装配式软钢-摩擦复合位移型阻尼器及其装配方法与流程

本发明涉及一种装配式软钢-摩擦复合位移型阻尼器及其装配方法。

背景技术：

软钢阻尼器的耗能原理是利用软钢优良的塑性变形能力及良好的滞回性能,达到耗能减震的目的。在地震作用下，软钢阻尼器随着建筑结构侧向变形的增大首先进入弹塑性状态，耗散地震能量，使得结构的动力反应迅速衰减，从而有效降低建筑结构发生损伤的可能性和程度。软钢阻尼器性能稳定，疲劳性能好，但存在一定的问题：1)软钢阻尼器与结构相连，进入塑性状态后产生了一定的残余变形，震后更换繁杂；2)软钢阻尼器震后往往需要全部更换，容易造成浪费；3)现有的软钢阻尼器大多为焊接连接，在往复地震作用下，软钢容易因为产生应力集中而发生破坏；4)耗能机制单一；5）大震过后会伴随着一系列的强余震，如何快速恢复结构和构件的抗震能力和使用功能，也是今后软钢阻尼器设计时需要特别关注的问题。软钢阻尼器与摩擦阻尼器均属于位移型阻尼器，若能将软钢与摩擦两种不同耗能机制有效结合起来，将有效地加强建筑结构的耗能减震作用。

技术实现要素：

本发明针对上述现有技术存在的问题做出改进，即本发明所要解决的技术问题是提供一种装配式软钢-摩擦复合位移型阻尼器，不仅结构合理、施工方法，而且能有效的加强建筑结构的耗能减震；

还提供一装配式软钢-摩擦复合位移型阻尼器的装配方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种装配式软钢-摩擦复合位移型阻尼器，包括均为t字形的且上下相向设置的顶板和底板，所述顶板和底板均包含水平设置的翼缘板以及与翼缘板的的中部垂直连设的腹板，所述顶板的腹板与底板的腹板之间经由两个沿横向并排分布的连接件连接，所述连接件包含对称设置在腹板前后两侧的两块刚性板，所述刚性板的上下两端与腹板之间均设置有摩擦板，两块刚性板、腹板以及摩擦板之间经由高强螺栓贯穿锁紧，所述摩擦板的外侧设有若干根软钢棒，所述软钢棒沿纵向贯穿两块刚性板和腹板。

进一步的，所述翼缘板的前后两端对称设有若干个沿横向并排分布的翼缘板螺栓孔，所述翼缘板螺栓孔沿竖向贯穿，翼缘板经由贯穿翼缘板螺栓孔的高强螺栓与建筑构件或斜撑相固定。

进一步的，所述腹板的前后两侧面与翼缘板之间分别设有若干个沿横向并排分布的加劲肋。

进一步的，所述腹板上设有与两个连接件的位置相对应的螺栓孔a，所述刚性板上设有螺栓孔b，所述摩擦板的中部设有螺栓孔c，所述螺栓孔a、螺栓孔b以及螺栓孔c同轴设置；所述高强螺栓贯穿螺栓孔a、螺栓孔b以及螺栓孔c后与螺母a配合锁紧。

进一步的，所述螺栓孔a的孔径比高强螺栓的直径大5-20mm。

进一步的，若干个软钢棒绕摩擦板的轴线呈环形均布；所述腹板上设有与若干根软钢棒的位置相对应的圆孔a，所述刚性板上设有与若干根软钢棒的位置相对应的圆孔b，所述圆孔a与圆孔b同轴设置，所述软钢棒贯穿圆孔a和圆孔b。

进一步的，所述软钢棒的前后两端外壁分别设有外螺纹，软钢棒贯穿圆孔a和圆孔b后经与外螺纹相配合的螺母b锁紧固定。

进一步的，所述摩擦板的直径至少比螺栓孔a的圆心到圆孔a的圆心的距离小2cm。

进一步的，所述腹板、刚性板以及摩擦板的前、后侧面均做喷砂处理。

本发明采用的另一种技术方案是：一种装配式软钢-摩擦复合位移型阻尼器的装配方法，包含如下步骤：

步骤s1：预制尺寸相匹配的顶板、底板、摩擦板、刚性板、软钢棒以及高强螺栓；

步骤s2：利用高强螺栓固定顶板与水平向建筑构件或斜撑；利用高强螺栓固定底板与水平向建筑构件或斜撑；

步骤s3：在顶板和底板的腹板上于每个螺栓孔a的前后两侧分别放置一摩擦板，位于前后两侧的摩擦板与腹板之间贯穿一高强螺栓；

步骤s4：在位于同一竖直平面的两个高强螺栓的前后两侧分别放置一刚性板，通过高强螺栓穿过刚性板上的螺栓孔b，将两块刚性板置于摩擦板的两侧，再取螺母a与高强螺栓拴紧固定，施加一定的预紧力；

步骤s5：用软钢棒贯穿腹板与刚性板之间处于同轴位置的圆孔a和圆孔b，软钢棒的两端分别用螺母b拴紧固定。

本发明的工作原理是：地震作用下顶板与底板间发生相对位移，使得刚性板、摩擦板与腹板发生相对位移，摩擦耗能机制消耗了部分地震作用；相对位移超过限值时，软钢棒受剪进入塑性耗能段，此时由软钢棒发挥耗能机制，消耗大部分地震作用，实现减震耗能作用。

与现有技术相比，本发明具有以下效果：本发明结构设计简单、合理，有效结合了摩擦耗能与软钢耗能两种耗能机制，耗能性能好，并且施工方便，震后更换简单，实用性强。

附图说明：

图1是本发明实施例的主视构造示意图；

图2是本发明实施例的侧视构造示意图；

图3是本发明实施例中顶板或底板的主视构造示意图；

图4是本发明实施例中顶板或底板的侧视构造示意图；

图5是本发明实施例中摩擦板的主视构造示意图；

图6是本发明实施例中刚性板的主视构造示意图；

图7是本发明实施例中的一种使用状态示意图；

图8是本发明实施例中的另一种使用状态示意图。

图中：

1-顶板；2-底板；3-摩擦板；4-刚性板；5-高强螺栓；6-软钢棒；7-腹板；8-翼缘板螺栓孔；9-加劲肋；10-螺栓孔a；11-圆孔a；12翼缘板；13-圆孔b；14-螺栓孔b；15-螺栓孔c；16-连接件；17-建筑结构；18-斜撑；19-螺母a；20-螺母b。

具体实施方式:

为了更清楚地解释本发明，下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明，显而易见地，下面所列的附图仅仅是本发明的一些具体实施例。

方向描述上，以顶板1侧为上侧，底板2侧为下侧，处于同轴位置的两块摩擦板3的两侧分别为前侧及后侧。

如图1～8所示，本发明一种装配式软钢-摩擦复合位移型阻尼器，包括均为t字形的且上下相向设置的顶板1和底板2，所述顶板1和底板2的结构和尺寸相同，其均包含水平设置的翼缘板12以及与翼缘板12的的中部垂直连设的腹板7，所述翼缘板12用于与建筑结构的建筑构件或斜撑相固定连接，所述顶板1的腹板7与底板2的腹板7之间经由两个沿横向并排分布的连接件16连接，所述连接件16包含对称设置在腹板7前后两侧的两块刚性板4，所述刚性板4的上下两端与腹板7之间均设置有摩擦板3，两块刚性板4、腹板7以及摩擦板3之间经由高强螺栓5贯穿锁紧，摩擦板3与刚性板4及腹板7相接触；所述摩擦板3的外侧设有若干根软钢棒6，所述软钢棒6沿纵向固定贯穿两块刚性板4和腹板7。通过在刚性板4与腹板7之间设置摩擦板3，以便形成摩擦耗能机制；在腹板7与刚性板4之间穿设软钢棒6，以便形成软钢耗能机制；使用时，地震作用下顶板1与底板2间发生相对位移，使得刚性板4、摩擦板3与腹板7发生相对位移，摩擦耗能机制消耗了部分地震作用；相对位移超过限值时，软钢棒6受剪进入塑性耗能段，此时由软钢棒6发挥耗能机制，消耗大部分地震作用，实现减震耗能作用。

本实施例中，所述顶板1、底板2、摩擦板3以及刚性板4均采用强度较大的碳素结构钢；所述软钢棒6为低屈服点软钢。所述翼缘板12和腹板7均为矩形状，所述刚性板4为长条状，所述摩擦板3的截面为圆形状。

本实施例中，所述翼缘板12的前后两端对称设有若干个沿横向并排分布的翼缘板螺栓孔8，所述翼缘板螺栓孔8沿竖向贯穿，翼缘板12经由贯穿翼缘板螺栓孔8的高强螺栓与建筑构件17或斜撑18相固定。

本实施例中，所述腹板7的前后两侧面与翼缘板12之间分别设有若干个沿横向并排分布的加劲肋9，以便提高顶板1及底板2的整体结构强度。

本实施例中，两个连接件16左右对称设置，所述腹板7上设有与两个连接件16的位置相对应的螺栓孔a10，所述刚性板4上设有螺栓孔b14，所述摩擦板3的中部设有螺栓孔c15，所述螺栓孔a10、螺栓孔b14以及螺栓孔c15同轴设置；所述高强螺栓5贯穿螺栓孔a10、螺栓孔b14以及螺栓孔c15后与螺母a19配合锁紧。

优选的，所述螺栓孔a10的孔径比高强螺栓5的直径大5-20mm。

优选的，软钢棒6的数量为四根，四根软钢棒6绕摩擦板3的轴线呈环形均布；所述腹板7上设有与四根软钢棒6的位置相对应的四个圆孔a11，所述刚性板4上设有与四根软钢棒6的位置相对应的四个圆孔b13，所述四个圆孔a11与四个圆孔b13一一对应同轴设置，所述软钢棒6贯穿处于同轴位置的圆孔a11和圆孔b13。

本实施例中，所述软钢棒6的前后两端外壁分别设有外螺纹，软钢棒6贯穿圆孔a11和圆孔b13后经与外螺纹相配合的螺母b20锁紧固定。

优选的，所述摩擦板3的直径至少比螺栓孔a10的圆心到圆孔a11的圆心的距离小2cm。

本实施例中，所述腹板7、刚性板4以及摩擦板3的前、后侧面均做喷砂处理。

如图7所示，该阻尼器使用时，顶板1的翼缘板12通过高强螺栓与建筑结构17（建筑框架）的水平向建筑构件固定连接，底板2的翼缘板12通过高强螺栓与斜撑18的上端固定连接，而斜撑18的下端与位于下侧的水平向建筑构件固定连接。如图8所示，该阻尼器的另一种使用状态是：顶板1与底板2的翼缘板均通过高强螺栓与斜撑18的一端固定连接，与顶板1的翼缘板12相连接的两个斜撑18的上端均与建筑结构17位于上侧的水平向建筑构件固定连接，与底板2的翼缘板12相连接的两个斜撑18的下端均与建筑结构17位于下侧的水平向建筑构件固定连接。地震作用下顶板与底板间发生相对位移，使得刚性板、摩擦板与腹板发生相对位移，摩擦耗能机制消耗了部分地震作用；相对位移超过限值时，软钢棒受剪进入塑性耗能段，此时由软钢棒发挥耗能机制，消耗大部分地震作用，实现减震耗能作用。

本发明的优点在于：

（1）地震作用下顶板与底板间发生相对位移，使得刚性杆、摩擦板与腹板发生相对位移，摩擦耗能机制消耗了部分地震作用；相对位移超过限值时，软钢棒受剪进入塑性耗能段，此时由软钢发挥耗能机制，消耗大部分地震作用；

（2）有效结合了摩擦耗能与软钢耗能两种耗能机制，耗能性能好；

（3）取材容易，制作方便，造价低；

（4）采用全螺栓装配，施工方便，震后更换简单，实用性强。

本发明采用的另一种技术方案是：一种装配式软钢-摩擦复合位移型阻尼器的装配方法，以连接件为两个为例，包含如下步骤：

步骤s1：预制尺寸相匹配的顶板、底板、摩擦板8块、刚性板4块、软钢棒16根、高强螺栓4根及配套螺母若干个；

步骤s2：利用高强螺栓固定顶板与水平向建筑构件或斜撑；利用高强螺栓固定底板与水平向建筑构件或斜撑；

步骤s3：在顶板和底板的腹板上于每个螺栓孔a的前后两侧分别放置一摩擦板，位于前后两侧的摩擦板与腹板之间贯穿一高强螺栓；

具体为：

步骤s31：取一根高强螺栓5与两个摩擦板3，利用高强螺栓穿过其中一块摩擦板上的螺栓孔c15、腹板左侧的螺栓孔a10、另一块摩擦板上的螺栓孔c15，将两个摩擦板置于顶板的腹板左端两侧；

步骤s32：另取一根高强螺栓5、两个摩擦板3，重复步骤s31，将两块摩擦板置于顶板的腹板右端两侧；

步骤s33：取两根高强螺栓5与四块摩擦板3，重复s31、s32的步骤，将摩擦板置于底板的腹板的两端；

步骤s4：取两块刚性板，两块刚性板放置在位于左端竖直平面的两个高强螺栓的前后两侧，通过位于上侧的高强螺栓穿过刚性板上端的螺栓孔b、位于下侧的高强螺栓穿过刚性板下端的螺栓孔b，将两块刚性板置于摩擦板的两侧，再取螺母a与高强螺栓拴紧固定，施加一定的预紧力；重复步骤s4，将刚性板固定与腹板右端。

步骤s5：用软钢棒贯穿腹板与刚性板之间处于同轴位置的圆孔a和圆孔b，软钢棒的两端分别用螺母b拴紧固定。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。