一种分阶段屈服型软钢阻尼器及其施工方法技术

一种分阶段屈服型软钢阻尼器及其施工方法，包括连接底座和耗能件，连接底座包括两个底座，所述耗能件位于两个底座之间，耗能件包括第一屈服件和第二屈服件，第一屈服件共分设两部分，分别位于本体的纵向两侧并对称设置，每部分均包括第一屈服单元组，每列第一屈服单元组包括一组第一屈服单元，第二屈服件集中设置在本体的中央，第二屈服件包括第二屈服单元组。本发明专利技术通过构造使弯曲型钢片与其定位器构成弯曲型软钢阻尼器，小震下第一屈服段弯曲型钢片进入工作，屈服耗能，第二屈服段剪切型钢片未进入工作状态，不影响第一屈服段的耗能，在中震或大震作用下，第二屈服段的刚度和耗能能力远大于第一屈服段，大大的提高了金属阻尼器的应用范围。

【技术实现步骤摘要】
一种分阶段屈服型软钢阻尼器及其施工方法
本专利技术属于结构抗震领域，特别是一种消能减震结构及其施工方法。
技术介绍
地震作用由于其突发性和随机性等特点，一直是结构工程师面临的重大挑战。消能减震结构体系通过安装消能减震装置改变结构的阻尼、刚度或强度等特性，通过消能减震装置吸收或耗散地震输入的能量，从而降低结构地震反应，减少主体结构关键构件的损伤，在工程抗震设计得到大量的应用。常见的耗能减震装置主要有金属阻尼器、摩擦型阻尼器、粘弹性阻尼器以及粘滞流体阻尼器等，其中金属阻尼器受力明确、构造简单、性能稳定并且易于维护，是应用最为广泛的消能减震装置之一。金属型阻尼器通过装置的弯曲、剪切、扭转产生弹塑性变形来耗散地震能量，金属型阻尼器滞回特性稳定，低周疲劳特性良好，且不受环境温度影响，除此之外，金属型阻尼器构造简单，震后更换方便，减震机理明确，减震效果显著。根据核心部件的受力状态特点主要可分为以下几类：以轴向变形为主的屈曲约束支撑；以受弯为主的平行加劲钢板阻尼器；以受剪为主的剪切钢板阻尼器；处于复杂受力状态的新型阻尼器。弯曲型软钢阻尼器利用相互平行的数块不同形状钢板（X形、三角形、圆形开孔、椭圆形开孔、菱形开孔、条形开孔形式等）和定位装置组成了加劲阻尼器耗能装置，地震作用时，加劲阻尼器耗能装置在层间相对位移影响下会产生水平相对运动，地震输入的能量通过钢板面外的弹塑性变形而被耗散。此种耗能装置单片钢板的屈服力很小，因此，需要多片组合才能达到结构所需阻尼器的要求。剪切型软钢阻尼器主要是通过钢板的平面内剪切屈服变形而进行耗散能量，当阻尼器承受大的水平载荷时，钢板将沿面内方向发生剪切变形，应力不超过钢材的屈服应力阶段变形为弹性变形，超过屈服应力后将发生塑性变形。由于阻尼器整体受剪切，两端弯矩最大，所以剪切板整板受力两端应力最大，一般需要进行形状优化和变截面设计，或者进行集中或分布式开孔处理。近几年，部分学者开始研发分阶段屈服金属剪切消能器，目前的实现方法包括采用不同屈服位移或不同屈服模式的消能器组合。如，薛松涛等通过改变耗能软钢片的屈服强度和厚度的方法，采用两种不同的软钢片，设计出了弯曲屈服型软钢阻尼器。采用X形弯曲屈服型软钢片，通过调整软钢片的屈服强度和厚度来实现分阶段屈服的目标。分阶段屈服的作法是:第一阶段，部分软钢片在小震范围内便进入屈服耗能，另外一部分软钢片在超过小震位移时才开始耗能；第二阶段，在中震、大震作用下，所有软钢片进入屈服耗能。但是这种分级屈服型软钢阻尼器通过改变耗能软钢片的屈服强度和厚度，将两种弯曲型软钢片组合耗能，第一屈服段的弯曲型钢片屈服位移小，第二阶段的弯曲型钢片屈服位移较大，小震阶段，第一屈服段的弯曲型钢片进入工作状态，第二阶段的弯曲型钢片也会参与受力，由于第二屈服段提供比第一屈服段大得多的刚度和承载力，会严重影响和干扰第一屈服段在小震下的消能效果。刘伟庆等提出的两阶段屈服耗能软钢阻尼器由初始刚度大、屈服位移小的矩形剪切型钢片和初始刚度小、屈服位移大的X形弯曲钢片组成。小震时，剪切型钢片在较小的位移下开始屈服耗能，此时弯曲型钢片处于弹性状态，作为较大地震下的安全储备，是第一阶段耗能。大震时，弯曲型钢片开始屈服耗能，与剪切型钢片共同耗散地震能量，是第二阶段耗能。但是在大震作用下，需要阻尼器提供更大的刚度和耗能能力，但弯曲钢片的刚度和屈服力反而小于剪切型钢片提供的刚度和屈服力，在大震下能够提供的刚度和消能能力有限。刘锋等提出一种可分阶段屈服的软钢阻尼器，该阻尼器采用高度不同的小钢片和大钢片两种型号的阻尼器实现分阶段耗能。地震力较小时，小钢片先屈服耗能，大钢片仍处于弹性状态，阻尼器部分进入塑性状态，可以实现小震不坏的目标；地震力较大时，大小钢片全部屈服，阻尼器整体进入塑性状态，从而达到中震可修、大震不倒的目的。但是这种高度不同的小钢片和大钢片两种型号的阻尼器实现分阶段耗能，也存在上述相同的问题，小震作用下，第二屈服段会影响第一屈服段的消能效果；大震作用下，第二屈服段并不能提供比第一屈服段更大的刚度和耗能能力。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种分阶段屈服型软钢阻尼器及其施工方法，解决现有分阶段屈服的软钢阻尼器在小震作用下第一屈服段受到并联的第二屈服段影响，无法较好的实现分阶段屈服的技术问题。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种分阶段屈服型软钢阻尼器，包括本体，所述本体包括水平的连接底座和竖向的耗能件，所述连接底座包括上下正对的两个底座，所述耗能件位于两个底座之间并且其上下两端分别固定连接在两个底座上，所述耗能件包括互相垂直的第一屈服件和第二屈服件，所述第一屈服件共分设两部分，分别位于本体的纵向两侧并对称设置，每部分均包括沿本体纵向成列设置的一组第一屈服单元组，第一屈服单元组纵向设有一列或者横向并列设有两排以上，每列第一屈服单元组包括一组第一屈服单元，每个第一屈服单元均包括弯曲型软钢片和上下两端分别设置的第一定位装置，所有第一屈服件的弯曲型软钢片均平行设置，所述第一定位装置与连接底座固定连接，所述第二屈服件集中设置在本体的中央、两侧第一屈服件之间，所述第二屈服件包括沿本体横向成一排设置的一组第二屈服单元组，该排第二屈服单元组包括一组第二屈服单元，每个第二屈服单元均包括剪切型软钢片和上下两端分别设置的第二定位装置，所有第二屈服件的剪切型软钢片均平行设置，所述第二定位装置与连接底座固定连接。所述弯曲型软钢片沿本体横向设置，所述剪切型软钢片沿本体纵向设置。所述第一屈服件单元组的设置列数与第二屈服单元组中的第二屈服单元的设置个数相同并且纵向一一对应。所述第一定位装置包括水平的第一定位板和竖向的第一连接螺栓，所述第一定位板沿本体横向设置，所述弯曲型软钢片垂直第一定位板、沿第一定位板居中设置并与其固定连接，所述第一定位板上、弯曲型软钢片的两侧分别开有一组供第一连接螺栓连接的第一螺栓孔，所述连接底座上对应第一螺栓孔的位置也开有第一屈服单元连接孔，每侧的第一连接螺栓均依次穿过该侧的第一螺栓孔和第一屈服单元连接孔，固定连接第一定位装置与底座。所述第一螺栓孔均为圆孔。所述弯曲型软钢片的板体形状为平面形状为X形或者三角形，所述板体上开有孔洞，所述孔洞为圆形、椭圆形、菱形或者条形，所述孔洞在板体上集中分布或者分散分布。所述第二定位装置包括水平的第二定位板和竖向的第二连接螺栓，所述第二定位板沿本体纵向设置，所述剪切型软钢片垂直第二定位板、沿第二定位板居中设置并与其固定连接，所述第二定位板上、剪切型软钢片的两侧分别开有一组供第二连接螺栓连接的第二螺栓孔，所述连接底座上对应第二螺栓孔的位置也开有第二屈服单元连接孔，每侧的第二连接螺栓均依次穿过该侧的第二螺栓孔和第二屈服单元连接孔，固定连接第二定位装置与底座。所述第二螺栓孔包括上侧的第二螺栓上孔和下侧的第二螺栓下孔，所述第二螺栓上孔和第二螺栓下孔均为长圆孔，或者第二螺栓上孔为长圆孔，第二螺栓下孔为圆孔；或者第二螺栓上孔为圆孔，第二螺栓下孔为长圆孔。所述剪切型软钢片本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分阶段屈服型软钢阻尼器，包括本体，其特征在于：所述本体包括水平的连接底座（3）和竖向的耗能件，所述连接底座包括上下正对的两个底座，所述耗能件位于两个底座之间并且其上下两端分别固定连接在两个底座上，/n所述耗能件包括互相垂直的第一屈服件（1）和第二屈服件（2），所述第一屈服件共分设两部分，分别位于本体的纵向两侧并对称设置，每部分均包括沿本体纵向成列设置的一组第一屈服单元组，第一屈服单元组纵向设有一列或者横向并列设有两排以上，每列第一屈服单元组包括一组第一屈服单元（4），每个第一屈服单元（4）均包括弯曲型软钢片（41）和上下两端分别设置的第一定位装置（42），所有第一屈服件的弯曲型软钢片（41）均平行设置，所述第一定位装置（42）与连接底座（3）固定连接，/n所述第二屈服件（2）集中设置在本体的中央、两侧第一屈服件（1）之间，所述第二屈服件（2）包括沿本体横向成一排设置的一组第二屈服单元组，该排第二屈服单元组包括一组第二屈服单元（5），每个第二屈服单元（5）均包括剪切型软钢片（51）和上下两端分别设置的第二定位装置（52），所有第二屈服件的剪切型软钢片（51）均平行设置，所述第二定位装置（52）与连接底座（3）固定连接。/n...

【技术特征摘要】
1.一种分阶段屈服型软钢阻尼器，包括本体，其特征在于：所述本体包括水平的连接底座（3）和竖向的耗能件，所述连接底座包括上下正对的两个底座，所述耗能件位于两个底座之间并且其上下两端分别固定连接在两个底座上，
所述耗能件包括互相垂直的第一屈服件（1）和第二屈服件（2），所述第一屈服件共分设两部分，分别位于本体的纵向两侧并对称设置，每部分均包括沿本体纵向成列设置的一组第一屈服单元组，第一屈服单元组纵向设有一列或者横向并列设有两排以上，每列第一屈服单元组包括一组第一屈服单元（4），每个第一屈服单元（4）均包括弯曲型软钢片（41）和上下两端分别设置的第一定位装置（42），所有第一屈服件的弯曲型软钢片（41）均平行设置，所述第一定位装置（42）与连接底座（3）固定连接，
所述第二屈服件（2）集中设置在本体的中央、两侧第一屈服件（1）之间，所述第二屈服件（2）包括沿本体横向成一排设置的一组第二屈服单元组，该排第二屈服单元组包括一组第二屈服单元（5），每个第二屈服单元（5）均包括剪切型软钢片（51）和上下两端分别设置的第二定位装置（52），所有第二屈服件的剪切型软钢片（51）均平行设置，所述第二定位装置（52）与连接底座（3）固定连接。


2.根据权利要求1所述的分阶段屈服型软钢阻尼器，其特征在于：所述弯曲型软钢片（41）沿本体横向设置，所述剪切型软钢片（51）沿本体纵向设置。


3.根据权利要求1或2所述的分阶段屈服型软钢阻尼器，其特征在于：所述第一屈服件单元组的设置列数与第二屈服单元组中的第二屈服单元的设置个数相同并且纵向一一对应。


4.根据权利要求3所述的分阶段屈服型软钢阻尼器，其特征在于：所述第一定位装置（42）包括水平的第一定位板（421）和竖向的第一连接螺栓（422），所述第一定位板（421）沿本体横向设置，所述弯曲型软钢片（41）垂直第一定位板（421）、沿第一定位板（421）居中设置并与其固定连接，所述第一定位板（421）上、弯曲型软钢片（41）的两侧分别开有一组供第一连接螺栓连接的第一螺栓孔（43），所述连接底座（3）上对应第一螺栓孔（43）的位置也开有第一屈服单元连接孔（31），每侧的第一连接螺栓（422）均依次穿过该侧的第一螺栓孔（43）和第一屈服单元连接孔（31），固定连接第一定位装置（42）与底座。


5.根据权利要求4所述的分阶段屈服型软钢阻尼器，其特征在于：所述第一螺栓孔（43）均为圆孔。


6.根据权利要求4所述的分阶段屈服型软钢阻尼器，其特征在于：所述弯曲型软钢片的（41）板体形状为平面形状为X形或者三角形，所述板体上开有孔洞，所述孔洞为圆形、椭圆形、菱形或者条形，所述孔洞在板体上集中分布或者分散分布。


7.根据权利要求4-6任意一项所述的分阶段屈服型软钢阻尼器，其特征在于：所述第二定位装置（52）包括水平的第二定位板（521）和竖向的第二连接螺栓（522），所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：閤东东，苗启松，王涛，周笋，李培，陈曦，解琳琳，周忠发，赵帆，
申请(专利权)人：北京市建筑设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11