一种插入式夹板剪切板阻尼器.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201410745758.8

申请日:

2014.12.08

公开号:

CN104453005A

公开日:

2015.03.25

当前法律状态:

驳回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的驳回IPC(主分类):E04B 1/98申请公布日:20150325|||实质审查的生效IPC(主分类):E04B1/98申请日:20141208|||公开

IPC分类号:

E04B1/98

主分类号:

E04B1/98

申请人:

大连理工大学

发明人:

马宁; 董旭峰; 欧进萍

地址:

116024辽宁省大连市甘井子区凌工路2号

优先权:

专利代理机构:

大连理工大学专利中心21200

代理人:

李宝元; 梅洪玉

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内容摘要

本发明提供了一种插入式夹板剪切板阻尼器,属于结构工程领域,其特征在于由耗能钢板组、夹板单元和连接板单元三部分组成。所述耗能钢板组由至少1块耗能钢板组成;所述的耗能钢板呈矩形或两个角对接的双三角形或两侧去掉半椭圆弧形的矩形,各耗能钢板平行排列;所述夹板单元包括至少1个截面为空心矩形的夹板子单元,每个耗能钢板被夹板子单元包围,二者同轴且留有间隙;所述连接板单元由2块矩形连接钢板组成,与耗能钢板相接触的表面开设有凹槽组;凹槽组包括至少1个凹槽,耗能钢板垂直插入凹槽中。本发明具耗能钢板不易发生平面外屈曲、关键性能参数易于设计、承载力大、力学性能优越、生产工艺简便等优点。

权利要求书

1.  一种插入式夹板剪切板阻尼器,其特征在于,该插入式夹板剪切板阻尼器包括耗能钢板组、夹板单元和连接板单元;所述的耗能钢板组包括至少一块耗能钢板,耗能钢板平行排列,相互之间不连接;所述的夹板单元包括至少一个截面为空心矩形的夹板子单元,每个夹板子单元包围一个耗能钢板,且与所包围的耗能钢板同轴;所述的连接板单元由2块矩形连接钢板组成,其表面开有凹槽组,包括至少一个凹槽;所述的耗能钢板插入矩形连接钢板上的凹槽中,凹槽的数量与耗能钢板数量一致,且大小和形状与耗能钢板垂直于矩形连接钢板的截面相同;
所述的夹板子单元空心矩形内边缘水平方向尺寸比耗能钢板大100~300mm,空心矩形竖直方向尺寸比耗能钢板小10~80mm,在耗能钢板厚度方向上夹板子单元空心矩形内边缘与耗能钢板之间的间隙为1~3mm;
所述夹板子单元由2块盖板和2块垫板组成,盖板平行于耗能钢板的平面,垫板平行于耗能钢板的厚度方向;当耗能钢板的数量多于一个时,其夹板单元的相邻夹板子单元间共用同1块盖板;各侧的垫板通过螺栓或焊接与盖板连接,形成夹板单元。

2.
  根据权利要求1所述的插入式夹板剪切板阻尼器,其特征在于,所述的耗能钢板为矩形、两个角对接的双三角形或两侧去掉半椭圆弧形的矩形。

3.
  根据权利要求1或2所述的插入式夹板剪切板阻尼器,其特征在于,所述的耗能钢板采用低屈服点钢或其他高延性钢制作。

4.
  根据权利要求1或2所述的插入式夹板剪切板阻尼器,其特征在于,所述的夹板单元采用全钢、混凝土或钢-混凝土制成。

5.
  根据权利要求3所述的插入式夹板剪切板阻尼器,其特征在于,所述的夹板单元采用全钢、混凝土或钢-混凝土制成。

说明书

一种插入式夹板剪切板阻尼器
技术领域
本发明涉及一种插入式夹板剪切板阻尼器,主要用于属于结构工程领域。
背景技术
剪切板阻尼器是一种依靠上下两块水平连接板在水平方向的相对位移使中间的一块耗能钢板发生平面内的剪切变形耗能能量的耗能装置,在地震作用下由它来耗散地震输入的部分能量,从而使主体结构不产生过大的损伤,有效的保证了结构的安全性。剪切板阻尼器不仅可以用于框架结构还可以用于耗能连梁剪力墙结构,它具有稳定的滞回特性、良好的低周疲劳特性,长期可靠性,不受环境温度影响的特点,在日本、美国等国家应用广泛。
剪切板阻尼器虽然有很多优点,但也存在以下缺点。1.阻尼器的耗能钢板一般与上下连接板刚接,使其无法在纵向上自由移动,从而在剪切变形的同时引起较大的薄膜应力,达到相同角应变时需要更大的剪切力,容易造成与其连接的结构主体构件的破坏。2.当阻尼器的承载力较大时,耗能钢板的宽厚比很难设计的比较小,使得耗能钢板在水平位移下容易发生平面外的屈曲变形,从而使其承载力降低,耗能性能退化,并难以建立准确的本构模型。3.当剪切板阻尼器用于耗能连梁剪力墙结构时,要求阻尼器平面尺寸不能过大,而集中在耗能连梁的中部,以保证阻尼器以受剪为主,这会使得耗能钢板宽厚比过小而与连接板连接困难。为了改善剪切板阻尼器耗能钢板的平面外屈曲,可以在耗能钢板边缘及中心设置加劲肋,然而增设加劲肋后使得阻尼器的屈服力、承载力和初始刚度等关键参数难以估计,而使阻尼器设计困难,此外,加劲肋与耗能钢板采用焊接连接,而焊接不仅制作复杂还会过早的发生沿着焊缝的破坏,大大降低阻尼器的疲劳寿命。
因此,开发一种适合耗能连梁剪切墙结构,可以抑制耗能钢板平面外屈曲,滞回性能稳定、结构简单、且可以有效消除薄膜应力的新型剪切板阻尼器,对于减小结构在地震下的振动响应,防止结构主体构件破坏具有重要的实际意义。
发明内容
本发明的目的是:提供一种插入式夹板剪切板阻尼器,解决已有剪切板阻尼器耗能钢板难以应用于耗能连梁剪切墙结构,在变形过程中产生较大薄膜应力,且容易发生平面外失稳、滞回性能不稳定、参数难以设计、生产成本高、难以批量化生产等问题。
为实现上述目的,本发明技术方案如下:
一种插入式夹板剪切板阻尼器,包括耗能钢板组1、夹板单元2和连接板单元3,所述的耗能钢板组1包括至少一块耗能钢板1-1,耗能钢板1-1平行排列,相互之间不连接;所述的夹板单元2包括至少一个截面为空心矩形的夹板子单元2-1,每个夹板子单元2-1包围一个耗能钢板1-1,且与所包围的耗能钢板1-1同轴;所述的连接板单元3由2块矩形连接钢板3-1组成,其表面开有凹槽组4,包括至少一个凹槽4-1;所述的耗能钢板1-1插入矩形连接钢板3-1上的凹槽4-1中,凹槽4-1的数量与耗能钢板1-1数量一致,且大小和形状与耗能钢板1-1垂直于矩形连接钢板3-1的截面相同。
所述的夹板子单元2-1空心矩形内边缘水平方向尺寸比耗能钢板1-1大100~300mm,空心矩形竖直方向尺寸比耗能钢板1-1小10~80mm,在耗能钢板1-1厚度方向上夹板子单元2-1空心矩形内边缘与耗能钢板1-1之间的间隙为1~3mm。
所述夹板子单元2-1由2块盖板和2块垫板组成,盖板平行于耗能钢板1-1的平面,垫板平行于耗能钢板1-1的厚度方向;当耗能钢板1-1的数量多于1个 时,夹板单元2的相邻夹板子单元2-1间共用同1块盖板;各侧的垫板通过螺栓或焊接与盖板连接,形成夹板单元2。
所述的耗能钢板1-1为矩形、两个角对接的双三角形或两侧去掉半椭圆弧形的矩形;耗能钢板1-1采用低屈服点钢或其他高延性钢制作。
所述的夹板单元采用全钢、混凝土或钢-混凝土制成。
本发明的效果和益处是:一种插入式夹板剪切板阻尼器,多块并列的耗能钢板,解决了一块耗能钢板因厚度过大而难于连接板连接的问题,使其结构简单,易于加工,可以实现工业化批量生产,并且适用于耗能连梁剪力墙结构。一种插入式夹板剪切板阻尼器,其耗能钢板为变截面,使截面受力均匀,从而有效提高阻尼器的疲劳寿命。一种插入式夹板剪切板阻尼器,在各块耗能钢板外部均设置夹板单元,二者之间留有间隙,分开受力,夹板单元可以有效的防止耗能钢板平面外屈曲,当耗能钢板较薄时也可以有较高的延性和滞回性能,同时也可以降低阻尼器的成本。一种插入式夹板剪切板阻尼器能量耗散主要依靠耗能钢板,可以比较容易的确定其屈服力、屈服位移和极限承载力等关键参数。一种插入式夹板剪切板阻尼器,在耗能钢板上焊接较少,从而避免了由于焊接引起的阻尼器疲劳寿命的降低。一种插入式夹板剪切板阻尼器,耗能钢板在水平方向固定,纵向可以自由移动,从而有效消除了薄膜应力。
附图说明
图1为本发明的一种插入式夹板剪切板阻尼器实施例的三维示意图。
图2为本发明的一种插入式夹板剪切板阻尼器实施例的A-A截面示意图。
图3为本发明的一种插入式夹板剪切板阻尼器实施例的不含夹板单元的三维示意图。
图中:1耗能钢板组;2夹板单元;3连接板单元;4凹槽组;
1-1耗能钢板;2-1夹板子单元;3-1矩形连接钢板;4-1凹槽。
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具体实施方式
本发明的具体实施方式参见图1至图3。本实施例主要包括3部分,耗能钢板组1、夹板单元2和连接板单元3;耗能钢板组1包括2块耗能钢板1-1,夹板单元2包括2个夹板子单元2-1,如图1~图2所示;所述耗能钢板1-1为两侧去掉半椭圆弧形的矩形;所述夹板子单元2-1呈空心矩形,空心矩形与所包围的耗能钢板1-1同轴;在耗能钢板1-1的厚度方向,夹板子单元2-1内边缘与耗能钢板1-1留有2mm间隙;夹板子单元2-1空心矩形的竖直方向尺寸比耗能钢板1-1小10mm,夹板子单元2-1空心矩形内边缘水平方向尺寸比耗能钢板大200mm,如图1和图2所示。
所述夹板子单元2-1由2块盖板和2块垫板组成,2个夹板子单元2-1共用一块盖板,如图2所示。
所述的连接板单元3包括2个矩形连接钢板3-1;矩形连接钢板3-1在与耗能钢板1-1接触的表面上开设凹槽组4,包括2条凹槽4-1;凹槽4-1的大小和形状与耗能钢板1-1垂直于矩形连接钢板3-1的截面相同;2条凹槽4-1在矩形连接钢板3-1的表面呈对称排布,如图3所示。

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资源描述

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1、10申请公布号43申请公布日21申请号201410745758822申请日20141208E04B1/9820060171申请人大连理工大学地址116024辽宁省大连市甘井子区凌工路2号72发明人马宁董旭峰欧进萍74专利代理机构大连理工大学专利中心21200代理人李宝元梅洪玉54发明名称一种插入式夹板剪切板阻尼器57摘要本发明提供了一种插入式夹板剪切板阻尼器,属于结构工程领域其特征在于由耗能钢板组、夹板单元和连接板单元三部分组成。所述耗能钢板组由至少1块耗能钢板组成;所述的耗能钢板呈矩形或两个角对接的双三角形或两侧去掉半椭圆弧形的矩形,各耗能钢板平行排列;所述夹板单元包括至少1个截面为空心矩形。

2、的夹板子单元,每个耗能钢板被夹板子单元包围,二者同轴且留有间隙;所述连接板单元由2块矩形连接钢板组成,与耗能钢板相接触的表面开设有凹槽组;凹槽组包括至少1个凹槽,耗能钢板垂直插入凹槽中。本发明具耗能钢板不易发生平面外屈曲、关键性能参数易于设计、承载力大、力学性能优越、生产工艺简便等优点。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图2页10申请公布号CN104453005A43申请公布日20150325CN104453005A1/1页21一种插入式夹板剪切板阻尼器,其特征在于,该插入式夹板剪切板阻尼器包括耗能钢板组、夹板单元和连接板单元;所述的耗能钢。

3、板组包括至少一块耗能钢板,耗能钢板平行排列,相互之间不连接;所述的夹板单元包括至少一个截面为空心矩形的夹板子单元,每个夹板子单元包围一个耗能钢板,且与所包围的耗能钢板同轴;所述的连接板单元由2块矩形连接钢板组成,其表面开有凹槽组,包括至少一个凹槽;所述的耗能钢板插入矩形连接钢板上的凹槽中,凹槽的数量与耗能钢板数量一致,且大小和形状与耗能钢板垂直于矩形连接钢板的截面相同;所述的夹板子单元空心矩形内边缘水平方向尺寸比耗能钢板大100300MM,空心矩形竖直方向尺寸比耗能钢板小1080MM,在耗能钢板厚度方向上夹板子单元空心矩形内边缘与耗能钢板之间的间隙为13MM;所述夹板子单元由2块盖板和2块垫板。

4、组成,盖板平行于耗能钢板的平面,垫板平行于耗能钢板的厚度方向;当耗能钢板的数量多于一个时,其夹板单元的相邻夹板子单元间共用同1块盖板;各侧的垫板通过螺栓或焊接与盖板连接,形成夹板单元。2根据权利要求1所述的插入式夹板剪切板阻尼器,其特征在于,所述的耗能钢板为矩形、两个角对接的双三角形或两侧去掉半椭圆弧形的矩形。3根据权利要求1或2所述的插入式夹板剪切板阻尼器,其特征在于,所述的耗能钢板采用低屈服点钢或其他高延性钢制作。4根据权利要求1或2所述的插入式夹板剪切板阻尼器,其特征在于,所述的夹板单元采用全钢、混凝土或钢混凝土制成。5根据权利要求3所述的插入式夹板剪切板阻尼器,其特征在于,所述的夹板单。

5、元采用全钢、混凝土或钢混凝土制成。权利要求书CN104453005A1/3页3一种插入式夹板剪切板阻尼器技术领域0001本发明涉及一种插入式夹板剪切板阻尼器,主要用于属于结构工程领域。背景技术0002剪切板阻尼器是一种依靠上下两块水平连接板在水平方向的相对位移使中间的一块耗能钢板发生平面内的剪切变形耗能能量的耗能装置,在地震作用下由它来耗散地震输入的部分能量,从而使主体结构不产生过大的损伤,有效的保证了结构的安全性。剪切板阻尼器不仅可以用于框架结构还可以用于耗能连梁剪力墙结构,它具有稳定的滞回特性、良好的低周疲劳特性,长期可靠性,不受环境温度影响的特点,在日本、美国等国家应用广泛。0003剪切。

6、板阻尼器虽然有很多优点,但也存在以下缺点。1阻尼器的耗能钢板一般与上下连接板刚接,使其无法在纵向上自由移动,从而在剪切变形的同时引起较大的薄膜应力,达到相同角应变时需要更大的剪切力,容易造成与其连接的结构主体构件的破坏。2当阻尼器的承载力较大时,耗能钢板的宽厚比很难设计的比较小,使得耗能钢板在水平位移下容易发生平面外的屈曲变形,从而使其承载力降低,耗能性能退化,并难以建立准确的本构模型。3当剪切板阻尼器用于耗能连梁剪力墙结构时,要求阻尼器平面尺寸不能过大,而集中在耗能连梁的中部,以保证阻尼器以受剪为主,这会使得耗能钢板宽厚比过小而与连接板连接困难。为了改善剪切板阻尼器耗能钢板的平面外屈曲,可以。

7、在耗能钢板边缘及中心设置加劲肋,然而增设加劲肋后使得阻尼器的屈服力、承载力和初始刚度等关键参数难以估计,而使阻尼器设计困难,此外,加劲肋与耗能钢板采用焊接连接,而焊接不仅制作复杂还会过早的发生沿着焊缝的破坏,大大降低阻尼器的疲劳寿命。0004因此,开发一种适合耗能连梁剪切墙结构,可以抑制耗能钢板平面外屈曲,滞回性能稳定、结构简单、且可以有效消除薄膜应力的新型剪切板阻尼器,对于减小结构在地震下的振动响应,防止结构主体构件破坏具有重要的实际意义。发明内容0005本发明的目的是提供一种插入式夹板剪切板阻尼器,解决已有剪切板阻尼器耗能钢板难以应用于耗能连梁剪切墙结构,在变形过程中产生较大薄膜应力,且容。

8、易发生平面外失稳、滞回性能不稳定、参数难以设计、生产成本高、难以批量化生产等问题。0006为实现上述目的,本发明技术方案如下0007一种插入式夹板剪切板阻尼器,包括耗能钢板组1、夹板单元2和连接板单元3,所述的耗能钢板组1包括至少一块耗能钢板11,耗能钢板11平行排列,相互之间不连接;所述的夹板单元2包括至少一个截面为空心矩形的夹板子单元21,每个夹板子单元21包围一个耗能钢板11,且与所包围的耗能钢板11同轴;所述的连接板单元3由2块矩形连接钢板31组成,其表面开有凹槽组4,包括至少一个凹槽41;所述的耗能钢板11插入矩形连接钢板31上的凹槽41中,凹槽41的数量与耗能钢板11数量一致,且大。

9、小和形状说明书CN104453005A2/3页4与耗能钢板11垂直于矩形连接钢板31的截面相同。0008所述的夹板子单元21空心矩形内边缘水平方向尺寸比耗能钢板11大100300MM,空心矩形竖直方向尺寸比耗能钢板11小1080MM,在耗能钢板11厚度方向上夹板子单元21空心矩形内边缘与耗能钢板11之间的间隙为13MM。0009所述夹板子单元21由2块盖板和2块垫板组成,盖板平行于耗能钢板11的平面,垫板平行于耗能钢板11的厚度方向;当耗能钢板11的数量多于1个时,夹板单元2的相邻夹板子单元21间共用同1块盖板;各侧的垫板通过螺栓或焊接与盖板连接,形成夹板单元2。0010所述的耗能钢板11为矩。

10、形、两个角对接的双三角形或两侧去掉半椭圆弧形的矩形;耗能钢板11采用低屈服点钢或其他高延性钢制作。0011所述的夹板单元采用全钢、混凝土或钢混凝土制成。0012本发明的效果和益处是一种插入式夹板剪切板阻尼器,多块并列的耗能钢板,解决了一块耗能钢板因厚度过大而难于连接板连接的问题,使其结构简单,易于加工,可以实现工业化批量生产,并且适用于耗能连梁剪力墙结构。一种插入式夹板剪切板阻尼器,其耗能钢板为变截面,使截面受力均匀,从而有效提高阻尼器的疲劳寿命。一种插入式夹板剪切板阻尼器,在各块耗能钢板外部均设置夹板单元,二者之间留有间隙,分开受力,夹板单元可以有效的防止耗能钢板平面外屈曲,当耗能钢板较薄时。

11、也可以有较高的延性和滞回性能,同时也可以降低阻尼器的成本。一种插入式夹板剪切板阻尼器能量耗散主要依靠耗能钢板,可以比较容易的确定其屈服力、屈服位移和极限承载力等关键参数。一种插入式夹板剪切板阻尼器,在耗能钢板上焊接较少,从而避免了由于焊接引起的阻尼器疲劳寿命的降低。一种插入式夹板剪切板阻尼器,耗能钢板在水平方向固定,纵向可以自由移动,从而有效消除了薄膜应力。附图说明0013图1为本发明的一种插入式夹板剪切板阻尼器实施例的三维示意图。0014图2为本发明的一种插入式夹板剪切板阻尼器实施例的AA截面示意图。0015图3为本发明的一种插入式夹板剪切板阻尼器实施例的不含夹板单元的三维示意图。0016图。

12、中1耗能钢板组;2夹板单元;3连接板单元;4凹槽组;001711耗能钢板;21夹板子单元;31矩形连接钢板;41凹槽。具体实施方式0018以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式。0019本发明的具体实施方式参见图1至图3。本实施例主要包括3部分,耗能钢板组1、夹板单元2和连接板单元3;耗能钢板组1包括2块耗能钢板11,夹板单元2包括2个夹板子单元21,如图1图2所示;所述耗能钢板11为两侧去掉半椭圆弧形的矩形;所述夹板子单元21呈空心矩形,空心矩形与所包围的耗能钢板11同轴;在耗能钢板11的厚度方向,夹板子单元21内边缘与耗能钢板11留有2MM间隙;夹板子单元21空心矩形的竖直方向。

13、尺寸比耗能钢板11小10MM,夹板子单元21空心矩形内边缘水平方向尺寸比说明书CN104453005A3/3页5耗能钢板大200MM,如图1和图2所示。0020所述夹板子单元21由2块盖板和2块垫板组成,2个夹板子单元21共用一块盖板,如图2所示。0021所述的连接板单元3包括2个矩形连接钢板31;矩形连接钢板31在与耗能钢板11接触的表面上开设凹槽组4,包括2条凹槽41;凹槽41的大小和形状与耗能钢板11垂直于矩形连接钢板31的截面相同;2条凹槽41在矩形连接钢板31的表面呈对称排布,如图3所示。说明书CN104453005A1/2页6图1图2说明书附图CN104453005A2/2页7图3说明书附图CN104453005A。

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