[发明专利]圆孔型摩擦－屈服钢消能器

说明书

技术领域

本发明属于建筑工程结构抗震技术领域，涉及到一种圆孔型摩擦-屈服钢消能器。

背景技术

近年来，我国在工程结构的隔震、减振与振动控制方面进行了大量的研究工作，取得了丰硕的研究成果。传统的抗震设计是通过增强结构本身的抗震性能来抵御地震作用，即用结构本身来储存和消耗地震能量，以满足结构抗震设防标准：小震不坏，中震可修，大震不倒。而这种抗震方式缺乏自我调节能力，在不确定的地震作用下，很可能不满足安全性的要求，消能减震技术为结构抗震提供了一条合理有效的途径。其主要思想是将输入结构的地震能量引向特别设置的消能装置加以吸收和耗散，从而保护主体结构的安全。金属屈服消能器和摩擦消能器是两种常见的消能装置，通过金属屈服后的塑性性能和金属之间摩擦特性来吸收地震能量，属于被动控制体系的范畴，其优点主要在于：耗能性能稳定、易于更换、经济、实用、取材简单，通常采用普通的钢材即可加工而成。其不足之处在于：缺乏控制力的自调节能力，不能根据建筑结构在地震作用下的反应特性来调整消能器控制力的大小。

地震灾害的破坏作用具有不可预见性，建筑结构遭受地震作用大小不一，消能装置作为建筑抗震领域的一种新型减震方法，在耗能方面应该依照地震输入能量的大小而不同，如在小震作用下可提供与之适应的较小控制力，在中震、大震作用下发挥消能装置全部能力进行耗能，更为充分的保护主体结构，进而与抗震设防三阶段准则相呼应。本发明将金属屈服与摩擦消能器串联在一起，以实现自调节和分阶段耗能功能，其中涉及到的金属屈服阻尼器采用发明人之前申报发明的“圆孔型软钢阻尼器”(专利申请号：200410020893.2)，本发明与之前申报的发明有明显的差别，不但具备圆孔型软钢阻尼器所具有的初始刚度大、耗能能力强的优点，并通过与摩擦阻尼器的串联使用，实现自调节、分阶段耗能功能。

发明内容

本发明提供一种圆孔型钢屈服-摩擦消能器，其目的是解决消能装置的耗能作用单一，缺乏可调性问题。

本发明的技术方案如下：

一种圆孔型摩擦-屈服钢消能器，由耗能钢板、水平摩擦钢板、水平连接钢板组成。其特征在于：耗能钢板平面上下部位加工成梯形，中部开设圆孔，耗能钢板上下端分别与摩擦钢板及水平连接钢板通过焊接方式连接为一体，耗能钢板材料建议选取抗拉屈服强度小于等于235Mpa的低碳钢，以保证其具有良好的塑性性能。需要注意的是：第一，耗能钢板加工成圆孔形状使其在受力阶段出现了多点屈服的现象，从而大大提高了阻尼器的变形耗能性能，在设计几何尺寸过程中要保证耗能钢板的圆孔几何形状；第二，圆孔型钢屈服-摩擦消能器受力形式为平面内受力。第三，为避免应力集中，耗能钢板出现的尖角均以圆角形式代替。第四，两块摩擦钢板接触面采用机械加工，保证钢板表面平整，接触充分。

本发明的效果和益处主要体现在圆孔型摩擦-屈服钢消能器的自调节及分阶段耗能特性上：通过调整圆孔型摩擦-屈服钢消能器上摩擦钢板孔槽的长度，实现初阶段摩擦耗能；当位移变形超过设定的孔槽长度，则金属耗能钢板发生塑性变形，通过金属塑性性能进行耗能。初阶段耗能可通过孔槽长度实现可调节性，到达极限位移后通过金属屈服来实现下一阶段耗能。圆孔型摩擦-屈服钢消能器的特殊性使得抗震设计过程更为方便、实用，将会更为广泛的应用于建筑结构抗震设计领域。

附图说明

图1是圆孔型摩擦-屈服钢消能器正立面示意图。

图中：2是耗能钢板；3是下摩擦钢板；4是上摩擦钢板；5是螺栓；6是水平连接钢板。

图2是圆孔型摩擦-屈服钢消能器中耗能钢板2的示意图。

图3是圆孔型摩擦-屈服钢消能器中下摩擦钢板3的示意图。

图4是圆孔型摩擦-屈服钢消能器侧立面图。

图5是圆孔型摩擦-屈服钢消能器中上摩擦钢板4的示意图。

图6是圆孔型摩擦-屈服钢消能器中水平连接钢板6的示意图。

图7是圆孔型摩擦-屈服钢消能器与支撑连接示意图。

图中：1是圆孔型摩擦-屈服钢消能器。

图8是圆孔型摩擦-屈服钢消能器与墙体及梁连接示意图。

具体实施方式

以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的最佳实施例。

具体实施时，首先，将矩形钢板中部加工成圆孔形，出现尖角处均以圆角形式过渡，制成耗能钢板2；其次，在上摩擦钢板4上开设槽道，在下摩擦钢板3上加工螺栓孔；将耗能钢板2焊接于下摩擦钢板3和水平连接钢板6上；最后，用螺栓5将上摩擦钢板4和下摩擦钢板3连接在一起。