[发明专利]弯剪分离控制型装配式金属阻尼器

说明书

技术领域

本发明属于结构工程抗震技术领域，涉及一种利用金属的面内剪切滞回变形机制耗散地震能量的阻尼器。

背景技术

近年来，我国乃至世界正处于地震的高发期，一系列严重的震害表明，我国城乡的房屋正面临着严峻的地震考验。为此，消能减震技术飞速发展。其牺牲自己，保全主体的显著作用，即增强了房屋的减震性能，又实现了震后的功能可快速恢复的作用。

金属阻尼器充分利用金属材料易屈服的特性，其塑性变形可较好地耗散地震或风振产生的能量。金属阻尼器性能稳定，力学机理明确，构造简单，刚度大，承载力稳定，减震效果明显。而金属耗能片在剪切变形时，易产生面外屈曲，导致承载力急剧下降，耗能不充分；目前的金属阻尼器多为焊接组合而成，其焊接质量不稳定直接导致阻尼器的力学性能不易控制，同时在遭受破坏后，难于拆装。尤其是，目前的阻尼器由于形状比较传统，恰恰导致焊缝处的应力过于集中，等效塑性应变累积效应明显，使得阻尼器在没有充分发挥耗能作用时，提前退出工作。

发明内容

本发明旨在克服传统金属阻尼器的上述缺点，提出了一种弯剪分离控制型装配式金属阻尼器。该装置利用滞回能力良好的金属产生面内的弹塑性变形机制耗散地震能量，将地震能量引导到金属耗能片上，与传统的金属耗能片形状不同，在靠近连接部分的边缘最大应力由弯矩产生的弯曲正应力控制，而靠近中部截面的最大应力由阻尼器受到的剪切力引起的剪应力来控制，取这两部分因素所决定的最大应力包络线形状作为耗能片的优化形状，当结构遭遇地震或者风振时，金属耗能片边缘各点同时进入屈服耗能状态，充分利用耗能片的全截面进行耗能，有效降低了与两侧粘结锚固构件的累积塑性应变值，大幅提高阻尼器的耗能能力与低周疲劳性能。为了防止金属耗能片的面外变形，采用防屈曲夹板构造，提高承载力，使阻尼器保持高效稳定的耗能状态。该阻尼器采用全螺栓装配式连接，拆装方便，除了金属耗能片外的部分始终保持弹性，震后可反复使用，降低了成本，减少维修时间，最短时间恢复结构在震后的使用功能。该阻尼器可在高层结构的剪力墙连梁中使用，也可作为框架结构的层间阻尼墙使用。

本发明弯剪分离控制型装配式金属阻尼器包括有：金属耗能片1，L型连接支座2，一体型防屈曲连接双功能支座3，可更换型螺母紧固板4，螺纹孔5，预压紧固螺栓6，摩擦型高强连接螺栓7，垫板8，承压型螺栓9，连接预埋件10，横向加劲肋11，纵向加劲肋12，弯剪分离控制型装配式金属阻尼器线型13，厚度削弱的光滑截面14，小坡度边缘15，柔性填充材料16，预埋锚固钢筋17，防屈曲隔板18，隔板19。

其中连接预埋件10带预埋锚固钢筋17预制在连接结构的混凝土中浇筑成一体，锚固钢板10开有螺纹孔5用以连接L型连接支座2，金属耗能片1分别通过L型连接支座2、一体型防屈曲连接双功能支座3与连接预埋件10相连，金属耗能片1与L型连接支座2、一体型防屈曲连接双功能支座3的连接处开螺栓孔，并通过摩擦型高强连接螺栓7连接，一体型防屈曲连接双功能支座3带有横向加劲肋11与纵向加劲肋12，安装时通过可更换型螺母紧固板4固定螺母并可反复使用，多组金属耗能片1并联时，应设置防屈曲隔板18与隔板19，L型连接支座2、一体型防屈曲连接双功能支座3与连接预埋件10连接处开螺栓孔，通过承压型螺栓9连接，一体型防屈曲连接双功能支座3在金属耗能片1边缘曲线的空缺处设置螺栓孔，一体型防屈曲连接双功能支座3在靠近金属耗能片1的耗能区域截面设置厚度削弱的光滑截面14，减少金属耗能片1工作时与外界的摩擦力，通过预压紧固螺栓6将金属耗能片1夹紧防止面外屈曲，并通过厚度大于金属耗能片1的垫板8将两个一体型防屈曲连接双功能支座3隔开，以提供阻尼器足够的工作空间，金属耗能片1中部形状为弯剪分离控制型装配式金属阻尼器线型13，阻尼器外部包裹一层柔性填充材料16以防金属表面氧化。

阻尼器的极限承载力不应超过连接构件的屈服承载力，带有阻尼器的梁刚度可看作连接构件与阻尼器刚度的串联形式，在设计结构时，引入阻尼器的构件应保持与原始构件的强度、刚度近似。小震时，阻尼器处于弹性变形，为结构提供必要的刚度和强度。中震时，阻尼器先于其他构件屈服，金属耗能片1利用金属良好的弹塑性面内塑性变形耗能，保护主体结构。大震时，阻尼器进入大变形阶段，充分利用金属耗能片全截面进行耗能，牺牲自己保护整体结构。

本发明适用于房屋结构在地震中处于剪切大变形的位置，如高层结构剪力墙的连梁或框架结构的上下梁之间。框架结构的层间空间较大，应设置适当高度的混凝土连接支墩，可设置多个阻尼器进行并联，混凝土连接支墩应具有足够的刚度与承载力，避免先于阻尼器破坏。