一种隅撑式粘弹形状记忆合金波纹板放大复合阻尼器制造技术

本发明专利技术公开了一种隅撑式粘弹形状记忆合金波纹板放大复合阻尼器，使用长圆孔螺栓将SMA波纹钢板与上下连接板连接，在波纹钢板和上下连接钢板空隙处填充粘弹性材料。本发明专利技术通过开长圆孔，结合使用粘弹性材料和SMA金属阻尼器，小震时粘弹性材料提供耗能而SMA不参与工作；中、大震时SMA参与工作提供耗能，特别是大震时，SMA尚能提供自复位能力，控制结构残余变形的发展，提高结构的可恢复性(韧性)。通过剪刀隅撑的方式，放大粘弹SMA波纹板放大复合阻尼器的位移，通过改变剪刀隅撑的安装角度，改变粘弹SMA波纹板放大复合阻尼器的位移与结构层间位移之比。构层间位移之比。构层间位移之比。

【技术实现步骤摘要】
一种隅撑式粘弹形状记忆合金波纹板放大复合阻尼器


[0001]本专利技术涉及一种基于粘弹性材料和形状记忆合金(SMA)波纹板以及剪刀隅撑位移放大技术的位移放大复合阻尼器，本专利技术属于土木工程的结构消能减震


技术介绍

[0002]目前，阻尼器在工程结构减隔震控制领域的应用已极为广泛，其中波纹板材金属阻尼器作为一种弯
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拉型钢阻尼器研究较少，该阻尼器结合了弯曲及轴向变形耗能，在遭受强震作用时可以为结构提供很大的侧向刚度和耗能能力。考虑到在小震作用下，波纹板材金属阻尼器无法充分发挥其耗能能力，作者提出将波纹板材金属阻尼器和粘弹性材料组合在一起并利用剪刀隅撑放大机制进行耗能。波纹板材金属阻尼器主要以钢材、低屈服点钢为主，本身不具有自复位能力，即卸载后具有残余变形，使得震后建筑结构无法恢复到初始位置，需要更换和修复，因此提出了将波纹钢板采用SMA材料制成。SMA主要以丝材、棒材为主，板材的研究与应用较少，特别是波纹板材，尚无应用实例。这种复合阻尼器由于是轴向构件，可以制作的轻薄小巧用于梁柱节点处做隅撑。因此作者专利技术了一种隅撑式粘弹SMA波纹板放大复合阻尼器。

技术实现思路

[0003]为了提高建筑结构的消能减震能力，本专利技术提出了利用剪刀隅撑这种支撑方式，在此隅撑中加入粘弹性SMA波纹板复合阻尼器来耗散能量。
[0004]普通波纹板在受力状态下通过受拉受压变形来耗散能量，为了提高阻尼器的耗能能力和利用效率，在波纹板空隙中填充上耗能材料——粘弹性材料，使得发生小震时，就可通过波纹板变形挤压粘弹性材料耗能。为了提高抗震韧性，波纹板采用SMA材料制成，使得波纹板发生变形后，能够利用自身材料的自复位性能恢复到原状，从而阻尼器可以恢复至原状继续使用。为了避免结构变形过小，而使得阻尼器没有发挥其耗能作用，采用剪刀隅撑这种支撑方式，在剪刀隅撑中安装阻尼器。当发生结构层间位移时，利用剪刀隅撑的特殊安装方式，大幅度提高安装于剪刀隅撑中的阻尼器的位移，使得即使在小震作用下，阻尼器也能发挥其耗能作用。
[0005]本专利技术使用长圆螺栓将波纹钢板与上下连接钢板连接，在上下连接钢板与波纹钢板空隙中填充黏弹性材料，阻尼器在受压或者受拉时，上下连接钢板发生相对运动，从而使得波纹钢板挤压、剪切粘弹性材料，粘弹性材料在受力状态下消耗能量，当相对运动较大时，波纹钢板发生变形，也会耗散能量。该阻尼器安装在剪刀隅撑中，由于剪刀型隅撑具有放大位移作用，可以使得阻尼器产生的变形是结构层间位移的N倍，其中N的值由隅撑在结构中的的安装角度决定。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采取了如下技术方案：
[0007]一种隅撑式粘弹形状记忆合金波纹板放大复合阻尼器，包括SMA波纹钢板(1)，所述SMA波纹钢板(1)由整块SMA钢板轧制而成，在SMA波纹钢板(1)的波峰(8)、波谷(9)处开有
长圆螺栓孔(10)；装配时，使用长圆孔螺栓(11)将SMA波纹钢板(1)通过长圆螺栓孔(10)分别与上连接钢板(3)、下连接钢板(4)连接，将粘弹性材料(2)填充进上连接钢板(3)、下连接钢板(4)与SMA波纹钢板(1)的空隙。
[0008]进一步地，所述上连接钢板(3)与下连接钢板(4)的侧部分别设有后箱盖(5)以及前箱盖(6)。上连接钢板(3)、下连接钢板(4)、后箱盖(5)以及前箱盖(6)组成的整体结构两侧设有耳板(7)，通过耳板(7)与剪刀隅撑连接。由于剪刀型隅撑具有放大位移作用，使得隅撑式粘弹形状记忆合金波纹板放大复合阻尼器产生的位移是剪刀型隅的结构层间位移的N倍，其中N的值由剪刀型隅在结构中的的安装角度决定。
[0009]进一步地，当发生小震时，经过放大位移后的复合阻尼器主要通过SMA波纹钢板(1)剪切、挤压粘弹性材料(2)耗能；当发生中、大震时，经过放大位移后的复合阻尼器不仅可以通过SMA波纹钢板(1)剪切、挤压粘弹性材料(2)耗能，提升粘弹性材料耗能能力，SMA波纹钢板(1)进入工作状态后，也通过SMA金属的变形耗能。
[0010]粘弹性阻尼材料由高分子聚合物组成，兼具粘性液体消耗能量和弹性固体储存能量两种特性。本专利技术的阻尼器主要依靠粘弹性材料的剪切滞回变形耗能，本专利技术为剪切型粘弹性SMA波纹板复合阻尼器。
[0011]由于SMA材料本身的超弹性，卸载后不会发生残余变形，因此该阻尼器具有自复位能力，可以在变形后恢复原状，提高阻尼器的利用率和保证结构在大震下能够保持弹性不受损伤，避免因为加载中产生塑性变形而造成的不可修复的损坏。
[0012]粘弹SMA波纹板放大复合阻尼器为轴向构件，可以制作的轻薄小巧，适合用于梁柱节点处做隅撑使用，剪刀隅撑对阻尼器的变形可以起到很好的放大作用，在发生小震时，位移放大后的阻尼器变形更大，可以提升粘弹性材料耗能能力；在大震作用下，可以充分利用SMA波纹钢板的变形性能，提高金属阻尼器的承载能力。
[0013]与现有技术相比，本专利技术的优点是：
[0014]波纹板材金属阻尼器未针对多水准地震(小、中、大震)进行设计，若小震时即参与工作，不能为大震提供充足耗能，若大震才参与工作，而小震时的耗能需求不能满足。本专利技术通过开长圆孔，结合使用粘弹性材料和SMA金属阻尼器，小震时粘弹性材料提供耗能而SMA不参与工作；中、大震时SMA参与工作提供耗能，特别是大震时，SMA尚能提供自复位能力，控制结构残余变形的发展，提高结构的可恢复性(韧性)。
[0015]一般阻尼器应用于结构开间往往占据较大建筑空间，而应用在隅撑处虽不占据建筑空间，其梁柱节点处较小的相对变形常常难以充分发挥阻尼器的效能。本专利技术结合剪刀撑放大形式，以隅撑式构造充分发挥所提出阻尼器的效能，从而实现对结构整体的有效保护。通过调整隅撑在结构中的安装角度，可改变粘弹SMA波纹板放大复合阻尼器的位移与结构层间位移之比，从而可以根据实际变形需求灵活调整设计。
[0016]波纹板材金属阻尼器主要以钢材、低屈服点钢为主，参与耗能工作后，容易产生残余变形，不能自复位，需要更换与修复，本专利技术阻尼器加载过程中，SMA波纹板由于SMA材料本身的超弹性，卸载后也不会产生残余变形。因此该阻尼器具有自复位能力，避免因为加载中产生塑性变形而造成的不可修复的损坏。
[0017]SMA主要以丝材、棒材为主，板材的研究与应用较少，特别是波纹板材，尚无应用实例。
附图说明
[0018]图1是粘弹性SMA波纹板复合阻尼器装配示意图。
[0019]图2是粘弹性SMA波纹板复合阻尼器剖面图。
[0020]图3是SMA波纹板示意图。
[0021]图4是螺栓连接细节图。
[0022]图5为隅撑式粘弹性波纹板放大复合阻尼器在结构中装配示意图。
[0023]图中：1、SMA波纹钢板，2、粘弹性材料，3、上连接钢板，4、下连接钢板，5、后箱盖，6、前箱盖，7、耳板，8、波峰，9、波谷，10、长圆螺栓孔，11、长圆孔螺栓。
具体实施方式
[0024]以下结合附图和实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种隅撑式粘弹形状记忆合金波纹板放大复合阻尼器，其特征在于：包括SMA波纹钢板(1)，所述SMA波纹钢板(1)由整块SMA钢板轧制而成，在SMA波纹钢板(1)的波峰(8)、波谷(9)处开有长圆螺栓孔(10)；装配时，使用长圆孔螺栓(11)将SMA波纹钢板(1)通过长圆螺栓孔(10)分别与上连接钢板(3)、下连接钢板(4)连接，将粘弹性材料(2)填充进上连接钢板(3)、下连接钢板(4)与SMA波纹钢板(1)的空隙。2.根据权利要求1所述的一种隅撑式粘弹形状记忆合金波纹板放大复合阻尼器，其特征在于：所述上连接钢板(3)与下连接钢板(4)的侧部分别设有后箱盖(5)以及前箱盖(6)；上连接钢板(3)、下连接钢板(4)、后箱盖(5)以及前箱盖(6)组成的整体结构两侧设有耳板(7)，通过耳板(7)与剪刀隅撑连接；由于剪刀型隅撑具有放大位移作用，使得隅撑式粘弹形状记忆合金波纹板放大复合阻尼器产生的位移是剪刀型隅的结构层间位移的N倍，其中N...

【专利技术属性】
技术研发人员：王萌，钱慧娟，邱灿星，杜修力，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：