模塊化高性能軟鋼鉛芯橡膠消能器制造技術(shù)

模塊化高性能軟鋼鉛芯橡膠消能器涉及一種消能器。目的是為連梁在地震作用下提供阻尼并調(diào)節(jié)連梁承載能力，達到控制連梁在地震作用下承擔(dān)的內(nèi)力作用和破壞模式，進而調(diào)節(jié)整個結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分配和損傷分布。本實用新型專利技術(shù)包括兩個固定板，鉛芯橡膠支座，及布置于鉛芯橡膠支座兩側(cè)的消能組件；消能組件由多個軟鋼片構(gòu)成，多個軟鋼片通過L型夾板固定在固定板上，鉛芯橡膠支座的也固定在固定板上。本實用新型專利技術(shù)用軟鋼與鉛作為主要耗能材料，提高了消能器的耗能能力和效率。消能器通過新型的構(gòu)造方式避免了消能器在彎矩作用下邊緣消能片的過早破壞。采用鉛芯橡膠支座避免了阻尼器在軸壓力過大時軟鋼屈曲失穩(wěn)而降低承載能力，在地震作用下更有效地傳遞連梁軸力。

The modular high performance steel lead rubber damper

The modular high performance steel lead rubber damper relates to a damper. The purpose is to provide the beams under earthquake damping and bearing capacity of regulating coupling beams, internal forces and failure mode to control the beam bear under earthquake, and then adjust the internal force distribution and the damage distribution of the whole structure. The utility model comprises two fixed plate, lead rubber bearing, and arranged in the lead rubber bearings on both sides of the energy dissipation component; energy dissipation component is composed of a plurality of mild steel sheet, a plurality of mild steel sheet is fixed on the fixed plate through L splint, lead rubber bearing is fixed on the fixed plate. The utility model is made of mild steel and lead as the main energy consumption of materials, improve the damper energy dissipation capacity and efficiency. The energy dissipation device avoids the premature damage of the energy dissipation plate under the action of bending moment through the new structure. The lead rubber bearing to avoid excessive pressure in mild steel damper shaft when buckling instability and reduce the bearing capacity, axial force transfer more effectively even under earthquake.

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
模塊化高性能軟鋼鉛芯橡膠消能器
本技術(shù)涉及一種安裝在連梁中部的消能器，具體涉及一種模塊化高性能軟鋼鉛芯橡膠消能器。
技術(shù)介紹
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(shè)計思想已經(jīng)應(yīng)用于新建的工程項目中。同時，震后可快速恢復(fù)功能結(jié)構(gòu)體系，即震后土木工程結(jié)構(gòu)不需修復(fù)或僅需稍加修復(fù)即可恢復(fù)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(yīng)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(shè)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(fù)功能，可更換的消能連梁在剪力墻結(jié)構(gòu)體系中的應(yīng)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(yīng)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(yīng)和損傷程度。消能連梁中的消能器主要包括位移相關(guān)型和速度相關(guān)型兩類，而位移相關(guān)型消能器應(yīng)用較多。其中，位移消能器主要利用低屈服點金屬在大變形下屈服耗能以及金屬界面之間摩擦耗能等原理?，F(xiàn)有的連梁中的消能器通常只采用軟鋼這一材料，并且耗能原理單一。本專利提出一種安裝在連梁中部的新型消能器，采用軟鋼與鉛作為主要耗能材料，進一步提高了消能器的耗能能力和效率。該消能器中包括多組消能組件，可以增大截面慣性矩和抗彎剛度，通過新型的構(gòu)造方式可以避免消能器在彎矩作用下邊緣消能片的過早破壞。該消能器中部采用鉛芯橡膠支座，軸向抗壓剛度和強度很大，與以往單純的軟鋼阻尼器相比，避免了阻尼器在軸壓力過大時軟鋼屈曲失穩(wěn)而降低承載能力，因而該新型阻尼器在地震作用下可以更有效地傳遞連梁軸力。
技術(shù)實現(xiàn)思路
在下文中給出了關(guān)于本技術(shù)的簡要概述，以便提供關(guān)于本技術(shù)的某些方面的基本理解。應(yīng)當(dāng)理解，這個概述并不是關(guān)于本技術(shù)的窮舉性概述。它并不是意圖確定本技術(shù)的關(guān)鍵或重要部分，也不是意圖限定本技術(shù)的范圍。其目的僅僅是以簡化的形式給出某些概念，以此作為稍后論述的更詳細描述的前序。鑒于此，本技術(shù)的目的是研發(fā)一種新型消能器，在地震作用下提高連梁的阻尼和耗能能力，同時通過調(diào)整消能器的尺寸參數(shù)來滿足不同部位和尺寸的連梁對于承載能力和變形能力的要求。為達上述目的，本技術(shù)所采取的方案為：模塊化高性能軟鋼鉛芯橡膠消能器，包括兩個固定板，鉛芯橡膠支座，及布置于鉛芯橡膠支座兩側(cè)的消能組件；消能組件由多個軟鋼片構(gòu)成，多個軟鋼片的兩端均通過一對L型夾板固定在固定板上，鉛芯橡膠支座的兩端也固定在固定板上。進一步地：軟鋼片采用低屈服強度鋼材制作而成，所述多個軟鋼片通過一對L型夾板和貫穿其中的螺栓夾緊，并通過螺栓與固定板連接，多個軟鋼片之間緊密貼合。如此設(shè)置，使其在地震作用下內(nèi)力分布更均勻，有利于避免個別軟鋼片因局部應(yīng)力過大造成其率先破壞進而嚴重削弱整個消能組件的承載能力和耗能能力。進一步地：軟鋼片的中部為耗能部分，其上開設(shè)有多個菱形孔，多個菱形孔縱向排列，耗能部分形成連續(xù)的X型鋼片。軟鋼片的耗能段從中部向兩側(cè)的有效寬度線性增大，為了避免軟鋼片中部應(yīng)力集中，中部小范圍保持一定有效寬度不變。進一步地：所述消能組件為多組，多組消能組件分列在鉛芯橡膠支座兩側(cè)。如此設(shè)置，多組消能組件與單組消能組件相比，增大了消能器的截面慣性矩和抗彎剛度，因而避免了連梁中部存在彎矩時邊緣軟鋼片拉、壓應(yīng)力過大而造成的過早破壞。進一步地：所述鉛芯橡膠支座包括鉛芯、內(nèi)層橡膠、疊層橡膠與鋼板組件、外層橡膠、環(huán)形鋼板、抗剪鍵和支座底板；所述鉛芯橡膠支座為圓柱形，多個直徑相同且從上至下交替設(shè)置的鋼板層和橡膠層構(gòu)成了疊層橡膠與鋼板組件，鉛芯貫穿于所有鋼板層和橡膠層，疊層橡膠與鋼板組件的上下兩端各設(shè)置一個環(huán)形鋼板，兩個環(huán)形鋼板均通過螺栓及抗剪鍵與支座底板固定，鉛芯的頂面和底面分別與上下兩個抗剪鍵貼合，疊層橡膠與鋼板組件及環(huán)形鋼板的內(nèi)壁上包裹有內(nèi)層橡膠，疊層橡膠與鋼板組件及環(huán)形鋼板的外壁上包裹有外層橡膠。如此設(shè)置，由于鉛的屈服強度較小，滯回耗能能力好，鉛芯可在小變形情況下提供較大阻尼。與普通鉛芯橡膠隔震支座不同的是，消能器中的支座以鉛芯屈服耗能為主，因而鉛芯直徑相對支座直徑比例較大。疊層橡膠與鋼板部分的主要作用是使鉛芯的屈服變形更均勻，并使鉛芯的變形集中在疊層橡膠對應(yīng)的部位，因而使鉛芯對變形更敏感。由于鉛芯橡膠支座抗壓剛度和強度都很大，與普通的鋼滯變阻尼器相比能夠避免連梁在較大軸壓力作用下受壓失穩(wěn)，因而該新型消能器能更有效地傳遞連梁軸力。進一步地：所述鉛芯橡膠支座內(nèi)部的鉛芯可以為一根或多根。本技術(shù)模塊化高性能軟鋼鉛芯橡膠消能器與現(xiàn)有技術(shù)不同之處在于本技術(shù)取得了如下技術(shù)效果：該模塊化高性能軟鋼鉛芯橡膠消能器采用軟鋼片消能組件與鉛芯橡膠支座組合的方式，彌補了常用連梁阻尼器僅靠軟鋼屈服的單一耗能方式的不足，使消能器在變形時軟鋼與鉛芯同時屈服耗能，因而有效地增加了消能器的耗能效率。該模塊化高性能軟鋼鉛芯橡膠消能器采用多組由多片軟鋼片緊密疊合構(gòu)成的消能組件，解決了常用連梁阻尼器單組鋼片耗能時抗彎剛度較小的問題，并提高了其受壓穩(wěn)定性，軟鋼片之間緊密疊合也使其受力更均勻，避免了消能器承受彎矩時邊緣過早受拉或受壓破壞。該模塊化高性能軟鋼鉛芯橡膠消能器中設(shè)置了鉛芯橡膠支座，與常用連梁阻尼器相比，鉛芯橡膠支座具有較大的軸向受壓剛度和強度，能夠更有效地傳遞連梁軸力，避免了阻尼器在軸壓力過大時軟鋼失穩(wěn)屈曲而降低承載能力，因而該新型阻尼器在地震作用下可以更有效地傳遞連梁軸力。附圖說明圖1為本技術(shù)模塊化高性能軟鋼鉛芯橡膠消能器的立面圖；圖2為本技術(shù)模塊化高性能軟鋼鉛芯橡膠消能器的軸測圖；圖3為本技術(shù)模塊化高性能軟鋼鉛芯橡膠消能器的剖面圖；圖4為本技術(shù)模塊化高性能軟鋼鉛芯橡膠消能器的軟鋼片平面圖；圖5為本技術(shù)模塊化高性能軟鋼鉛芯橡膠消能器的鉛芯橡膠支座軸測圖；圖6為本技術(shù)模塊化高性能軟鋼鉛芯橡膠消能器的鉛芯橡膠支座剖面圖；圖7為本技術(shù)模塊化高性能軟鋼鉛芯橡膠消能器的L型夾板軸測圖。圖中：1-軟鋼片；2-鉛芯橡膠支座；3-L型夾板；4-固定板；5-鉛芯；6-疊層橡膠與鋼板組件；7-抗剪鍵；8-內(nèi)層橡膠；9-外層橡膠；10-螺栓；11-支座底板；12-環(huán)形鋼板；13-加勁肋。具體實施方式為了清楚和簡明起見，在說明書中并未描述實際實施方式的所有特征。然而，應(yīng)該了解，在開發(fā)任何這種實際實施例的過程中必須做出很多特定于實施方式的決定，以便實現(xiàn)開發(fā)人員的具體目標(biāo)，例如，符合與系統(tǒng)及業(yè)務(wù)相關(guān)的那些限制條件，并且這些限制條件可能會隨著實施方式的不同而有所改變。此外，還應(yīng)該了解，雖然開發(fā)工作有可能是非常復(fù)雜和費時的，但對得益于本技術(shù)公開內(nèi)容的本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，這種開發(fā)工作僅僅是例行的任務(wù)。在此，還需要說明的一點是，本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
模塊化高性能軟鋼鉛芯橡膠消能器，其特征在于：包括兩個固定板(4)，鉛芯橡膠支座(2)，及布置于鉛芯橡膠支座兩側(cè)的消能組件；消能組件由多個軟鋼片(1)構(gòu)成，多個軟鋼片(1)的兩端均通過一對L型夾板(3)固定在固定板(4)上，鉛芯橡膠支座(2)的兩端也固定在固定板(4)上。

【技術(shù)特征摘要】
1.模塊化高性能軟鋼鉛芯橡膠消能器，其特征在于：包括兩個固定板(4)，鉛芯橡膠支座(2)，及布置于鉛芯橡膠支座兩側(cè)的消能組件；消能組件由多個軟鋼片(1)構(gòu)成，多個軟鋼片(1)的兩端均通過一對L型夾板(3)固定在固定板(4)上，鉛芯橡膠支座(2)的兩端也固定在固定板(4)上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化高性能軟鋼鉛芯橡膠消能器，其特征在于：軟鋼片為采用低屈服強度鋼材制作而成的鋼片，所述多個軟鋼片通過一對L型夾板(3)和貫穿其中的螺栓夾緊，并通過螺栓與固定板(4)連接，多個軟鋼片之間緊密貼合。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的模塊化高性能軟鋼鉛芯橡膠消能器，其特征在于：軟鋼片的中部為耗能部分，其上開設(shè)有多個菱形孔，多個菱形孔縱向排列，耗能部分形成連續(xù)的X型鋼片。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的模塊化高性能軟鋼鉛芯橡膠消能器，其特征在于...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：戴君武，劉永彬，景銘，
申請(專利權(quán))人：中國地震局工程力學(xué)研究所，
類型：新型
國別省市：黑龍江,23