槽钢防屈曲剪切钢板消能器制造技术

本发明专利技术公开了一种槽钢防屈曲剪切钢板消能器，包括核心耗能构件、防屈曲装置、顶板和底板，所述核心耗能构件为矩形耗能钢板，所述顶板和底板分别固定连接在矩形耗能钢板的上下两端，所述防屈曲装置包括四块竖向槽钢、两组构成交叉结构的斜向槽钢、四块导槽板和加劲肋。本发明专利技术提供的槽钢防屈曲剪切钢板消能器，能够避免对核心耗能构件开缝或开洞、避免直接在核心耗能构件上焊接加劲肋；通过设置聚四氟乙烯隔离层，消除了槽钢对核心耗能构件的摩擦影响；通过设置防屈曲装置，能够有效限制核心耗能构件的面外变形，提高承载能力，改善滞回性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种工程结构减震装置，尤其涉及一种槽钢防屈曲剪切钢板消能器，属于工程结构的消能减震与振动控制技术。
技术介绍
工程结构消能减震技术是在结构物的某些部位设置消能装置，通过消能装置产生滞回变形来耗散或吸收地震输入结构中的能量，以减少主体结构的地震反应，从而避免结构产生破坏或倒塌，达到减震控制的目的。剪切钢板消能器是一种常见的消能装置，薄钢板在面内受剪时容易发生面外屈曲，承载力不稳定，滞回曲线的“捏缩现象”(如图4、图5和图6所示)严重。目前解决剪切钢板消能器面外屈曲的方案主要有两种:一是在钢板上开竖缝或开孔，变整体的剪切变形为缝间立柱的弯曲变形，这样会削弱钢板截面，破坏拉力场，导致钢板承载力和刚度的降低；二是直接在钢板上焊接十字形或交叉型加劲肋，这样会产生残余应力和残余变形，降低钢板延性，焊接处成为薄弱部位。所以，需要研发一种新型的防屈曲方案，既能够有效限制钢板的面外屈曲，又能避免上述两种方案的缺点。
技术实现思路
专利技术目的:为了克服现有防屈曲方案存在的不足，本专利技术提供一种设计简单、加工方便、稳定可靠的槽钢防屈曲剪切钢板消能器，实现面内剪切滞回变形，消耗地震动能量。技术方案:为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为:槽钢防屈曲剪切钢板消能器，包括核心耗能构件、防屈曲装置、顶板和底板，所述核心耗能构件为矩形耗能钢板，所述顶板和底板分别固定连接在矩形耗能钢板的上下两端，所述防屈曲装置包括四块竖向槽钢、两组构成交叉结构的斜向槽钢、四块导槽板和加劲肋；所述四块竖向槽钢两两分成一组分别设置在矩形耗能钢板的左右两侧、并与矩形耗能钢板之间存在避让距离，同一组的两块竖向槽钢分别位于矩形耗能钢板的前后两侧相对位置、且槽口相背，所述四块竖向槽钢的上端与顶板固定；所述两组构成交叉结构的斜向槽钢分别设置在矩形耗能钢板前后两侧、并分别与矩形耗能钢板的前后两侧面贴合，斜向槽钢的两端部分别与位于矩形耗能钢板同一侧的两块竖向槽钢固定；所述四块导槽板固定在底板上、分别限制四块竖向槽钢的下端沿远离矩形耗能钢板的前/后方向的移动；所述加劲肋布置在竖向槽钢和斜向槽钢的集中力处。核心耗能构件的尺寸参数需根据工程需要和减震要求具体确定，竖向槽钢、斜向槽钢、导槽板和加劲肋的尺寸参数需根据受力计算和构造要求具体确定，竖向槽钢和核心耗能构件之间的避让距离需根据工程需要具体确定。优选的，还包括聚四氟乙烯隔离层，所述聚四氟乙烯隔离层设置在斜向槽钢腹板外侧表面上；由于聚四氟乙烯隔离层设置在斜向槽钢腹板外侧表面上，因此构成交叉结构的斜向槽钢就不再直接与矩形耗能钢板的前后两侧面贴合，而是与聚四氟乙烯隔离层贴合；通过聚四氟乙烯隔离层的设置，能够减缓核心耗能构件和防屈曲装置之间的摩擦；聚四氟乙烯隔离层和斜向槽钢之间可以采用胶粘接。优选的，所述竖向槽钢和斜向槽钢之间，斜向槽钢和斜向槽钢之间、加劲肋和竖向槽钢之间、加劲肋和斜向槽钢之间通过角焊缝连接；所述顶板和矩形耗能钢板之间、矩形耗能钢板和底板之间通过全透对接焊连接；所述竖向槽钢和顶板之间、导槽板和底板之间通过角焊缝连接。该处给出的仅为优选的一种焊接连接方式，根据需要，还可以选择本案给出连接方式的部分，结合其他连接方式进行组合，以达到更为优选的方式。优选的，所述矩形耗能钢板为低屈服点钢；其他部分可以选择普通钢。优选的，所述顶板上设置有与建筑物连接用的顶板螺栓孔，所述底板上设置有与建筑物连接用的底板螺栓孔。使用时，顶板通过高强螺栓与梁连接，底板通过高强螺栓与人字型支撑或中间支柱连接，一般消能器不宜与建筑物焊接，通过螺栓连接能够方便震后对消能器进行检修和更换。本案提供的槽钢防屈曲剪切钢板消能器为非承重构件，不能够承担建筑物结构的重量，在消能器安装后不改变建筑物主体结构竖向受力体系；本方案提供的消能器既可以用于新建筑物的抗震设计，也可以用于既有建筑物的抗震加固设计。有益效果:本专利技术提供的槽钢防屈曲剪切钢板消能器，能够避免对核心耗能构件开缝或开洞，防止造成对截面尺寸、承载力和刚度的削弱；避免直接在核心耗能构件上焊接加劲肋，防止产生薄弱部位、降低钢板延性；通过设置聚四氟乙烯隔离层，消除了槽钢对核心耗能构件的摩擦影响；通过设置防屈曲装置，能够有效限制核心耗能构件的面外变形，提高承载能力，改善滞回性能；通过合理的参数设计，保证地震作用时在设定的层间位移变形下消能器屈服耗能，避免结构破坏，起到保护作用。附图说明图1为本专利技术的正视结构示意图；图2为本专利技术的侧视结构示意图；图3为本专利技术的俯视结构示意图；图4为地震作用下，无防屈曲耗能钢板的承载力曲线；图5为地震作用下，无防屈曲耗能钢板的单调曲线；图6为地震作用下，无防屈曲耗能钢板的滞回曲线。图7为地震作用下，本专利技术的承载力曲线；图8为地震作用下，本专利技术的单调曲线；图9为地震作用下，本专利技术的滞回曲线。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术作更进一步的说明。如图1、图2、图3所示为一种槽钢防屈曲剪切钢板消能器，包括核心耗能构件、防屈曲装置、顶板6和底板8。所述核心耗能构件为矩形耗能钢板I所述顶板6和底板8分别固定连接在矩形耗能钢板I的上下两端。所述防屈曲装置包括四块竖向槽钢2、两组构成交叉结构的斜向槽钢3、四块导槽板4和加劲肋5 ;所述四块竖向槽钢2两两分成一组分别设置在矩形耗能钢板I的左右两侦U、并与矩形耗能钢板I之间存在避让距离，同一组的两块竖向槽钢2分别位于矩形耗能钢板I的前后两侧相对位置、且槽口相背，所述四块竖向槽钢2的上端与顶板6固定；所述两组构成交叉结构的斜向槽钢3分别设置在矩形耗能钢板I前后两侧、并分别在与矩形耗能钢板I的相对的腹板外侧表面上粘贴一层聚四氟乙烯隔离层10，所述两层聚四氟乙烯隔离层10分别与矩形耗能钢板I的前后两侧表面贴合，斜向槽钢3的两端部分别与位于矩形耗能钢板I同一侧的两块竖向槽钢2固定；所述四块导槽板4固定在底板8上、分别限制四块竖向槽钢2的下端沿远离矩形耗能钢板I前/后方向的移动；所述加劲肋5布置在竖向槽钢2和斜向槽钢3的集中力处。具体连接方式为:所述竖向槽钢2和斜向槽钢3之间，斜向槽钢3和斜向槽钢3之间、加劲肋5和竖向槽钢2之间、加劲肋5和斜向槽钢3之间通过角焊缝连接；所述顶板6和矩形耗能钢板I之间、矩形耗能钢板I和底板8之间通过全透对接焊连接；所述竖向槽钢2和顶板6之间、导槽板4和底板8之间通过角焊缝连接。所述矩形耗能钢板I为低屈服点钢；所述防屈曲装置、顶板6和底板8为普通钢。如图所示，本方案中使用了六块斜向槽钢3，分成两组，交叉成X形；加劲肋5的使用数量为二十个。所述顶板6上设置有与建筑物连接用的顶板螺栓孔7，所述底板8上设置有与建筑物连接用的底板螺栓孔9 ;使用时，顶板6通过高强螺栓与梁连接，底板8通过高强螺栓与人字型支撑或中间支柱连接。当发生地震作用时，结构发生层间位移导致矩形耗能钢板I发生剪切变形；矩形耗能钢板I发生剪切变形之后，易于发生面外屈曲，这时防屈曲装置能够有效地约束矩形耗能钢板I的面外变形，矩形耗能钢板I的受力机制由拉力场机理转化为面内剪切机理，从而提高消能器的承载力，减轻屈曲的影响，改善滞回性能。如图7、图8、图9所示，通过合理的设置，本案能够有效地限制矩形耗能钢板I的面外屈曲变形，提高承载能力，消除滞回曲线的“捏缩现象本文档来自技高网...

【技术保护点】
槽钢防屈曲剪切钢板消能器，其特征在于：包括核心耗能构件、防屈曲装置、顶板（6）和底板（8），所述核心耗能构件为矩形耗能钢板（1），所述顶板（6）和底板（8）分别固定连接在矩形耗能钢板（1）的上下两端，所述防屈曲装置包括四块竖向槽钢（2）、两组构成交叉结构的斜向槽钢（3）、四块导槽板（4）和加劲肋（5）；所述四块竖向槽钢（2）两两分成一组分别设置在矩形耗能钢板（1）的左右两侧、并与矩形耗能钢板（1）之间存在避让距离，同一组的两块竖向槽钢（2）分别位于矩形耗能钢板（1）的前后两侧相对位置、且槽口相背，所述四块竖向槽钢（2）的上端与顶板（6）固定；所述两组构成交叉结构的斜向槽钢（3）分别设置在矩形耗能钢板（1）前后两侧、并分别与矩形耗能钢板（1）的前后两侧面贴合，斜向槽钢（3）的两端部分别与位于矩形耗能钢板（1）同一侧的两块竖向槽钢（2）固定；所述四块导槽板（4）固定在底板（8）上、分别限制四块竖向槽钢（2）的下端沿远离矩形耗能钢板（1）的前/后方向的移动；所述加劲肋（5）布置在竖向槽钢（2）和斜向槽钢（3）的集中力处。

【技术特征摘要】
1.槽钢防屈曲剪切钢板消能器，其特征在于:包括核心耗能构件、防屈曲装置、顶板(6)和底板(8)，所述核心耗能构件为矩形耗能钢板(1)，所述顶板(6)和底板(8)分别固定连接在矩形耗能钢板(I)的上下两端，所述防屈曲装置包括四块竖向槽钢(2)、两组构成交叉结构的斜向槽钢(3)、四块导槽板(4)和加劲肋(5);所述四块竖向槽钢(2)两两分成一组分别设置在矩形耗能钢板(I)的左右两侧、并与矩形耗能钢板(I)之间存在避让距离，同一组的两块竖向槽钢(2)分别位于矩形耗能钢板(I)的前后两侧相对位置、且槽口相背，所述四块竖向槽钢(2)的上端与顶板(6)固定；所述两组构成交叉结构的斜向槽钢(3)分别设置在矩形耗能钢板(I)前后两侧、并分别与矩形耗能钢板(I)的前后两侧面贴合，斜向槽钢(3)的两端部分别与位于矩形耗能钢板(I)同一侧的两块竖向槽钢(2)固定；所述四块导槽板(4)固定在底板(8)上、分别限制四块竖向槽钢(2)的下端沿远离矩形耗能钢板(I)的前/后方向的移动；所述加劲肋(5)布置在竖向槽钢(2)和斜向槽钢(3)的集中力处。2...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄镇，刘峰，李爱群，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：