本發(fā)明涉及工程結(jié)構(gòu)防災(zāi)減震技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種防面外屈曲的菱形開孔h型鋼阻尼器。

背景技術(shù)：

我國(guó)地處環(huán)太平洋地震帶和歐亞地震帶之間，國(guó)土的大部分地區(qū)為地震區(qū)，特別是我國(guó)的西部地區(qū)多為強(qiáng)震區(qū)，地震活動(dòng)頻繁。為最大限度地減小地震災(zāi)害造成的損失，必須對(duì)工程結(jié)構(gòu)物進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)與加固。目前常用的延性抗震設(shè)計(jì)是利用結(jié)構(gòu)特定位置作為塑性鉸，通過(guò)其彈塑性變形來(lái)耗散地震能量，以滿足結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)要求。結(jié)構(gòu)物的減震控制技術(shù)是在結(jié)構(gòu)中增加某一特定耗能裝置，有效控制結(jié)構(gòu)物在地震中的反應(yīng)，達(dá)到抗震設(shè)計(jì)的目的。在地震作用下結(jié)構(gòu)物主要依靠該特定耗能裝置來(lái)吸收和耗散傳入結(jié)構(gòu)中的地震能量，該技術(shù)作為一種安全、經(jīng)濟(jì)的工程結(jié)構(gòu)減震控制措施，廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外建筑與橋梁等工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)和加固修復(fù)中。

鋼材作為一種廣泛使用的耗能元件，具有較好耗能能力，但如其發(fā)生平面外屈曲將會(huì)使其耗能能力大打折扣，因此傳統(tǒng)的鋼阻尼器的面外屈曲問(wèn)題嚴(yán)重影響其在工程中的應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述缺陷，本發(fā)明提供了一種防面外屈曲的菱形開孔h型鋼阻尼器，將菱形開孔h型鋼與鋼套筒和鋼活塞連接，并通過(guò)螺桿與結(jié)構(gòu)物連接，使結(jié)構(gòu)物發(fā)生變形時(shí)，鋼套筒與鋼活塞僅在軸向發(fā)生相對(duì)位移。因此，內(nèi)置的菱形開孔h型鋼避免了平面外的變形而僅在平面內(nèi)發(fā)生變形，實(shí)現(xiàn)了雙向變形耗能目的并大大提高耗能效率，且震后易于更換。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種防面外屈曲的菱形開孔h型鋼阻尼器，主要由菱形開孔h型鋼(1)、外鋼套管(2)、內(nèi)置連接鋼板(3)、鋼活塞(4)、螺桿、高強(qiáng)螺栓以及螺帽組成；菱形開孔h型鋼(1)由菱形開孔耗能鋼板(10)、上連接板(8)和下連接板(9)構(gòu)成，菱形開孔耗能鋼板(10)相對(duì)的兩個(gè)側(cè)邊上分別對(duì)應(yīng)垂直固定上連接板(8)和下連接板(9)；

所述的一種防面外屈曲的菱形開孔h型鋼阻尼器的外鋼套管(2)為一端封死的矩形鋼管，且在封死端預(yù)留安裝第一螺桿的螺紋孔，第一螺桿通過(guò)螺紋孔由螺帽固定在外鋼套管(2)端面；另一端固定有第二螺桿，第二螺桿的一端深入到外鋼套管(2)內(nèi)部，另一端在外鋼套管(2)外部，第二螺桿與外鋼套管(2)同軸；外鋼套管(2)的矩形鋼管相對(duì)的兩個(gè)側(cè)面分別為a和b，菱形開孔h型鋼(1)位于外鋼套管(2)內(nèi)部，上連接板(8)與外鋼套管(2)的a側(cè)面由高強(qiáng)螺栓以及螺帽平行固定在一起；下連接板(9)與內(nèi)置連接鋼板(3)由高強(qiáng)螺栓以及螺帽平行固定在一起；在外鋼套管(2)內(nèi)第二螺桿與鋼活塞(4)固定連接，沿外鋼套管(2)的軸向上連接鋼板(3)長(zhǎng)于下連接板(9)且與鋼活塞(4)的端面固定連接；

連接鋼板(3)與外鋼套管(2)的b側(cè)面平行，兩者之間留有距離，該距離由結(jié)構(gòu)物的變形確定。

鋼活塞(4)預(yù)留安裝第二螺桿的螺紋孔，且該螺紋孔的中心線與外鋼套管(2)的中心線在同一條直線上，鋼活塞(4)位于b側(cè)面上由b側(cè)面起到一定的支撐作用；外鋼套管(2)和鋼活塞(4)分別與第二螺桿連接，并由螺帽(7)擰緊。

所述的一種防面外屈曲的菱形開孔h型鋼阻尼器的鋼活塞(4)放置在外鋼套管(2)內(nèi)的底板(即b側(cè)面)上面，鋼活塞(4)與內(nèi)置連接鋼板(3)焊接連接。

外鋼套管(2)封閉端的端面厚度大于另一端的端面，第一螺桿沒(méi)有貫穿外鋼套管(2)封閉端。

所述的一種防面外屈曲的菱形開孔h型鋼阻尼器的菱形開孔h型鋼(1)由h型鋼為原材料制作而成，避免了菱形開孔耗能鋼板(10)(菱形開孔耗能鋼板的板面上開有多個(gè)沿板面的菱形通孔)與上連接板(8)和下連接板(9)焊接在一起引起的殘余應(yīng)力和殘余位移對(duì)阻尼器性能的影響。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明的一種防面外屈曲的菱形開孔h型鋼阻尼器，在地震作用下減震效果顯著，主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

1.由于菱形開孔h型鋼與鋼套筒和鋼活塞連接，并通過(guò)螺桿與結(jié)構(gòu)物連接，使結(jié)構(gòu)物發(fā)生變形時(shí)，鋼套筒與鋼活塞僅在軸向發(fā)生相對(duì)位移，使內(nèi)置的菱形開孔h型鋼避免了平面外的變形而僅在平面內(nèi)發(fā)生變形，實(shí)現(xiàn)了雙向變形耗能目的并大大提高耗能效率。

2.該阻尼器由螺桿與結(jié)構(gòu)連接，并布置在結(jié)構(gòu)變形較大處，當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí)，兩個(gè)螺桿在軸向產(chǎn)生相對(duì)的軸向位移，使菱形開孔h型鋼的腹板僅在平面內(nèi)產(chǎn)生彎曲和剪切變形，可有效防止傳統(tǒng)菱形開孔h型鋼阻尼器的面外屈曲問(wèn)題。因此可起到穩(wěn)定耗散地震能量的作用，從而減小結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)，限制結(jié)構(gòu)損傷。本發(fā)明具有力學(xué)性能穩(wěn)定、減震機(jī)理明確、耗能效率高、耐久性好、生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)便且震后更換方便等優(yōu)點(diǎn)，在工程結(jié)構(gòu)防災(zāi)減震技術(shù)領(lǐng)域的減震設(shè)計(jì)與加固修復(fù)技術(shù)中具有廣闊的應(yīng)用前景。本發(fā)明容易實(shí)現(xiàn)，適用范圍廣，可減小結(jié)構(gòu)在地震中的反應(yīng)，因此能減少結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)截面和配筋；震后破壞集中在菱形開孔耗能鋼板，易于更換、可減少結(jié)構(gòu)的震后修復(fù)成本。因此，本發(fā)明具有良好社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，值得推廣應(yīng)用。

附圖說(shuō)明

圖1為一種防面外屈曲的菱形開孔h型鋼阻尼器的正視示意圖；

圖2為一種防面外屈曲的菱形開孔h型鋼阻尼器的側(cè)視示意圖；

圖3為一種防面外屈曲的菱形開孔h型鋼阻尼器的a-a截面示意圖。

圖4為一種防面外屈曲的菱形開孔h型鋼阻尼器的b-b截面示意圖。

圖5為一種防面外屈曲的菱形開孔h型鋼阻尼器的菱形開孔耗能鋼板的正視示意圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明：

1—菱形開孔h型鋼；2—外鋼套管；3—內(nèi)置連接鋼板；4—鋼活塞；5—螺桿；6—高強(qiáng)螺栓；7—螺帽；8—菱形開孔h型鋼的上連接板；9—菱形開孔h型鋼的下連接板；10—菱形開孔耗能鋼板，a-外鋼套管a側(cè)面，b-外鋼套管b側(cè)面。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但本發(fā)明并不限于以下實(shí)施。

實(shí)施例1

本發(fā)明是在菱形開孔h型鋼的基礎(chǔ)上，與鋼套筒和鋼活塞通過(guò)高強(qiáng)螺栓連接，并通過(guò)螺桿與結(jié)構(gòu)物連接，使結(jié)構(gòu)物發(fā)生變形時(shí)，鋼套筒與鋼活塞僅在軸向發(fā)生相對(duì)位移，使內(nèi)置的菱形開孔h型鋼避免了平面外的變形而僅在平面內(nèi)發(fā)生變形，實(shí)現(xiàn)了菱形開孔h型鋼在雙向變形結(jié)構(gòu)中的耗能目的。該結(jié)構(gòu)主要用于抗震性能要求較高的橋梁工程和建筑工程減隔震技術(shù)中。

圖1、圖2、圖3和圖4是一種防面外屈曲的菱形開孔h型鋼阻尼器的具體實(shí)施實(shí)例，構(gòu)造方式主要由菱形開孔h型鋼1、外鋼套管2、內(nèi)置連接鋼板3和鋼活塞4組成。圖5為菱形開孔h型鋼的構(gòu)造，由菱形開孔耗能鋼板10與上連接板8和下連接板9焊接而成。

本發(fā)明在應(yīng)用于橋梁結(jié)構(gòu)時(shí)，將菱形開孔h型鋼1置于外鋼套管2中，且通過(guò)菱形開孔h型鋼的上連接板8和下連接板9分別由高強(qiáng)螺栓6與外鋼套管2和內(nèi)置連接鋼板3連接，并由螺帽7擰緊。外鋼套管2為左端封死的矩形鋼管，且在封死端預(yù)留安裝螺桿7的螺紋孔。鋼活塞4預(yù)留安裝螺桿7的螺紋孔，且該螺紋孔的中心線與外鋼套管2的中心線在同一條直線上。外鋼套管2和鋼活塞4分別與螺桿5連接，并由螺帽7擰緊。鋼活塞4放置在外鋼套管2內(nèi)的底板頂面，鋼活塞4與內(nèi)置連接鋼板3焊接連接。內(nèi)置連接鋼板3與外鋼套管2在水平向留有距離，該距離由結(jié)構(gòu)物的變形確定。

當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí)，結(jié)構(gòu)發(fā)生變形并在軸向拉壓螺桿，而內(nèi)置的菱形開孔h型鋼的耗能鋼板僅發(fā)生平面變形，因此可避免耗能鋼板的面外屈曲，而起到穩(wěn)定的耗能作用。該阻尼器易加工和成型控制，方便運(yùn)輸和安裝，耐久性能強(qiáng)，且能雙向耗能，減震效果顯著，又安全可靠，震后易更換?？梢燥@著提高地震區(qū)橋梁和建筑等工程結(jié)構(gòu)的抗震性能，值得廣泛推廣應(yīng)用。