模块化高性能软钢铅芯橡胶消能器制造技术

模块化高性能软钢铅芯橡胶消能器涉及一种消能器。目的是为连梁在地震作用下提供阻尼并调节连梁承载能力，达到控制连梁在地震作用下承担的内力作用和破坏模式，进而调节整个结构的内力分配和损伤分布。本实用新型专利技术包括两个固定板，铅芯橡胶支座，及布置于铅芯橡胶支座两侧的消能组件；消能组件由多个软钢片构成，多个软钢片通过L型夹板固定在固定板上，铅芯橡胶支座的也固定在固定板上。本实用新型专利技术用软钢与铅作为主要耗能材料，提高了消能器的耗能能力和效率。消能器通过新型的构造方式避免了消能器在弯矩作用下边缘消能片的过早破坏。采用铅芯橡胶支座避免了阻尼器在轴压力过大时软钢屈曲失稳而降低承载能力，在地震作用下更有效地传递连梁轴力。

The modular high performance steel lead rubber damper

The modular high performance steel lead rubber damper relates to a damper. The purpose is to provide the beams under earthquake damping and bearing capacity of regulating coupling beams, internal forces and failure mode to control the beam bear under earthquake, and then adjust the internal force distribution and the damage distribution of the whole structure. The utility model comprises two fixed plate, lead rubber bearing, and arranged in the lead rubber bearings on both sides of the energy dissipation component; energy dissipation component is composed of a plurality of mild steel sheet, a plurality of mild steel sheet is fixed on the fixed plate through L splint, lead rubber bearing is fixed on the fixed plate. The utility model is made of mild steel and lead as the main energy consumption of materials, improve the damper energy dissipation capacity and efficiency. The energy dissipation device avoids the premature damage of the energy dissipation plate under the action of bending moment through the new structure. The lead rubber bearing to avoid excessive pressure in mild steel damper shaft when buckling instability and reduce the bearing capacity, axial force transfer more effectively even under earthquake.

【技术实现步骤摘要】
模块化高性能软钢铅芯橡胶消能器
本技术涉及一种安装在连梁中部的消能器，具体涉及一种模块化高性能软钢铅芯橡胶消能器。
技术介绍
随着对土木工程结构在地震作用下破坏机制的深入研究，基于性态的抗震设计思想已经应用于新建的工程项目中。同时，震后可快速恢复功能结构体系，即震后土木工程结构不需修复或仅需稍加修复即可恢复其使用功能的结构体系，也是在基于性态的地震工程这一思想指引下发展起来的。剪力墙结构是建筑结构中一种重要的结构体系，在高层住宅中应用最为广泛，而连梁是剪力墙结构体系中的重要构件，直接影响剪力墙与连梁之间的内力分配，进而影响剪力墙结构体系在地震作用下的损伤分布和破坏模式。为了实现基于性态的抗震设计这一思想，并实现剪力墙结构体系震后可快速恢复功能，可更换的消能连梁在剪力墙结构体系中的应用越来越广泛。消能连梁与传统连梁相比，可以使结构体系受力更合理，并且明显提高结构的耗能能力，进而减小结构在地震作用下的反应和损伤程度。通过剪力墙结构体系的受力分析可以明确剪力墙和连梁之间的内力分配，通过调整不同部位连梁的屈服力和刚度使剪力墙与连梁之间受力更均匀，从而避免薄弱层的出现，进而控制其损伤分布和破坏模式。同时，消能连梁中的消能器可以为结构在地震时提高较大的阻尼，因而可以减小结构地震反应和损伤程度。消能连梁中的消能器主要包括位移相关型和速度相关型两类，而位移相关型消能器应用较多。其中，位移消能器主要利用低屈服点金属在大变形下屈服耗能以及金属界面之间摩擦耗能等原理。现有的连梁中的消能器通常只采用软钢这一材料，并且耗能原理单一。本专利提出一种安装在连梁中部的新型消能器，采用软钢与铅作为主要耗能材料，进一步提高了消能器的耗能能力和效率。该消能器中包括多组消能组件，可以增大截面惯性矩和抗弯刚度，通过新型的构造方式可以避免消能器在弯矩作用下边缘消能片的过早破坏。该消能器中部采用铅芯橡胶支座，轴向抗压刚度和强度很大，与以往单纯的软钢阻尼器相比，避免了阻尼器在轴压力过大时软钢屈曲失稳而降低承载能力，因而该新型阻尼器在地震作用下可以更有效地传递连梁轴力。
技术实现思路
在下文中给出了关于本技术的简要概述，以便提供关于本技术的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本技术的穷举性概述。它并不是意图确定本技术的关键或重要部分，也不是意图限定本技术的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。鉴于此，本技术的目的是研发一种新型消能器，在地震作用下提高连梁的阻尼和耗能能力，同时通过调整消能器的尺寸参数来满足不同部位和尺寸的连梁对于承载能力和变形能力的要求。为达上述目的，本技术所采取的方案为：模块化高性能软钢铅芯橡胶消能器，包括两个固定板，铅芯橡胶支座，及布置于铅芯橡胶支座两侧的消能组件；消能组件由多个软钢片构成，多个软钢片的两端均通过一对L型夹板固定在固定板上，铅芯橡胶支座的两端也固定在固定板上。进一步地：软钢片采用低屈服强度钢材制作而成，所述多个软钢片通过一对L型夹板和贯穿其中的螺栓夹紧，并通过螺栓与固定板连接，多个软钢片之间紧密贴合。如此设置，使其在地震作用下内力分布更均匀，有利于避免个别软钢片因局部应力过大造成其率先破坏进而严重削弱整个消能组件的承载能力和耗能能力。进一步地：软钢片的中部为耗能部分，其上开设有多个菱形孔，多个菱形孔纵向排列，耗能部分形成连续的X型钢片。软钢片的耗能段从中部向两侧的有效宽度线性增大，为了避免软钢片中部应力集中，中部小范围保持一定有效宽度不变。进一步地：所述消能组件为多组，多组消能组件分列在铅芯橡胶支座两侧。如此设置，多组消能组件与单组消能组件相比，增大了消能器的截面惯性矩和抗弯刚度，因而避免了连梁中部存在弯矩时边缘软钢片拉、压应力过大而造成的过早破坏。进一步地：所述铅芯橡胶支座包括铅芯、内层橡胶、叠层橡胶与钢板组件、外层橡胶、环形钢板、抗剪键和支座底板；所述铅芯橡胶支座为圆柱形，多个直径相同且从上至下交替设置的钢板层和橡胶层构成了叠层橡胶与钢板组件，铅芯贯穿于所有钢板层和橡胶层，叠层橡胶与钢板组件的上下两端各设置一个环形钢板，两个环形钢板均通过螺栓及抗剪键与支座底板固定，铅芯的顶面和底面分别与上下两个抗剪键贴合，叠层橡胶与钢板组件及环形钢板的内壁上包裹有内层橡胶，叠层橡胶与钢板组件及环形钢板的外壁上包裹有外层橡胶。如此设置，由于铅的屈服强度较小，滞回耗能能力好，铅芯可在小变形情况下提供较大阻尼。与普通铅芯橡胶隔震支座不同的是，消能器中的支座以铅芯屈服耗能为主，因而铅芯直径相对支座直径比例较大。叠层橡胶与钢板部分的主要作用是使铅芯的屈服变形更均匀，并使铅芯的变形集中在叠层橡胶对应的部位，因而使铅芯对变形更敏感。由于铅芯橡胶支座抗压刚度和强度都很大，与普通的钢滞变阻尼器相比能够避免连梁在较大轴压力作用下受压失稳，因而该新型消能器能更有效地传递连梁轴力。进一步地：所述铅芯橡胶支座内部的铅芯可以为一根或多根。本技术模块化高性能软钢铅芯橡胶消能器与现有技术不同之处在于本技术取得了如下技术效果：该模块化高性能软钢铅芯橡胶消能器采用软钢片消能组件与铅芯橡胶支座组合的方式，弥补了常用连梁阻尼器仅靠软钢屈服的单一耗能方式的不足，使消能器在变形时软钢与铅芯同时屈服耗能，因而有效地增加了消能器的耗能效率。该模块化高性能软钢铅芯橡胶消能器采用多组由多片软钢片紧密叠合构成的消能组件，解决了常用连梁阻尼器单组钢片耗能时抗弯刚度较小的问题，并提高了其受压稳定性，软钢片之间紧密叠合也使其受力更均匀，避免了消能器承受弯矩时边缘过早受拉或受压破坏。该模块化高性能软钢铅芯橡胶消能器中设置了铅芯橡胶支座，与常用连梁阻尼器相比，铅芯橡胶支座具有较大的轴向受压刚度和强度，能够更有效地传递连梁轴力，避免了阻尼器在轴压力过大时软钢失稳屈曲而降低承载能力，因而该新型阻尼器在地震作用下可以更有效地传递连梁轴力。附图说明图1为本技术模块化高性能软钢铅芯橡胶消能器的立面图；图2为本技术模块化高性能软钢铅芯橡胶消能器的轴测图；图3为本技术模块化高性能软钢铅芯橡胶消能器的剖面图；图4为本技术模块化高性能软钢铅芯橡胶消能器的软钢片平面图；图5为本技术模块化高性能软钢铅芯橡胶消能器的铅芯橡胶支座轴测图；图6为本技术模块化高性能软钢铅芯橡胶消能器的铅芯橡胶支座剖面图；图7为本技术模块化高性能软钢铅芯橡胶消能器的L型夹板轴测图。图中：1-软钢片；2-铅芯橡胶支座；3-L型夹板；4-固定板；5-铅芯；6-叠层橡胶与钢板组件；7-抗剪键；8-内层橡胶；9-外层橡胶；10-螺栓；11-支座底板；12-环形钢板；13-加劲肋。具体实施方式为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际实施例的过程中必须做出很多特定于实施方式的决定，以便实现开发人员的具体目标，例如，符合与系统及业务相关的那些限制条件，并且这些限制条件可能会随着实施方式的不同而有所改变。此外，还应该了解，虽然开发工作有可能是非常复杂和费时的，但对得益于本技术公开内容的本领域技术人员来说，这种开发工作仅仅是例行的任务。在此，还需要说明的一点是，本文档来自技高网...

【技术保护点】
模块化高性能软钢铅芯橡胶消能器，其特征在于：包括两个固定板(4)，铅芯橡胶支座(2)，及布置于铅芯橡胶支座两侧的消能组件；消能组件由多个软钢片(1)构成，多个软钢片(1)的两端均通过一对L型夹板(3)固定在固定板(4)上，铅芯橡胶支座(2)的两端也固定在固定板(4)上。

【技术特征摘要】
1.模块化高性能软钢铅芯橡胶消能器，其特征在于：包括两个固定板(4)，铅芯橡胶支座(2)，及布置于铅芯橡胶支座两侧的消能组件；消能组件由多个软钢片(1)构成，多个软钢片(1)的两端均通过一对L型夹板(3)固定在固定板(4)上，铅芯橡胶支座(2)的两端也固定在固定板(4)上。2.根据权利要求1所述的模块化高性能软钢铅芯橡胶消能器，其特征在于：软钢片为采用低屈服强度钢材制作而成的钢片，所述多个软钢片通过一对L型夹板(3)和贯穿其中的螺栓夹紧，并通过螺栓与固定板(4)连接，多个软钢片之间紧密贴合。3.根据权利要求1或2所述的模块化高性能软钢铅芯橡胶消能器，其特征在于：软钢片的中部为耗能部分，其上开设有多个菱形孔，多个菱形孔纵向排列，耗能部分形成连续的X型钢片。4.根据权利要求3所述的模块化高性能软钢铅芯橡胶消能器，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴君武，刘永彬，景铭，
申请(专利权)人：中国地震局工程力学研究所，
类型：新型
国别省市：黑龙江,23