專利名稱：一種串并聯(lián)組合u型雙向軟鋼消能阻尼器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種串并聯(lián)組合U型雙向軟鋼消能阻尼器，該阻尼器可以用于控制高層框架懸掛體系的地震反應，從而有效提高主結構和子結構的整體抗震性能，屬于土木工程抗震、消能減震控制技術領域。
背景技術：
隨著我國工業(yè)化進程的加快，促使人口不斷向中心城市集中，造成城市用地日趨緊張，為緩解這一矛盾，城市建筑不得不向高空發(fā)展，高層框架懸掛體系建筑也就應運而生。由于懸掛體系主結構和子結構之間相對位移較大，振動發(fā)生后，子結構會對主結構產(chǎn)生非常不利驅動，所以為使高層框架懸掛體系具備較強的抵抗地震或風荷載等外力破壞的能力，有必要在該體系下進行新型消能減震阻尼器的研究。目前，金屬阻尼器按受力狀態(tài)，可分為扭轉型、剪切型、拉壓型及彎曲型金屬阻尼器。Kelly(1975)最早提出扭轉阻尼器，但該阻尼器產(chǎn)生較大扭轉必然需要更大的截面尺寸，經(jīng)濟性較差，應用相對較少。李宏男(2006)設計出雙X型軟鋼剪切阻尼器，利用鋼板的彈塑性滯回變形耗散能量。常見的拉壓型阻尼器為形狀記憶合金阻尼器，它的優(yōu)點是材料具備形狀記憶功能以及大應變超彈性性能。彎曲型阻尼器主要有Tyler R G最早提出的圓環(huán)耗能器以及意大利學者Laura提出的“工”字型阻尼器，它們都是通過材料受彎產(chǎn)生均勻的塑性滯回變形，耗散能量。但實際工程結構中，由于風荷載和地震作用方向的不確定性，要求安裝在高層框架懸掛體系主結構和子結構之間的阻尼器能夠同時消耗任意方向的振動能量，而上述已有阻尼器只能滿足單一方向的效能減震要求，從而嚴重影響了高層框架懸掛體系建筑的使用安全。

實用新型內容為解決現(xiàn)有技術中存在的問題，本實用新型提供一種串并聯(lián)組合U型雙向軟鋼消能阻尼器，該阻尼器能夠將任意方向風荷載或地震作用分解為雙向受力，使之同時發(fā)生拉、壓、剪切變形來耗散振動能量，達到雙向耗能的設計要求，同時軟鋼阻尼器可通過鋼材屈服后提供的塑性變形來實現(xiàn)消能的性能，并且屈服后在反復循環(huán)荷載振動下軟鋼阻尼器仍具備較穩(wěn)定的滯回特性。U型軟鋼條采取串并聯(lián)組合的連接方式，在不改變軟鋼阻尼器整體剛度的基礎上，能更明確地區(qū)別傳遞位移和力，從而更充分發(fā)揮阻尼器的雙向消能性能。此外，阻尼器選用軟鋼條制造還能節(jié)省材料，也更能提高阻尼器在消能減震過程過的散熱性能，最大限度發(fā)揮耗能減震效果。本實用新型實現(xiàn)其實用新型目的所采用的技術方案是:一種串并聯(lián)組合U型雙向軟鋼消能阻尼器，包括兩塊不銹鋼外板2、兩塊不銹鋼內板3以及8 32根U型軟鋼條4，其特征在于:以兩根所述U型軟鋼條4通過螺栓7串聯(lián)連接成一組串聯(lián)U型軟鋼條單元，將2 8組串聯(lián)U型軟鋼條單元通過螺栓B6與不銹鋼外板2及不銹鋼內板3在一端成排緊密相連，栓間距相等；以相同的連接方式在不銹鋼外板2和不銹鋼內板3另一端固定相同組數(shù)的串聯(lián)U型軟鋼條單元，兩排串聯(lián)U型軟鋼條單元之間形成并聯(lián)連接；沿不銹鋼外板2與不銹鋼內板3豎向對稱軸線等間距布置加緊螺栓A5將不銹鋼外板2與不銹鋼內板3固定成一體；兩塊不銹鋼外板2通過螺栓CS分別與高層框架懸掛體系中主結構11和子結構12固定相連。本實用新型的工作原理與工作過程是:在該串并聯(lián)組合U型雙向軟鋼消能阻尼器受到反復荷載作用時，串并聯(lián)組合的軟鋼條是耗能部位，外部能量通過阻尼器發(fā)生拉、壓、剪切變形耗散。該裝置安裝在高層框架懸掛體系建筑結構中，能將任意方向風荷載或地震作用分解為雙向受力，提供一定的剛度和反向力以減輕結構振動，以達到雙向耗能的設計要求。U型軟鋼條采取串并聯(lián)相結合的連接方式，在不改變軟鋼整體剛度的基礎上，能更明確地區(qū)別傳遞位移和力，從而更充分發(fā)揮阻尼器的雙向消能性能。當阻尼器兩端所受振動輕微時，處于彈性工作狀態(tài)；當阻尼器兩端所受振動較劇烈，產(chǎn)生位移大于屈服位移時，處于塑性工作狀態(tài)，阻尼器利用軟鋼的塑性變形消耗振動能量，從而對高層框架懸掛體系起到保護作用。與現(xiàn)有消能阻尼器裝置相比，本實用新型具有的實質性特點和有益效果體現(xiàn)在:I)該消能阻尼器能夠將任意方向風荷載或地震作用分解為雙向受力，使之同時發(fā)生拉、壓、剪切變形來耗散振動能量，達到雙向耗能的設計要求；2)U型軟鋼條采取串并聯(lián)相結合的連接方式，不改變軟鋼阻尼器整體剛度，能更明確地區(qū)別傳遞位移和力，從而更充分發(fā)揮阻尼器的雙向消能性能；3)消能阻尼器選用軟鋼條制造還能節(jié)省材料，也更能提高阻尼器在消能減震過程過的散熱性能，最大限度發(fā)揮耗能減震效果；4)雙向軟鋼阻尼器可通過鋼材屈服后提供的塑性變形來實現(xiàn)消能的性能，并且屈服后在反復循環(huán)荷載振動下軟鋼阻尼器仍具備較穩(wěn)定的滯回特性；5)消能阻尼器關鍵節(jié)點處采用螺栓連接，極大地方便了裝置的安裝與拆卸，并且便于搬運管理。

圖1為本實用新型一種串并聯(lián)組合U型雙向軟鋼消能阻尼器三維結構示意圖；圖2為本實用新型一種串并聯(lián)組合U型雙向軟鋼消能阻尼器結構剖面示意圖；圖3為本實用新型中不銹鋼鋼板連接方式示意圖；圖4為本實用新型中U型軟鋼條結構示意圖；圖5為本實用新型與主、子結構安裝連接示意圖。
具體實施方式
本實用新型的優(yōu)選實施例結合附圖說明如下:實施例一:參見圖1和圖2，本串并聯(lián)組合U型雙向軟鋼消能阻尼器，包括兩塊不銹鋼外板
(2)、兩塊不銹鋼內板(3)和8 32根U型軟鋼條(4)，其特征在于:以兩根所述U型軟鋼條(4)通過螺栓(7)串聯(lián)連接成一組串聯(lián)U型軟鋼條單元，將2^8組串聯(lián)U型軟鋼條單元通過螺栓B (6)與不銹鋼外板(2)及不銹鋼內板(3)在一端成排緊密相連，栓間距相等；以相同的連接方式在不銹鋼外板(2)和不銹鋼內板(3)另一端固定相同組數(shù)的串聯(lián)U型軟鋼條單元，兩排串聯(lián)U型軟鋼條單元之間形成并聯(lián)連接；沿不銹鋼外板(2)與不銹鋼內板(3)豎向對稱軸線等間距布置加緊螺栓A (5)將不銹鋼外板(2)與不銹鋼內板(3)固定成一體；兩塊不銹鋼外板(2)通過螺栓C (8)分別與高層框架懸掛體系中王結構(11)和子結構(12)固定相連。實施例二:參見圖3，不銹鋼外板(2)和不銹鋼內板(3)之間通過加緊螺栓A (5)固定連接。實施例三:參見圖4，軟鋼窄板經(jīng)過冷作彎轉定型變成U型軟鋼條。實施例四:參見圖5，組合好的雙向消能阻尼器(I)通過螺栓C (8)與高層框架懸掛體系中主結構(11)及子結構(12) 相連。
權利要求1.一種串并聯(lián)組合U型雙向軟鋼消能阻尼器，包括兩塊不銹鋼外板(2)、兩塊不銹鋼內板(3)和8 32根U型軟鋼條(4)，其特征在于: 以兩根所述U型軟鋼條(4)通過螺栓(7)串聯(lián)連接成一組串聯(lián)U型軟鋼條單元，將疒8組串聯(lián)U型軟鋼條單元通過螺栓B (6)與不銹鋼外板(2)及不銹鋼內板(3)在一端成排緊密相連，栓間距相等；以相同的連接方式在不銹鋼外板(2)和不銹鋼內板(3)另一端固定相同組數(shù)的串聯(lián)U型軟鋼條單元，兩排串聯(lián)U型軟鋼條單元之間形成并聯(lián)連接；沿不銹鋼外板(2)與不銹鋼內板(3)豎向對稱軸線等間距布置加緊螺栓A (5)將不銹鋼外板(2)與不銹鋼內板(3)固定成一體；兩塊不銹鋼外板(2)通過螺栓C (8)分別與高層框架懸掛體系中主結構(11)和子結構(12)固定相連。
專利摘要本實用新型涉及一種串并聯(lián)組合U型雙向軟鋼消能阻尼器，用于控制高層框架懸掛體系的地震反應，從而有效提高主結構和子結構的整體抗震性能。所述雙向消能阻尼器裝置由兩塊不銹鋼鋼板、8~32根完全相同的U型軟鋼條以及螺栓裝配而成。本實用新型提供的串并聯(lián)組合U型雙向軟鋼消能阻尼器能將任意方向風荷載或地震作用分解為雙向受力，使之同時發(fā)生拉、壓、剪切變形來耗散能量，達到雙向耗能的目的，其具備變形能力強、制造便捷、易于安裝和維護、能夠消散任意方向振動能量的優(yōu)點，同時采用軟鋼條制造還能節(jié)省材料，也更能提高阻尼器在消能減震過程過的散熱性能，最大限度發(fā)揮消能減震效果。
文檔編號E04B1/98GK203066282SQ201320007630
公開日2013年7月17日 申請日期2013年1月8日 優(yōu)先權日2013年1月8日
發(fā)明者齊秀珍, 申小翠 申請人:上海大學