(一)技术领域
[0001] 本
发明属于结构工程抗震技术领域，涉及一种利用金属平面内屈服
变形机制耗散
地震能量的阻尼器。(二)背景技术
[0002] 近年来的地震活动剧烈，对工程结构造成了重大的损害，甚至导致了严重的人员伤亡，汶川、玉树、芦山、鲁甸等一系列震害表明我国城镇建筑仍面临着严重的地震威胁。随着新版地震区划图的发布，我国7度及以上设防区域面积增加到全国面积的58％，82％的省会城市和57％的地级市处于7度及以上设防区域。如何高效且经济的增强建筑结构的抗震能
力是当前防震减灾工程的重要课题之一。消能减震技术正是为此发展起来的最新的抗震技术手段，采用“以柔克刚”的方式耗散地震输入能量，发挥“保险丝”的作用，牺牲自己，保全主体结构构件。一方面大幅度增强结构抗震能力，另一方面在震后可快速更换。
[0003] 常见的消能减震装置主要可分为四大类：粘滞阻尼器、金属阻尼器、粘弹性阻尼器以及摩擦阻尼器。金属软
钢阻尼器以其价格低廉、性能可靠的特性而受到人们的普遍青睐。金属
软钢阻尼器利用金属材料屈服后的塑性应变能耗散能量。金属软钢阻尼器滞回特性稳定，低周疲劳特性良好，减震机理明确，减震效果显著，且不受环境
温度影响。常规的金属软钢阻尼器采用面内变形耗散能量，以剪切变形为主，
刚度大，耗能能力强。但耗能板易发生面外屈曲，不易控制；对于耗能段钢板的连接形式多为
焊接，一方面影响了阻尼器的低周疲劳性能，另一方面在震后难以快速更换。特别是，现有的软钢阻尼器在耗能板的四
角受到正
应力的控制首先进入屈服，累积塑性变形很大，试验表明这是该型阻尼器最先发生低周疲劳断裂破坏的应力点。
(三)发明内容
[0004] 本发明旨在克服传统金属软钢阻尼器的上述缺点，提出了一种弯剪分离控制型装配式金属阻尼器。该装置利用弹塑性变形能力良好的金属面内弯曲-剪切弹塑性变形机制耗散地震能量，将地震能量集中于耗能能力强大的金属耗能片，与传统的金属耗能片不同，金属耗能片靠近连接部分的边缘最大应力由弯曲正应力决定，而靠近中部截面的最大应力由剪切力引起的剪应力控制，取这两部分因素决定的最大应力包络线制成耗能片的边缘形状，地震来临时，边缘各点的最大应力相等，各个截面同时进入屈服状态，因此可充分利用整个耗能片进行耗能，同时有效降低连接截面边缘的累积塑性应变峰值，从而大幅度提高阻尼器的低周疲劳性能。为了防止面外屈曲，采用
夹板装置，确保阻尼器屈服破坏。该阻尼器采用全装配式构造，全
螺栓连接，方便更换，除耗能片以外的构件在震后可反复使用，有效降低了震后结构修复的成本，缩短了修复时间，从而提高了结构震后可快速修复的能力。该阻尼器即适用于建筑结构的连梁，也可在
框架结构的层间作为墙式阻尼器使用。
[0005] 本发明弯剪分离控制型装配式金属阻尼器包括有：金属耗能片1，L型连接支座2，一体型防屈曲连接双功能支座3，可更换型
螺母紧固板4，
螺纹孔5，预压紧固螺栓6，摩擦型高强连接螺栓7，垫板8，承压型螺栓9，连接预埋件10，横向加劲肋11，纵向加劲肋12，弯剪分离控制型装配式金属阻尼器线型13，厚度削弱的光滑截面14，小坡度边缘15，柔性填充材料16，预埋锚固
钢筋17。
[0006] 其中连接预埋件10带预埋锚固钢筋17预制在连接结构的
混凝土中浇筑成一体，连接预埋件10开有
螺纹孔5用以连接L型连接支座2，金属耗能片1分别通过L型连接支座2、一体型防屈曲连接双功能支座3与连接预埋件10相连，金属耗能片1与L型连接支座2、一体型防屈曲连接双功能支座3的连接处开螺栓孔，并通过摩擦型高强连接螺栓7连接，一体型防屈曲连接双功能支座3带有横向加劲肋11与纵向加劲肋12，安装时通过可更换型螺母紧固板4固定螺母并可反复使用，多组金属耗能片1并联时，应设置防屈曲隔板18与隔板19，L型连接支座2、一体型防屈曲连接双功能支座3与连接预埋件10连接处开螺栓孔，通过承压型螺栓9连接，一体型防屈曲连接双功能支座3在金属耗能片1边缘曲线的空缺处设置螺栓孔，一体型防屈曲连接双功能支座3在靠近金属耗能片1的耗能区域截面设置厚度削弱的光滑截面14，减少金属耗能片1工作时与外界的
摩擦力，通过预压紧固螺栓6将金属耗能片1夹紧防止面外屈曲，并通过厚度大于金属耗能片1的垫板8将两个一体型防屈曲连接双功能支座3隔开，以提供阻尼器足够的
工作空间，金属耗能片1中部形状为弯剪分离控制型装配式金属阻尼器线型13，阻尼器外部包裹一层柔性填充材料16以防金属表面
氧化。
[0007] 优选地，金属耗能片1由一体型防屈曲连接双功能支座3夹紧形成防屈曲机制。
[0008] 优选地，一体型防屈曲连接双功能支座3具有两种功能，既提供对金属耗能片1的防屈曲机制，又承担金属耗能片1与混凝土结构的连接作用。
[0009] 优选地，金属耗能片1，L型连接支座2，一体型防屈曲连接双功能支座3，连接预埋件10通过摩擦型高强连接螺栓7以及承压型螺栓9连接，便于快速更换。
[0010] 优选地，可更换型螺母紧固板4在进行阻尼器安装时可对螺母提供紧固作用，安装完毕后即可拆除并可在其他阻尼器安装中反复利用。
[0011] 阻尼器的强度不应超过连接构件的强度，加入阻尼器的构件刚度等效成阻尼器刚度与两段连接结构刚度的
串联，应按照与原始构件等强度、等刚度的原则设计。在小震下，金属耗能片1处于弹性状态，阻尼器提供与原始构件等效的初始刚度。在中震下，阻尼器率先进入屈服状态，金属耗能片1通过剪切滞回机制耗散振
动能量，并保护连接构件免遭破坏。在大震下，阻尼器进入较大的塑性状态，耗散大量地震能量，有效降低了整体结构的地震响应。
[0012] 本发明适用于建筑在遭遇地震时相对变形较大的
位置，如核心筒的连梁或框架结构的层间。当应用于框架结构的两层之间时，应设置连接支墩，可在连接支墩上设置多个阻尼器并联工作，连接支墩应具有足够的刚度和强度，避免早于阻尼器屈服而破坏，整个层间的等效刚度为多个阻尼器与该层其他层间构件的并联。
[0013] 该发明将地震能量引导到阻尼器上，使得结构的损伤主要集中于阻尼器，从而避免其他混凝土构件(如连梁、墙肢)发生破坏，最终达到提升整体结构抗震性能、控制损伤、保证震后可快速修复、减少经济损失的目的。
[0014] 本发明的有益效果：
[0015] 本发明采用全装配连接，拆装方便，易于结构的震后快速更换；本发明均为金属制品，表面经过抗氧化处理，具有良好的耐久性；本发明除耗能片外的部分在震后均可反复利用，有效降低结构的震后修复成本，经济环保；本发明构造简单，传力途径明确，力学性能稳定，安全可靠；本发明在建筑结构遭遇地震时能够吸收振动能量，有效减小主体结构的地震响应；本发明的屈服承载力与初始刚度设计灵活，可根据实际工程需求，将多个阻尼器串联或并联安装；本发明适用于高层、超
高层建筑结构减震，如连梁跨中或框架结构的层间，效果明显。(四)
附图说明
[0016] 下面结合附图和
实施例对本发明进一步说明。
[0017] 图1是本发明实施例1的结构示意图。
[0018] 图2是本发明实施例1的结构剖面图。
[0019] 图3是本发明实施例1的金属耗能片示意图。
[0020] 图4是本发明实施例1的L型连接支座示意图。
[0021] 图5是本发明实施例1的一体型防屈曲连接双功能支座示意图。
[0022] 图6是本发明实施例1的可更换型螺母紧固板示意图。
[0023] 图7是本发明实施例1的垫板示意图。
[0024] 图8是本发明实施例1的连接预埋件示意图。
[0025] 图9是本发明实施例2的结构剖面图。
[0026] 图10是本发明实施例2的防屈曲隔板示意图。
[0027] 图11是本发明实施例2的隔板示意图。
[0028] 图12是本发明实施例3的结构示意图。
[0029] 图中，金属耗能片1，L型连接支座2，一体型防屈曲连接双功能支座3，可更换型螺母紧固板4，螺纹孔5，预压紧固螺栓6，摩擦型高强连接螺栓7，垫板8，承压型螺栓9，连接预埋件10，横向加劲肋11，纵向加劲肋12，弯剪分离控制型装配式金属阻尼器线型13，厚度削弱的光滑截面14，小坡度边缘15，柔性填充材料16，预埋锚固钢筋17。(五)具体实施方式
[0030] 实施例1
[0031] 图1是本实施例的结构示意图。本实施例是由金属耗能片1，L型连接支座2，一体型防屈曲连接双功能支座3，可更换型螺母紧固板4，螺纹孔5，预压紧固螺栓6，摩擦型高强连接螺栓7，垫板8，承压型螺栓9，连接预埋件10，横向加劲肋11，纵向加劲肋12，弯剪分离控制型装配式金属阻尼器线型13，厚度削弱的光滑截面14，小坡度边缘15，柔性填充材料16，预埋锚固钢筋17构成。组装时，金属耗能片1、垫板8、一体型防屈曲连接双功能支座3根据螺栓孔位置进行
定位组装，利用预压紧固螺栓6进行固定。将金属耗能片1两端与L型连接支座2和一体型防屈曲连接双功能支座3用摩擦型高强连接螺栓7相连，安装时利用可更换型螺母紧固板4将螺母固定，便于快速安装螺栓，可更换型螺母紧固板4可反复多次使用。将L型连接支座2和一体型防屈曲连接双功能支座3分别与两个连接预埋件10通过承压型螺栓9连接。连接预埋件10具有足够多的预埋锚固钢筋17，使其与混凝土牢固连接。组装完毕后，在阻尼器与楼板和连梁缝隙之间注入柔性填充材料16，比如发泡剂，用于保护阻尼器免遭锈蚀。
[0032] 图2是本实施例的结构剖面图，金属耗能片1的边缘弧线两侧开螺栓孔，利用预压紧固螺栓6对一体型防屈曲连接双功能支座3提供预紧力，防止金属耗能片1在剪切方向工作时的面外变形，同时利用大于金属耗能片1厚度的垫板8将一体型防屈曲连接双功能支座3隔开，提供金属耗能片1的工作空间。
[0033] 图3是本实施例的金属耗能片1示意图，两端开螺栓孔，螺栓锚固位置表面进行防滑处理，耗能段采用弯剪分离控制型装配式金属阻尼器线型13。
[0034] 图4是L型连接支座2示意图，在与金属耗能片1
接触表面进行防滑处理。
[0035] 图5是本实施例的一体型防屈曲连接双功能支座3示意图，两侧边缘根据弯剪分离控制型装配式金属阻尼器线型13设置相应位置的紧固螺栓孔，开孔位置应充分考虑金属耗能片1受往复荷载后的形状变化，使其不影响金属耗能片1的工作，一体型防屈曲连接双功能支座3与金属耗能片1的耗能段接触的表面应设置厚度削弱的光滑截面14，防止其与金属耗能片1之间的摩擦，在该一体型防屈曲连接双功能支座3靠近L型连接支座2的附近缩短相应距离，并在上下两侧边缘开设小坡度边缘15，防止实际地
震中一体型防屈曲连接双功能支座3与L型连接支座2的接触，该一体型防屈曲连接双功能支座3既提供了金属耗能片1的连接功能又起到了对金属耗能片1在剪切工作时的防屈曲功能，实现一种装置两种用途。
[0036] 图6是本实施例的可更换型螺母紧固板4示意图，开孔形状略大于响应螺母尺寸，在安装时起到固定螺母作用，安装完毕后可拆除并继续对其他阻尼器使用。
[0037] 图7是本实施例的垫板8示意图，厚度应大于金属耗能片1。
[0038] 图8是本实施例的连接预埋件10示意图，表面开设两列螺纹孔5，开孔处位置应避开混凝土内钢筋以及型钢，设置预埋锚固钢筋17使其与混凝土牢固连接，其表面进行防滑处理。
[0039] 实施例2
[0040] 图9是本实施例的结构剖面图。将两
块金属耗能片1并联，防屈曲隔板18与隔板19将两块金属耗能片1隔开，防屈曲隔板18与一体型防屈曲连接双功能支座3之间在预压紧固螺栓6处设置垫板8，使阻尼器工作时每块耗能片之间互不影响，其余构造同实施例一。
[0041] 图10是本实施例的防屈曲隔板18示意图，开设相应螺栓孔，通过摩擦型高强连接螺栓7与两个L型连接支座2连接，其与金属耗能片1的耗能段接触表面设置厚度削弱的光滑截面14，防止其与耗能片之间的摩擦，设置小坡度边缘15，防止地震中其与隔板19的接触。
[0042] 图11是本实施例的隔板19，开设相应螺栓孔，通过摩擦型高强连接螺栓7与两个一体型防屈曲连接双功能支座3连接。
[0043] 实施例3
[0044] 图12是本实施例的结构示意图。将阻尼器放置在框架结构的层间，利用地震时层间的位移驱动阻尼器工作并进行耗能，阻尼器上端与上层的框架梁相连，下端与混凝土连接支墩相连，混凝土连接支墩具有足够的承载力和初始刚度，避免在阻尼器屈服之前退出工作。阻尼器可在连接支墩上并行放置。其他构造与实施例1相同。
