椭圆开洞面外弯曲屈服型消能器及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种工程结构减震装置，尤其涉及一种椭圆开洞面外弯曲屈服型消能器及其制造方法，属于工程结构的消能减震与振动控制技术。
【背景技术】
[0002]目前的抗震设计中，通常会在建筑中采用消能器来吸收和消耗地震能量，金属消能器是一种常见的消能装置，具有耗能性能稳定、易于转换、经济实用等优点。金属消能器利用金属的塑性变形来消耗地震能量，制作金属消能器常用的金属材料有普通钢、低屈服点钢、铅和形状记忆合金等。其中，低屈服点钢以其经济性好、实用性能强的优点，在消能减震领域得到快速发展与广泛应用。按照耗能机理可将金属消能器分类为:轴向屈服耗能型、弯曲屈服耗能型、剪切屈服耗能型和扭转屈服耗能型。
[0003]矩形钢板面外弯曲屈服时，滞回曲线存在明显的“捏缩现象”，针对这一缺点，在矩形钢板上椭圆开洞，以改善其力学性能，制成椭圆开洞耗能板。采用低屈服点钢制成的椭圆开洞耗能板，一方面有效的改善了矩形钢板面外弯曲屈服时的力学性能，另一面又节省了低屈服点钢材料的用量，提高其经济性能。将若干片椭圆开洞耗能板层叠平行放置，能够显著的提高消能器的初始刚度，增强其耗能能力，更具应用前景。
【发明内容】
[0004]本发明目的在于提供一种椭圆开洞面外弯曲屈服型消能器及其制造方法，以改善矩形钢板面外弯曲屈服时的力学性能。
[0005]为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下:
[0006]本发明提供了一种椭圆开洞面外弯曲屈服型消能器，包括顶板1、椭圆开洞耗能板
2、底板3，所述椭圆开洞耗能板2由矩形钢板椭圆开洞制成，所述椭圆开洞耗能板2若干片层叠平行间隔放置，以增加消能器的初始刚度和耗能能力。
[0007]优选的，所述椭圆开洞面外弯曲屈服型消能器还包括连接板4，所述连接板(4)与所述底板(3)的下底面连接。
[0008]进一步的，所述连接板4数量为两块，两块所述连接板平行间隔设置。
[0009]优选的，所述椭圆开洞耗能板2材料为低屈服点钢，采用对接熔透焊与顶板1、底板3连接。
[0010]优选的，所述顶板1、底板3、连接板4材料为普通钢，连接板4与底板3采用焊接连接。
[0011]优选的，所述椭圆开洞耗能板2的尺寸参数根据工程需要和减震要求确定，所述顶板1、底板3、连接板4尺寸参数需根据受力计算和构造要求确定。
[0012]优选的，所述椭圆开洞面外弯曲屈服型消能器，还包括边缘梁5、边缘柱6和支撑7。
[0013]优选的，所述支撑7和连接板4，顶板I与边缘梁5均采用高强螺栓连接，方便装置的安装、拆卸、维修与震后更换。
[0014]优选的，所述支撑7可采用角钢、工字型钢、槽钢等型钢。
[0015]本发明还提供了椭圆开洞面外弯曲屈服型消能器的制造方法，包括如下步骤:
[0016](I)根据工程需要的性能参数设计出椭圆开洞耗能板2的尺寸参数；
[0017](2)根据工程设定的极限位移设计出顶板1、底板3、连接板4的尺寸
[0018]参数以及高强螺栓的参数；
[0019](3)采用对接熔透焊连接顶板1、椭圆开洞耗能板2、底板3。
[0020](4)采用焊接连接底板3、连接板4;
[0021](5)采用高强螺栓连接顶板I与边缘梁5，底板4与支撑7。
[0022]进一步的，所述工程需要的性能参数包括椭圆开洞耗能板的屈服位移、弹性刚度、屈服力。
[0023]与现有技术相比，本发明的优势在于:
[0024]本发明的消能器采用在矩形钢板上椭圆开洞，制成椭圆开洞耗能板，耗能板采用低屈服点钢制成，一方面有效的改善了矩形钢板面外弯曲屈服时的力学性能，另一面又节省了低屈服点钢材料的用量，提高其经济性能。同时，本发明与建筑结构均采用高强螺栓连接，便于装置的安装、拆卸、维修与震后更换。
[0025]本发明提供的椭圆开洞面外弯曲屈服型消能器为非承重构件，不能够承担建筑结构的重量，在消能器安装后不改变建筑主体结构的竖向受力体系。
[0026]本发明通过合理的参数设计，耗能性能优良，且具有良好的经济性能，适用范围广泛，既可以应用于新建建筑，又可以应用于既有建筑的加固改造。
【附图说明】
[0027]图1和图2是本发明实施例提供的一种椭圆开洞面外弯曲屈服型消能器的结构示意图；
[0028]图3是图2的A-A剖视图；
[0029]图4是本发明实施例提供的一种椭圆开洞面外弯曲屈服型消能器的椭圆开洞耗能板的不意图；
[0030]图5是本发明实施例提供的一种椭圆开洞面外弯曲屈服型消能器的结构分解示意图；
[0031]图6是本发明实施例提供的一种椭圆开洞面外弯曲屈服型消能器的滞回曲线。
[0032]图中:
[0033]1:顶板;2:捕圆开洞耗能板;3:底板;4:连接板;5:边缘梁;6:边缘柱;7:支撑。
【具体实施方式】
[0034]以下结合附图和具体实例对本发明提出的椭圆开洞面外弯曲屈服型消能器及其制造方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施的目的。
[0035]如图1所示，本发明提供了一种椭圆开洞面外弯曲屈服型消能器，包括顶板1、椭圆开洞耗能板2和底板3，所述椭圆开洞耗能板2分别垂直连接于所述顶板I的下底面和所述底板3的上表面之间，所述椭圆开洞耗能板2由矩形钢板椭圆开洞制成，若干片层叠平行间隔放置，以增加消能器的初始刚度和耗能能力。
[0036]优选的，所述的椭圆开洞面外弯曲屈服型消能器还包括连接板4，所述连接板4与所述底板3的下底面连接。通过连接板的设置，可以实现消能器通过顶板和连接板与建筑结构之间的便捷安装与拆卸。
[0037]进一步的，所述的椭圆开洞面外弯曲屈服型消能器，其特征在于，所述连接板4数量为两块，两块所述连接板平行间隔设置。
[0038]优选的，所述椭圆开洞耗能板2材料为低屈服点钢，采用对接熔透焊与顶板1、底板3连接。
[0039]优选的，所述顶板1、底板3、连接板4材料为普通钢。连接板4与底板3采用焊接连接。
[0040]优选的，所述椭圆开洞耗能板2的尺寸参数根据工程需要和减震要求具体确定，所述顶板1、底板3、连接板4尺寸参数需根据受力计算和构造要求具体确定。
[0041]优选的，所述椭圆开洞面外弯曲屈服型消能器，还包括边缘梁5、边缘柱6和支撑7。
[0042]优选的，所述支撑7和连接板4，顶板I与边缘梁5均采用高强螺栓连接，方便装置的安装、拆卸、维修与震后更换。
[0043]优选的，所述支撑7可采用角钢、工字型钢、槽钢等型钢。
[0044]本发明还提供了椭圆开洞面外弯曲屈服型消能器的制造方法，包括如下步骤:
[0045](I)根据工程需要的性能参数(屈服位移、弹性刚度、屈服力等)设计出椭圆开洞耗能板2的尺寸参数；
[0046](2)根据工程设定的极限位移设计出顶板1、底板3、连接板4的尺寸参数以及高强螺栓的相关参数；
[0047](3)采用对接熔透焊连接顶板1、椭圆开洞耗能板2、底板3。
[0048](4)采用焊接连接底板3、连接板4。
[0049](5)采用高强螺栓连接顶板I与边缘梁5，底板4与支撑7，完成椭圆开洞面外弯曲屈服型消能器的制造。
[0050]在整个焊接过程中，不应在椭圆开洞耗能板2位置进行焊接起弧或落弧等不规范的加工工艺，以免局部热应力对屈服段性能产生不利影响。同时应注意防火、防腐处理。
[0051]当发生地震作用时，结构发生层间位移导致椭圆开洞耗能板2发生面外弯曲变形，当位移大于其屈服位移时消能器开始屈服耗能，消耗地震输入的能量，从而保护主体结构免遭破坏。
[0052]上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。
【主权项】
1.椭圆开洞面外弯曲屈服型消能器，其特征在于，包括顶板(I)、椭圆开洞耗能板(2)、底板(3)，所述椭圆开洞耗能板(2)由矩形钢板椭圆开洞制成，所述椭圆开洞耗能板(2)若干片层叠平行间隔放置。2.根据权利要求1所述的椭圆开洞面外弯曲屈服型消能器，其特征在于，还包括连接板(4)，所述连接板(4)与所述底板(3)的下底面连接。3.根据权利要求2所述的椭圆开洞面外弯曲屈服型消能器，其特征在于，所述连接板(4)数量为两块，两块所述连接板平行间隔设置。4.根据权利要求1所述的椭圆开洞面外弯曲屈服型消能器，其特征在于，所述椭圆开洞耗能板(2)材料为低屈服点钢，采用对接熔透焊与所述顶板(1)、所述底板(3)连接。5.根据权利要求2所述的椭圆开洞面外弯曲屈服型消能器，其特征在于，所述顶板(1)、所述底板(3)、所述连接板(4)的材料为普通钢，所述连接板(4)与所述底板(3)采用焊接连接。6.根据权利要求2所述的椭圆开洞面外弯曲屈服型消能器，其特征在于，所述椭圆开洞耗能板(2)的尺寸参数根据工程需要和减震要求确定，所述顶板(I)、所述底板(3)、所述连接板(4)的尺寸参数根据受力计算和构造要求确定。7.根据权利要求2所述的椭圆开洞面外弯曲屈服型消能器，其特征在于，还包括边缘梁(5)、边缘柱(6)和支撑(7)。8.根据权利要求7所述的椭圆开洞面外弯曲屈服型消能器，其特征在于，所述支撑(7)和所述连接板(4)、所述顶板(I)与所述边缘梁(5)均采用高强螺栓连接。9.根据权利要求7所述的椭圆开洞面外弯曲屈服型消能器，其特征在于，所述支撑(7)采用角钢、工字型钢或槽钢。10.椭圆开洞面外弯曲屈服型消能器的制造方法，其特征在于，包括如下步骤: (1)根据工程需要的性能参数设计出椭圆开洞耗能板(2)的尺寸参数； (2)根据工程设定的极限位移设计出顶板(1)、底板(3)、连接板(4)的尺寸参数以及高强螺栓的参数； (3)采用对接熔透焊连接所述顶板(I)、所述椭圆开洞耗能板(2)、所述底板(3); (4)采用焊接连接所述底板(3)和所述连接板(4); (5)采用高强螺栓连接所述顶板(I)与所述边缘梁(5)、所述底板(4)与所述支撑(7)。11.根据权利要求10所述椭圆开洞面外弯曲屈服型消能器的制造方法，其特征在于，所述工程需要的性能参数包括所述椭圆开洞耗能板的屈服位移、弹性刚度、屈服力。
【专利摘要】本发明提供了一种椭圆开洞面外弯曲屈服型消能器及其制造方法，该椭圆开洞面外弯曲屈服型消能器包括顶板、椭圆开洞耗能板、底板。椭圆开洞耗能板若干片层叠平行间隔放置。本发明提供的椭圆开洞面外弯曲屈服型消能器，结构简单、施工方便，耗能性能优良，能够实现在小震作用时提供足够的初始刚度，在大震作用时消耗地震输入的能量，保护主体结构免遭破坏。本发明既可以应用于新建建筑，又可以应用于既有建筑的加固改造。
【IPC分类】E04B1/98
【公开号】CN105544769
【申请号】CN201610079051
【发明人】刘峰
【申请人】上海天华建筑设计有限公司
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2016年2月3日