[发明专利]装配式套管金属圆棒消能阻尼器

说明书

一种装配式套管金属圆棒消能阻尼器，包括金属圆棒芯杆(1)、金属套管(2)、两块填充护瓣(4)、螺栓(3)；所述金属圆棒芯杆(1)为圆形钢棒，包括端部螺纹区(101)、端部扩大区(102)、中间消能区(103)与中部凸肋(105)；所述金属套管(2)为一圆形钢管，其内径与金属圆棒芯杆(1)端部扩大区相同，外径根据稳定要求确定，并在中部开有若干带螺纹的孔洞(201)；所述螺栓(3)拧入螺纹孔洞(201)，并顶紧填充护瓣(4)外表面，实现各个组件之间位置的相对固定；等等。所有部件均可在现场装配，工序简单，非常有利于构件的更换与重复利用，节约工程造价。

技术领域

本发明属于土木结构工程技术领域，具体涉及一种装配式套管金属圆棒消能阻尼器。

技术背景

钢材具有良好的塑性与韧性，在往复荷载作用下能经历很大的累积塑性变形，消耗大量地震能量，是一种优越的工程结构消能减震材料；但钢材在受压时容易出现稳定的问题，这不利于钢材塑性变形能力的发挥，带有防屈曲措施的金属消能阻尼器很好的避免了这一问题，如屈曲约束支撑与屈曲约束钢板墙等；防屈曲技术最早发展于日本，1994年北岭地震后，美国学者也开始了这方面的研究，目前国内也有大量的学者进行防屈曲消能产品的研发；虽然种类繁多，但大多集中于屈曲约束支撑与屈曲约束钢板剪力墙；从功能与使用方法上看，这两种产品是趋近一致的，均是为工程结构建立起了新的抗侧力体系；将其应用于工程结构中会在一定程度上影响建筑的正常使用功能，而且会增大结构刚度，提高结构的地震作用和加速度反应，在有精密仪器的工程结构中应用受限。体型小巧、主要布置于节点区域的阻尼器得到了越来越广泛的关注，这些阻尼器既不会显著提高结构刚度，还能消能减震，增加节点转动能力，有效避免结构构件局部屈曲的发生，震后也便于更换。

发明内容

本发明旨在提出一种构造简单、可用于工程结构的金属消能阻尼器，以解决上述技术背景中大型阻尼器存在的应用问题，并扩展小型阻尼器的种类。

为此，本发明提出一种装配式套管金属圆棒消能阻尼器，该阻尼器可广泛布置于结构的节点连接区，增加节点的转动能力与耗能能力，有效防止结构构件本体进入屈服阶段或出现局部屈曲问题，减少地震损失，具有造价低、布置灵活、抗震性能良好与震后便于更换的优点。

为实现上述目的，本发明给出的技术方案，其结构设计表征为：该装配式套管金属圆棒消能阻尼器包括金属圆棒芯杆(1)、金属套管(2)、两块填充护瓣(4)、螺栓(3)；

所述金属圆棒芯杆(1)为圆形钢棒，包括端部螺纹区(101)、端部扩大区(102)、中间消能区(103)与中部凸肋(105)；

所述金属套管(2)为一圆形钢管，其内径与金属圆棒芯杆(1)端部扩大区相同，外径根据稳定要求确定，并在中部开有若干带螺纹的孔洞(201)；

所述螺栓(3)拧入螺纹孔洞(201)，并顶紧填充护瓣(4)外表面，实现各个组件之间位置的相对固定；

所述填充护瓣(4)为一弧形的钢板，其内表面半径略大于所述金属圆棒芯杆(1)的中间消能区(103)的外径，圆心角略小于180度，在填充护瓣中部挖有凹槽(401)。

优选的，所述金属圆棒芯杆(1)为低屈服点钢材制成。

本发明适用于钢结构体系中各种连接节点，尤其是半刚接柱脚节点。

设计原理：

金属圆棒芯杆(1)由低屈服点钢材制成，并切削成具有中间消能区(103)与凸肋(105)的形状，中间消能区(103)受到力的作用会首先屈服，利用外部金属套管(2)约束金属圆棒芯杆(1)，以防止金属圆棒芯杆(1)受压时可能出现的失稳问题；填充护瓣(4)填充了中间消能区(103)与金属套管(2)之间的空间，约束了金属圆棒芯杆(1)的侧向变形。