[实用新型]普通钢板水平抗震耗能装置

说明书

(一)技术领域

本实用新型涉及建筑结构防灾减灾技术领域，属于结构振动被动控制学科，具体涉及一种利用普通钢板研制而成的水平抗震耗能装置。

(二)背景技术

地震作为自然灾害之一，给人类的生存和发展造成了极大的威胁，并造成了难以估计的损失。我国位于环太平洋火山地震带西部，是世界上地震灾害最严重的国家之一。做好抗震减灾工作具有重要意义。到目前为止，抵御地震的最有效的方法是工程抗震方法，即现在世界各国结构抗震设计规范普遍采用的“三水准，两阶段”设计方法。由于此以“抗”为主要途径的传统方法，需通过增大结构截面和配筋来抵抗地震，其结果是截面越大，地震作用也越大，所需截面及配筋也越大，形成一种恶性循环，不仅难以保证安全，也大大提高了建筑造价。20世纪70年代，学者们寻求了一种以“减”为途径来抵御地震灾害的方法，即在建筑结构上设置控制装置，此方法具有经济、实用和传力明确等特点。耗能减震技术是其中的主要途径之一。本实用新型采用普通钢板，通过在建筑结构中特定的设置方式，达到耗能减震的目的，属于金属屈服阻尼器的一种新型形式。

(三)发明内容

本实用新型的目的在于提供一种金属屈服阻尼器，能够增加整体建筑结构的阻尼，从而可以减小建筑结构在地震作用下的反应，减轻震害，同时具有安装位置灵活、装置易于生产、经济、耗能效果好、施工方便等特点的普通钢板水平抗震耗能装置。

本实用新型的目的是这样实现的：它包括至少一种型号的普通钢板和钢板与建筑结构构件的连接部件两大部分，普通钢板优先选取低屈服点钢材，中间耗能段截面特性的改变通过三种设置方式实现，即变钢号型、变厚度型和中部削弱型，建筑构件中设置有以便于钢板可靠连接的预埋件，普通钢板通过钢板与建筑结构构件的连接部件安装在建筑构件内，钢板与建筑结构构件的连接部件与预埋件相连。

本实用新型还包括这样一些技术特征：

1、所述的钢板竖向设置在建筑结构构件中，建筑结构的层高即为此装置的总高度；

2、所述的在钢板中间耗能段截面特性改变处，即焊缝处有加强设置，加强设置为在侧向设置的加劲钢条；

3、所述的钢板中间耗能段的高度通过公式h=GΔAF]]>得到，其中F为地震作用的水平力，Δ为中间耗能板上下两端的水平侧移，A为中间耗能板的截面面积，G为中间耗能板钢材的剪切模量；

4、所述的钢板中间耗能段削弱型为在钢板中间耗能段设置削弱孔洞，削弱型的削弱程度即为削弱孔洞的面积，其面积应为中间耗能段钢板总面积的10％~20％。

本实用新型的实现方法为：首先分析并确定建筑结构的抗震薄弱部位，预先设置预埋件用于固定本实用新型的装置，最后将耗能装置与相邻的上下两端的梁构件进行固定，并保证固定良好。本实用新型装置的研制，主要利用截面特性的改变造成差异，使得钢板在地震作用下的中间区段削弱因而会首先屈服，以消耗大部分地面运动传递给建筑结构的能量，减轻震害。其中，耗能装置需要根据建筑结构的具体尺寸进行生产制作，并竖向设置在建筑物当中，设置位置比较灵活。截面特性的改变主要通过采用不同钢号、采用两种厚度、中部区段截面削弱等方式来实现。在钢板截面特性改变处，需在焊缝处进行加强。

本实用新型为利用普通钢板研制而成的一种水平抗震耗能装置。即在建筑构件之间竖向设置一定厚度、一定制作方式的钢板，其在建筑结构发生塑性变形之前首先发生屈服，以此来消耗地面运动传递给建筑结构的能量，减轻地震灾害。一定制作方式是指通过整个竖向钢板在截面特性上有所改变。

(1)选定建筑结构的抗震薄弱部位。

(2)根据薄弱部位的结构几何尺寸，设计并制作本实用新型装置。

(3)将本实用新型装置与建筑结构可靠连接。

金属阻尼器是结构被动耗能减震体系中最有效、最可靠、最经济的耗能元件。其主要耗能机制是通过金属材料的非弹性变形和低周疲劳特性来实现的，即结构振动使耗能元件被动地往复相对变形或产生往复的相对速度，从而耗散结构振动能量、减轻结构的动力反应。经过已有的大量试验证明，钢材具有良好的滞回性能。故利用普通钢材制作水平耗能装置，可以减小结构反应，减轻震害。