连接板(4)的尺寸参数需根据受力计算和构造要求确定。
5.根据权利要求1所述的三折线外形面内弯曲屈服型消能器，其特征
在于，所述耗能钢板(2)根据减震需求采用单片设置、双片面外间隔平行
设置或多片面外间隔平行设置。
6.根据权利要求1所述的三折线外形面内弯曲屈服型消能器，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘峰，
申请(专利权)人：上海天华建筑设计有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31