本實用新型涉及一種消能器，具體涉及一種高阻尼金屬剪切滯變消能器，屬于消能領域。

背景技術：

隨著對土木工程結(jié)構(gòu)在地震作用下破壞機制的深入研究，基于性態(tài)的抗震設計思想已經(jīng)應用于新建的工程項目中。同時，震后可快速恢復功能結(jié)構(gòu)體系，即震后土木工程結(jié)構(gòu)不需修復或僅需稍加修復即可恢復其使用功能的結(jié)構(gòu)體系，也是在基于性態(tài)的地震工程這一思想指引下發(fā)展起來的；剪力墻結(jié)構(gòu)是建筑結(jié)構(gòu)中一種重要的結(jié)構(gòu)體系，在高層住宅中應用最為廣泛，而連梁是剪力墻結(jié)構(gòu)體系中的重要構(gòu)件，直接影響剪力墻與連梁之間的內(nèi)力分配，進而影響剪力墻結(jié)構(gòu)體系在地震作用下的損傷分布和破壞模式；為了實現(xiàn)基于性態(tài)的抗震設計這一思想，并實現(xiàn)剪力墻結(jié)構(gòu)體系震后可快速恢復功能，可更換的消能連梁在剪力墻結(jié)構(gòu)體系中的應用越來越廣泛。

消能連梁與傳統(tǒng)連梁相比，可以使結(jié)構(gòu)體系受力更合理，并且明顯提高結(jié)構(gòu)的耗能能力，進而減小結(jié)構(gòu)在地震作用下的反應和損傷程度。通過剪力墻結(jié)構(gòu)體系的受力分析可以明確剪力墻和連梁之間的內(nèi)力分配，通過調(diào)整不同部位連梁的屈服力和剛度使剪力墻與連梁之間受力更均勻，從而避免薄弱層的出現(xiàn)，進而控制其損傷分布和破壞模式。同時，消能連梁中的消能器可以為結(jié)構(gòu)在地震時提高較大的阻尼，因而可以減小結(jié)構(gòu)地震反應和損傷程度。

消能連梁中的消能器主要包括位移相關型和速度相關型兩類，而位移相關型消能器應用較多，現(xiàn)有的連梁中的消能器通常采用軟鋼這一材料，位移消能器主要利用軟鋼在大變形下屈服耗能以及金屬界面之間摩擦耗能等原理，但是現(xiàn)有的連梁中的消能器還存在抗拉承載和變形能力不足的問題，結(jié)構(gòu)的阻尼和耗能能力有待大幅提高。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型要解決的技術問題是提高現(xiàn)有消能器在地震作用下提高結(jié)構(gòu)的阻尼和耗能能力，同時通過調(diào)整消能器的尺寸參數(shù)來滿足其承載能力和變形能力的問題，提供一種高阻尼金屬剪切滯變消能器。

為了解決上述技術問題，本實用新型提供了如下的技術方案：

本實用新型提供一種高阻尼金屬剪切滯變消能器，包括內(nèi)鋼片和外鋼片，由若干個內(nèi)鋼片和若干個橡膠片交疊布置，所述內(nèi)鋼片的兩側(cè)各有一個外鋼板，所述內(nèi)鋼片的外表面設有外包橡膠，內(nèi)部中空放置鉛塊；所述鉛塊兩側(cè)各有一個連接板，所述連接板的兩側(cè)設有滑槽；所述滑槽、所述內(nèi)鋼片、所述橡膠片、所述外鋼板和所述連接板的表面均設有螺栓孔；螺栓與聚四氟乙烯墊片、不銹鋼墊板配合使用；所述外鋼板與所述連接板通過外鋼板與連接板焊縫焊接而成；所述內(nèi)鋼片、所述橡膠片和所述外鋼板通過貫穿其中的多根鍍鋅鐵絲相連，所述內(nèi)鋼片的內(nèi)表面設有內(nèi)鋼片開孔，所述外鋼板的內(nèi)表面設有外鋼板開孔，所述橡膠片的表面設有橡膠片開孔。

作為本實用新型的一種優(yōu)選技術方案，采用所述螺栓將所述內(nèi)鋼片、所述橡膠片、所述鉛塊、所述外鋼板和所述連接板依次牢固連接在一起。

作為本實用新型的一種優(yōu)選技術方案，所述聚四氟乙烯墊片與所述不銹鋼墊板之間涂有硅脂；所述聚四氟乙烯墊片與所述不銹鋼墊板相互接觸，且所述不銹鋼墊板的表面設有多處凹坑。

作為本實用新型的一種優(yōu)選技術方案，所述外鋼板、所述橡膠片穿過所述鍍鋅鐵絲的開孔，在剪切方向的尺寸與所述鍍鋅鐵絲直徑相同，而所述內(nèi)鋼片穿過所述鍍鋅鐵絲的開孔，在剪切方向的尺寸比所述鍍鋅鐵絲直徑大；但所述外鋼板開孔外沿、所述橡膠片開孔外沿和所述內(nèi)鋼片開孔外沿均與所述鍍鋅鐵絲貼緊。

作為本實用新型的一種優(yōu)選技術方案，所述內(nèi)鋼片開孔尺寸在剪切方向比所述鍍鋅鐵絲的直徑寬2mm。

本實用新型所達到的有益效果是：該種高阻尼金屬剪切滯變消能器以鉛剪切為主要耗能方式，由于鉛的耗能能力強，屈服點穩(wěn)定，所以阻尼器的屈服力參數(shù)更容易確定。而目前常用的以低屈服點鋼材為主的阻尼器，鋼材的實際屈服應力高于設計屈服應力，并且離散性較大，因此阻尼器的設計屈服力與實際屈服力也相差較大，這對阻尼器的實際耗能效果影響較大。而以鉛受剪耗能的消能器，其設計屈服力與實際屈服力相差較小，因而實際耗能效果會更理想。

該種高阻尼金屬剪切滯變消能器采用可滑移螺栓限值阻尼器的軸向變形，為其提供足夠的軸向抗拉承載能力，彌補了常用的鉛阻尼器抗拉承載力較小的不足。同時，螺栓采用聚四氟乙烯等低摩擦系數(shù)材料作為墊片，并與不銹鋼板配合使用。聚四氟乙烯墊片與不銹鋼墊板之間涂有硅脂，同時聚四氟乙烯墊片與不銹鋼墊板接觸一側(cè)設有多個小坑用于存放硅脂，使墊片與墊板間長期保持潤滑狀態(tài)，從而保證螺栓在阻尼器剪切變形時可以自由滑動。

該種高阻尼金屬剪切滯變消能器采用插入各層鋼片和橡膠片的鍍鋅鐵絲來驅(qū)動和約束各層鋼片的變形，使阻尼器在剪切變形時內(nèi)部鉛塊的變形更均勻，耗能性能更好。鍍鋅鐵絲在插孔內(nèi)以彎曲變形為主，為阻尼器提供的附加剛度減小，從而可以減小阻尼器的屈服后剛度，更有利于鉛塊耗能能力的發(fā)揮。

附圖說明

附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本實用新型的實施例一起用于解釋本實用新型，并不構(gòu)成對本實用新型的限制。在附圖中：

圖1為本實用新型高阻尼金屬剪切滯變消能器示意圖；

圖2為本實用新型高阻尼金屬剪切滯變消能器內(nèi)部軸測圖；

圖3為本實用新型高阻尼金屬剪切滯變消能器豎向剖面圖；

圖4為本實用新型阻尼器中鍍鋅鐵絲插孔豎向剖面局部放大圖；

圖5為本實用新型阻尼器中鍍鋅鐵絲插孔處水平剖面圖；

圖6為本實用新型阻尼器中螺栓處水平剖面圖；

圖7為本實用新型阻尼器中內(nèi)鋼片剖面圖；

圖8為本實用新型阻尼器中外鋼板剖面圖；

圖9為本實用新型阻尼器中鉛塊示意圖；

圖10為本實用新型阻尼器中內(nèi)鋼片示意圖；

圖11為本實用新型阻尼器中橡膠片示意圖；

圖12為本實用新型阻尼器中外鋼板示意圖；

圖13為本實用新型阻尼器中連接板示意圖；

圖14為本實用新型阻尼器應用于連梁中的安裝示意圖；

圖中：1、外包橡膠；2、連接板；3、螺栓；4、聚四氟乙烯墊片；5、不銹鋼墊板；6、滑槽；7、內(nèi)鋼片；8、橡膠片；9、外鋼板；10、鍍鋅鐵絲；11、內(nèi)鋼片開孔；12、外鋼板開孔；13、鉛塊；14、外鋼板與連接板焊縫；15、橡膠片開孔；16、螺栓孔；17、內(nèi)鋼片開孔外沿；18、內(nèi)鋼片開孔內(nèi)沿；19、連梁錨固鋼板；20、套筒；21、錨固鋼筋；22、橡膠片開孔外沿；23、橡膠片開孔內(nèi)沿；24、外鋼板開孔外沿；25、外鋼板開孔內(nèi)沿。

具體實施方式

以下，參照附圖說明本申請發(fā)明的實施方式。在這些附圖中標注的相同的附圖標記表示相同的部件或與其相對應的部件。

如圖1-14所示，本實用新型提供一種高阻尼金屬剪切滯變消能器，包括內(nèi)鋼片和外鋼片，由若干個內(nèi)鋼片7和若干個橡膠片8交疊布置，內(nèi)鋼片7兩側(cè)各有一個外鋼板9，內(nèi)鋼片7外表面設有外包橡膠1，內(nèi)部中空放置鉛塊13；鉛塊13兩側(cè)各有一個連接板2，連接板兩側(cè)設有滑槽6；滑槽6、內(nèi)鋼片7、橡膠片8、外鋼板9和連接板2的表面均設有螺栓孔16；螺栓3與聚四氟乙烯墊片4、不銹鋼墊板5配合使用；外鋼板9與連接板2通過外鋼板與連接板焊縫14焊接而成；外鋼板9、內(nèi)鋼片7和橡膠片8中有多排鍍鋅鐵絲10貫穿其中，內(nèi)鋼片7的內(nèi)表面設有內(nèi)鋼片開孔11，所述外鋼板9的內(nèi)表面設有外鋼板開孔12，所述橡膠片8的表面設有橡膠片開孔15，采用內(nèi)鋼板7與橡膠片8交疊在一起的形式一方面可以使鉛塊13的剪切變形集中在橡膠層，另一方面也可以避免內(nèi)鋼片7銹蝕以及相鄰內(nèi)鋼片7因長期接觸而粘在一起。同時，阻尼器外包橡膠1，有利于防止內(nèi)鋼片銹蝕，保證阻尼器的耐久性。

采用螺栓3將內(nèi)鋼片7、橡膠片8、鉛塊13、外鋼板9和連接板2牢固連接在一起，螺栓3既可以約束阻尼器的軸向變形并提供足夠的抗拉強度，又不妨礙阻尼器的剪切變形。螺栓3與聚四氟乙烯墊片4、不銹鋼墊板5配合使用，聚四氟乙烯墊片4與不銹鋼墊板5之間涂有硅脂，硅脂使其接觸面摩擦系數(shù)較小，使墊片與墊板之間長期保持潤滑，聚四氟乙烯墊片4與不銹鋼墊板5接觸一側(cè)，表面有多處凹坑，用于存儲硅脂，從而在阻尼器剪切變形時螺栓3既能約束其軸向變形，又能在滑槽6內(nèi)自由滑動，而不妨礙阻尼器的剪切變形。外鋼板9、橡膠片8穿過鍍鋅鐵絲10的開孔在剪切方向的尺寸與鍍鋅鐵絲10直徑相同，而內(nèi)鋼片7穿過鍍鋅鐵絲10的開孔在剪切方向的尺寸比鍍鋅鐵絲10直徑大；但外鋼板開孔外沿24、橡膠片開孔外沿22和內(nèi)鋼片開孔外沿17均與鍍鋅鐵絲10貼緊，這樣可以使鍍鋅鐵絲10在阻尼器剪切變形時有效地驅(qū)動各層內(nèi)鋼片7的變形，進而使鉛塊13剪切變形更均勻。內(nèi)鋼片7開孔尺寸在剪切方向比鍍鋅鐵絲10的直徑寬2mm，如果內(nèi)鋼片7開孔尺寸和鍍鋅鐵絲10尺寸相同，阻尼器在剪切變形時鍍鋅鐵絲10以剪切變形為主，會為阻尼器提供過大的剛度，甚至導致鍍鋅鐵絲10被卡住而限制阻尼器的變形，從而不利于阻尼器的屈服耗能。而內(nèi)鋼片7在剪切方向開孔尺寸比鍍鋅鐵絲10直徑寬2mm，可以使阻尼器剪切變形時鍍鋅鐵絲10的變形以彎曲變形為主，因而使阻尼器的屈服后剛度較小，更有利于耗能。

該裝置是一種高阻尼金屬剪切滯變消能器，當需要使用該裝置時，根據(jù)阻尼器的設計屈服力確定阻尼器鉛塊13的受剪面積，根據(jù)阻尼器的設計屈服后剛度確定插入內(nèi)鋼片7和橡膠片8的鍍鋅鐵絲10的幾何尺寸和數(shù)量。同時，根據(jù)鉛塊13的受剪面積設計內(nèi)鋼片7、橡膠片8、外鋼板9和連接板2的尺寸。根據(jù)內(nèi)鋼片7的尺寸以及阻尼器所需的抗拉承載力確定螺栓3的數(shù)量，同時根據(jù)阻尼器的設計位移確定螺栓3的螺栓孔16大小，插入內(nèi)鋼片7、橡膠片8和外鋼板9的鍍鋅鐵絲10主要起驅(qū)動和約束各層鋼板變形的作用，為了使鍍鋅鐵絲10能夠充分發(fā)揮該作用而又不會為阻尼器提供過大的屈服后剛度，采用多根鍍鋅鐵絲10垂直于阻尼器剪切方向并排放置的方式。同時，這種形式也便于鋼板開孔加工，該種阻尼器可以廣泛地應用于不同結(jié)構(gòu)構(gòu)件中發(fā)揮剪切耗能作用，其中應用于連梁中的安裝方式如圖14所示。阻尼器通過螺栓與連梁錨固鋼板19連接，連梁錨固鋼板19與套筒20焊接在一起。套筒20有內(nèi)螺紋，錨固鋼筋21端部有外螺紋，套筒20與錨固鋼筋21通過螺紋連接擰緊。阻尼器安裝施工時，首先將阻尼器與錨固鋼板19、套筒20和錨固鋼筋21連接好并放入連梁相應位置，然后綁扎阻尼器兩端連梁的鋼筋籠，最后澆筑阻尼器兩端連梁的混凝土。為了便于阻尼器部分的抹灰，在阻尼器四周連接板邊緣用1mm左右厚的鋼板將其包圍，外掛鐵絲網(wǎng)。這樣既不妨礙阻尼器發(fā)揮作用，又有利于連梁抹灰附著在阻尼器四周。地震作用后若消能器因變形過大失效，可以卸下消能器與連梁連接的螺栓來更換新的消能器。

最后應說明的是：以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施方式而已，并不用于限制本實用新型，盡管參照前述實施方式對本實用新型進行了詳細的說明，對于本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施方式所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。