[发明专利]一种U型两阶段屈服金属阻尼器

说明书

本发明公开了一种U型两阶段屈服金属阻尼器。该金属阻尼器包括两个沿水平方向平行设置的耗能部件，所述两个耗能部件均为U型软钢，分别由一段圆弧段和两段平直段组成，且该两个U型软钢的圆弧段半径不同；每个耗能部件的圆弧段和部分平直段沿宽度方向等间距的开设多个连续槽，耗能部件的平直段部分未开槽处均匀的设置多个螺栓孔，每个耗能部件分别通过螺栓与上盖板和下盖板的一端连接；上盖板和下盖板的另一端开设的通孔与建筑或支撑杆进行连接固定。本发明金属阻尼器通过利用不同规格的U型金属片，实现了分阶段屈服以满足不同的抗震需求，且制作工艺简单高效，具有成本低廉、性能可靠、应用广泛的优点。

技术领域

本发明属于阻尼器减震技术领域，特别是一种U型两阶段屈服金属阻尼器。

背景技术

金属耗能阻尼器是利用金属不同形式的塑性滞回变形来消耗能量，由于金属在进入塑性状态后具有良好的滞回特性，并在弹塑性滞回变形过程中吸收大量能量，因而被用来制造不同类型和构造的耗能减震器。

目前，应用比较广泛的金属屈服阻尼，均采用带状金属板为核心金属耗能构件。将该类阻尼器布置于桥梁或建筑结构中，金属板长度方向与结构承受剪力方向一致，提供了沿长度方向较大的剪切变形能力，但是该类型阻尼器只能控制面内的恢复力，对面外恢复力没法进行有效控制。在实际使用过程中，建筑物会受到各个方向的水平左右，阻尼器也必然会受到沿宽度方向的水平力，因此上述阻尼器的侧向变形能力和抗疲劳性能较差，在实际使用过程中容易发生预期之外的破坏形态。

此外，现有的金属耗能阻尼器结构形状单一，仍然存在以下问题：小震下，未达到阻尼器屈服应力，阻尼器虽有位移却仍在弹性状态下，地震能量由主体结构耗散而造成结构损伤，阻尼器未起到应有作用；大震下，阻尼器所受应力略大于屈服应力时便整体进入塑性耗能状态，震害后须全部更换，经济性较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单的U型两阶段屈服金属阻尼器，同时实现面内面外恢复力精确设计，提供两个方向上良好的变形能力和抗疲劳性能，且可以根据地震力的大小分阶段屈服。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种U型两阶段屈服金属阻尼器，包括两个沿水平方向平行设置的耗能部件，所述两个耗能部件均为U型软钢，分别由一段圆弧段和两段平直段组成，且该两个U型软钢的圆弧段半径不同；每个耗能部件的圆弧段和部分平直段沿宽度方向等间距的开设多个连续槽，耗能部件的平直段部分未开槽处均匀的设置多个螺栓孔，每个耗能部件分别通过螺栓与上盖板和下盖板的一端连接；上盖板和下盖板的另一端开设的通孔与建筑或支撑杆进行连接固定。

进一步地，所述耗能部件的高度即两段平直段之间的距离H根据安装空间确定，将所需面内恢复力F_u和面外恢复力F带入恢复力公式，得到所述耗能部件的U型软钢厚度t、平直段长度l、宽度b的关系式如下：

其中，f_y、f_u、λ分别是钢材的屈服强度、极限强度和材料硬化参数，D为最大面外变形量。

进一步地，所述耗能部件均采用屈服强度在100MPa-225MPa之间的钢材制成，且圆弧段半径较大的耗能部件的厚度大于另外一个耗能部件的厚度，从而实现分阶段屈服。

进一步地，所述上盖板和下盖板均采用屈服强度不低于235MPa的钢材制成。

进一步地，所述下盖板通过一个支撑架与建筑结构连接，实现该阻尼器与不同高度的建筑结构匹配。