橢圓開洞面外彎曲屈服型消能器及其制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種工程結構減震裝置，尤其涉及一種橢圓開洞面外彎曲屈服型消能器及其制造方法，屬于工程結構的消能減震與振動控制技術。
【背景技術】
[0002]目前的抗震設計中，通常會在建筑中采用消能器來吸收和消耗地震能量，金屬消能器是一種常見的消能裝置，具有耗能性能穩定、易于轉換、經濟實用等優點。金屬消能器利用金屬的塑性變形來消耗地震能量，制作金屬消能器常用的金屬材料有普通鋼、低屈服點鋼、鉛和形狀記憶合金等。其中，低屈服點鋼以其經濟性好、實用性能強的優點，在消能減震領域得到快速發展與廣泛應用。按照耗能機理可將金屬消能器分類為:軸向屈服耗能型、彎曲屈服耗能型、剪切屈服耗能型和扭轉屈服耗能型。
[0003]矩形鋼板面外彎曲屈服時，滯回曲線存在明顯的“捏縮現象”，針對這一缺點，在矩形鋼板上橢圓開洞，以改善其力學性能，制成橢圓開洞耗能板。采用低屈服點鋼制成的橢圓開洞耗能板，一方面有效的改善了矩形鋼板面外彎曲屈服時的力學性能，另一面又節省了低屈服點鋼材料的用量，提高其經濟性能。將若干片橢圓開洞耗能板層疊平行放置，能夠顯著的提高消能器的初始剛度，增強其耗能能力，更具應用前景。
【發明內容】
[0004]本發明目的在于提供一種橢圓開洞面外彎曲屈服型消能器及其制造方法，以改善矩形鋼板面外彎曲屈服時的力學性能。
[0005]為實現上述目的，本發明提供的技術方案如下:
[0006]本發明提供了一種橢圓開洞面外彎曲屈服型消能器，包括頂板1、橢圓開洞耗能板
2、底板3，所述橢圓開洞耗能板2由矩形鋼板橢圓開洞制成，所述橢圓開洞耗能板2若干片層疊平行間隔放置，以增加消能器的初始剛度和耗能能力。
[0007]優選的，所述橢圓開洞面外彎曲屈服型消能器還包括連接板4，所述連接板(4)與所述底板(3)的下底面連接。
[0008]進一步的，所述連接板4數量為兩塊，兩塊所述連接板平行間隔設置。
[0009]優選的，所述橢圓開洞耗能板2材料為低屈服點鋼，采用對接熔透焊與頂板1、底板3連接。
[0010]優選的，所述頂板1、底板3、連接板4材料為普通鋼，連接板4與底板3采用焊接連接。
[0011]優選的，所述橢圓開洞耗能板2的尺寸參數根據工程需要和減震要求確定，所述頂板1、底板3、連接板4尺寸參數需根據受力計算和構造要求確定。
[0012]優選的，所述橢圓開洞面外彎曲屈服型消能器，還包括邊緣梁5、邊緣柱6和支撐7。
[0013]優選的，所述支撐7和連接板4，頂板I與邊緣梁5均采用高強螺栓連接，方便裝置的安裝、拆卸、維修與震后更換。
[0014]優選的，所述支撐7可采用角鋼、工字型鋼、槽鋼等型鋼。
[0015]本發明還提供了橢圓開洞面外彎曲屈服型消能器的制造方法，包括如下步驟:
[0016](I)根據工程需要的性能參數設計出橢圓開洞耗能板2的尺寸參數；
[0017](2)根據工程設定的極限位移設計出頂板1、底板3、連接板4的尺寸
[0018]參數以及高強螺栓的參數；
[0019](3)采用對接熔透焊連接頂板1、橢圓開洞耗能板2、底板3。
[0020](4)采用焊接連接底板3、連接板4;
[0021](5)采用高強螺栓連接頂板I與邊緣梁5，底板4與支撐7。
[0022]進一步的，所述工程需要的性能參數包括橢圓開洞耗能板的屈服位移、彈性剛度、屈服力。
[0023]與現有技術相比，本發明的優勢在于:
[0024]本發明的消能器采用在矩形鋼板上橢圓開洞，制成橢圓開洞耗能板，耗能板采用低屈服點鋼制成，一方面有效的改善了矩形鋼板面外彎曲屈服時的力學性能，另一面又節省了低屈服點鋼材料的用量，提高其經濟性能。同時，本發明與建筑結構均采用高強螺栓連接，便于裝置的安裝、拆卸、維修與震后更換。
[0025]本發明提供的橢圓開洞面外彎曲屈服型消能器為非承重構件，不能夠承擔建筑結構的重量，在消能器安裝后不改變建筑主體結構的豎向受力體系。
[0026]本發明通過合理的參數設計，耗能性能優良，且具有良好的經濟性能，適用范圍廣泛，既可以應用于新建建筑，又可以應用于既有建筑的加固改造。
【附圖說明】
[0027]圖1和圖2是本發明實施例提供的一種橢圓開洞面外彎曲屈服型消能器的結構示意圖；
[0028]圖3是圖2的A-A剖視圖；
[0029]圖4是本發明實施例提供的一種橢圓開洞面外彎曲屈服型消能器的橢圓開洞耗能板的不意圖；
[0030]圖5是本發明實施例提供的一種橢圓開洞面外彎曲屈服型消能器的結構分解示意圖；
[0031]圖6是本發明實施例提供的一種橢圓開洞面外彎曲屈服型消能器的滯回曲線。
[0032]圖中:
[0033]1:頂板;2:捕圓開洞耗能板;3:底板;4:連接板;5:邊緣梁;6:邊緣柱;7:支撐。
【具體實施方式】
[0034]以下結合附圖和具體實例對本發明提出的橢圓開洞面外彎曲屈服型消能器及其制造方法作進一步詳細說明。根據下面說明和權利要求書，本發明的優點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發明實施的目的。
[0035]如圖1所示，本發明提供了一種橢圓開洞面外彎曲屈服型消能器，包括頂板1、橢圓開洞耗能板2和底板3，所述橢圓開洞耗能板2分別垂直連接于所述頂板I的下底面和所述底板3的上表面之間，所述橢圓開洞耗能板2由矩形鋼板橢圓開洞制成，若干片層疊平行間隔放置，以增加消能器的初始剛度和耗能能力。
[0036]優選的，所述的橢圓開洞面外彎曲屈服型消能器還包括連接板4，所述連接板4與所述底板3的下底面連接。通過連接板的設置，可以實現消能器通過頂板和連接板與建筑結構之間的便捷安裝與拆卸。
[0037]進一步的，所述的橢圓開洞面外彎曲屈服型消能器，其特征在于，所述連接板4數量為兩塊，兩塊所述連接板平行間隔設置。
[0038]優選的，所述橢圓開洞耗能板2材料為低屈服點鋼，采用對接熔透焊與頂板1、底板3連接。
[0039]優選的，所述頂板1、底板3、連接板4材料為普通鋼。連接板4與底板3采用焊接連接。
[0040]優選的，所述橢圓開洞耗能板2的尺寸參數根據工程需要和減震要求具體確定，所述頂板1、底板3、連接板4尺寸參數需根據受力計算和構造要求具體確定。
[0041]優選的，所述橢圓開洞面外彎曲屈服型消能器，還包括邊緣梁5、邊緣柱6和支撐7。
[0042]優選的，所述支撐7和連接板4，頂板I與邊緣梁5均采用高強螺栓連接，方便裝置的安裝、拆卸、維修與震后更換。
[0043]優選的，所述支撐7可采用角鋼、工字型鋼、槽鋼等型鋼。
[0044]本發明還提供了橢圓開洞面外彎曲屈服型消能器的制造方法，包括如下步驟:
[0045](I)根據工程需要的性能參數(屈服位移、彈性剛度、屈服力等)設計出橢圓開洞耗能板2的尺寸參數；
[0046](2)根據工程設定的極限位移設計出頂板1、底板3、連接板4的尺寸參數以及高強螺栓的相關參數；
[0047](3)采用對接熔透焊連接頂板1、橢圓開洞耗能板2、底板3。
[0048](4)采用焊接連接底板3、連接板4。
[0049](5)采用高強螺栓連接頂板I與邊緣梁5，底板4與支撐7，完成橢圓開洞面外彎曲屈服型消能器的制造。
[0050]在整個焊接過程中，不應在橢圓開洞耗能板2位置進行焊接起弧或落弧等不規范的加工工藝，以免局部熱應力對屈服段性能產生不利影響。同時應注意防火、防腐處理。
[0051]當發生地震作用時，結構發生層間位移導致橢圓開洞耗能板2發生面外彎曲變形，當位移大于其屈服位移時消能器開始屈服耗能，消耗地震輸入的能量，從而保護主體結構免遭破壞。
[0052]上述描述僅是對本發明較佳實施例的描述，并非對本發明范圍的任何限定，本發明領域的普通技術人員根據上述揭示內容做的任何變更、修飾，均屬于權利要求書的保護范圍。
【主權項】
1.橢圓開洞面外彎曲屈服型消能器，其特征在于，包括頂板(I)、橢圓開洞耗能板(2)、底板(3)，所述橢圓開洞耗能板(2)由矩形鋼板橢圓開洞制成，所述橢圓開洞耗能板(2)若干片層疊平行間隔放置。2.根據權利要求1所述的橢圓開洞面外彎曲屈服型消能器，其特征在于，還包括連接板(4)，所述連接板(4)與所述底板(3)的下底面連接。3.根據權利要求2所述的橢圓開洞面外彎曲屈服型消能器，其特征在于，所述連接板(4)數量為兩塊，兩塊所述連接板平行間隔設置。4.根據權利要求1所述的橢圓開洞面外彎曲屈服型消能器，其特征在于，所述橢圓開洞耗能板(2)材料為低屈服點鋼，采用對接熔透焊與所述頂板(1)、所述底板(3)連接。5.根據權利要求2所述的橢圓開洞面外彎曲屈服型消能器，其特征在于，所述頂板(1)、所述底板(3)、所述連接板(4)的材料為普通鋼，所述連接板(4)與所述底板(3)采用焊接連接。6.根據權利要求2所述的橢圓開洞面外彎曲屈服型消能器，其特征在于，所述橢圓開洞耗能板(2)的尺寸參數根據工程需要和減震要求確定，所述頂板(I)、所述底板(3)、所述連接板(4)的尺寸參數根據受力計算和構造要求確定。7.根據權利要求2所述的橢圓開洞面外彎曲屈服型消能器，其特征在于，還包括邊緣梁(5)、邊緣柱(6)和支撐(7)。8.根據權利要求7所述的橢圓開洞面外彎曲屈服型消能器，其特征在于，所述支撐(7)和所述連接板(4)、所述頂板(I)與所述邊緣梁(5)均采用高強螺栓連接。9.根據權利要求7所述的橢圓開洞面外彎曲屈服型消能器，其特征在于，所述支撐(7)采用角鋼、工字型鋼或槽鋼。10.橢圓開洞面外彎曲屈服型消能器的制造方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)根據工程需要的性能參數設計出橢圓開洞耗能板(2)的尺寸參數； (2)根據工程設定的極限位移設計出頂板(1)、底板(3)、連接板(4)的尺寸參數以及高強螺栓的參數； (3)采用對接熔透焊連接所述頂板(I)、所述橢圓開洞耗能板(2)、所述底板(3); (4)采用焊接連接所述底板(3)和所述連接板(4); (5)采用高強螺栓連接所述頂板(I)與所述邊緣梁(5)、所述底板(4)與所述支撐(7)。11.根據權利要求10所述橢圓開洞面外彎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參數包括所述橢圓開洞耗能板的屈服位移、彈性剛度、屈服力。
【專利摘要】本發明提供了一種橢圓開洞面外彎曲屈服型消能器及其制造方法，該橢圓開洞面外彎曲屈服型消能器包括頂板、橢圓開洞耗能板、底板。橢圓開洞耗能板若干片層疊平行間隔放置。本發明提供的橢圓開洞面外彎曲屈服型消能器，結構簡單、施工方便，耗能性能優良，能夠實現在小震作用時提供足夠的初始剛度，在大震作用時消耗地震輸入的能量，保護主體結構免遭破壞。本發明既可以應用于新建建筑，又可以應用于既有建筑的加固改造。
【IPC分類】E04B1/98
【公開號】CN105544769
【申請號】CN201610079051
【發明人】劉峰
【申請人】上海天華建筑設計有限公司
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2016年2月3日