一种剪切-摩擦耦合耗能阻尼器的制作方法

1.本发明涉及耗能阻尼器技术领域，尤其涉及一种剪切-摩擦耦合耗能阻尼器。


背景技术：

2.自古以来地震严重影响人类的生存和发展，地震发生的时间、地点、强度都具有极大的随机性和不可预见性，人们不能阻止地震的发生，只能凭借自身的技术手段预防地震，减小由其带来的各种损失。按照加强结构本身的强度、刚度、延性等传统抗震方法抵御地震作用，这样不仅会直接增加建造费用，而且在强震作用下，结构发生破坏也不易修复。在结构中布置减震装置(如阻尼器、隔震垫)，通过摩擦、弯曲、弹塑性滞回变形等耗能方式合理有效地抗震，由结构和布置的减震装置共同承受地震作用，使减震装置先于结构耗散地震输入的能量，如果地震能量过大，先于结构破坏，从而减少了主体结构的损伤，达到减震的目的。
3.阻尼器主要有金属阻尼器、摩擦阻尼器等，均能为结构提供耗能能力，耗能地震能量。多位学者的研究结果均表明设置金属阻尼器能够改善建筑结构耗能能力。但是，在金属阻尼器失效后，结构的耗能能力也将立即退化。金属阻尼器，如屈曲约束类阻尼器和钢槽阻尼器，能够提高主体结构刚度，但在耗能元件破坏后，金属阻尼器也将完全失效，无法继续耗散地震能量，即只有单一的耗能来源。常规摩擦阻尼器具有构型简单、耗能能力强、造价低等优点，但因其滑动摩擦力保持不变，无法兼顾小震和大震的耗能需求，同时无二次刚度的摩擦阻尼器，无法提高主体结构刚度，易导致结构发生薄弱层破坏。
4.现有发明专利cn201910374319.3金属剪切摩擦复合消能器，虽然解决了现有摩擦消能器及金属阻尼器耗能单一的问题，但是其在金属阻尼器破坏后，无法继续提供摩擦耗能。


技术实现要素：

5.为解决现有发明的阻尼器耗能单一、无二次刚度的问题，本发明的目的在于提供一种剪切-摩擦耦合耗能阻尼器，其具有通过弯剪、摩擦的两种耗能方式，同时兼顾小震和大震的耗能需求，提供二次刚度。
6.本发明采用的技术方案是：提供一种剪切-摩擦耦合耗能阻尼器，包括：
7.位于中间层的开槽主板、连接板；
8.位于次外层的摩擦板、第一钢垫板；
9.位于最外层的外盖钢板；
10.所述开槽主板从中间向两边依次设置有沿受力方向的长圆孔、垂直于受力方向的钢肋、安装孔；
11.所述摩擦板位于所述长圆孔的两侧，且所述摩擦板对应于所述长圆孔处设置有第二圆孔；所述第一钢垫板位于所述安装孔的两侧，所述第一钢垫板对应于所述安装孔的位置设置有第三圆孔；所述连接板上设置有第五圆孔；
12.所述外盖钢板对应于所述第二圆孔的位置设置有中部圆孔，外盖钢板对应于所述第五圆孔的位置设置有第一圆孔，所述外盖钢板对应于所述第三圆孔的位置设置有端部圆孔；
13.螺栓将对应的孔安装固定形成整体；当受到外力作用时，所述开槽主板将相对于所述摩擦板滑动，产生摩擦耗能，同时钢肋将发生弯剪变形，产生弯剪耗能。
14.优选地，所述连接板的厚度等于两外盖钢板之间的间隙。
15.优选地，还包括第二钢垫板，所述第二钢垫板位于所述连接板的两侧，所述第二钢垫板对应于所述第五圆孔的位置设置有第四圆孔。
16.优选地，所述外盖钢板采用q235级钢材制成。
17.优选地，所述摩擦板的材料为黄铜、碳纤维或nao材料。
18.优选地，所述安装孔为圆孔，其孔径等于螺栓直径。
19.优选地，所述安装孔为腰孔，所述腰孔的长度方向与长圆孔的长度方向一致。
20.优选地，连接所述外盖钢板、摩擦板、开槽主板的螺栓采用高强螺栓；连接所述外盖钢板、连接板的螺栓采用高强螺栓；连接所述外盖钢板、第一钢垫板、开槽主板的螺栓采用普通螺栓。
21.优选地，所述高强螺栓和普通螺栓均采用半螺纹螺栓，在各孔壁厚度范围内没有螺纹，防止螺纹接触孔壁压屈。
22.优选地，在所述高强螺栓处设置碟形垫片或弹簧垫片。
23.本发明的有益效果是：
24.(1)本发明一种剪切-摩擦耦合耗能阻尼器将剪切耗能和摩擦耗能相互结合，解决了传统摩擦阻尼器摩擦力单一，无法兼顾大小震耗能需求的问题。
25.(2)本发明一种剪切-摩擦耦合耗能阻尼器将剪切耗能和摩擦耗能相互结合，在金属剪切耗能失效后，能够继续提供摩擦耗能，提高了结构整体的安全冗余度。
26.(3)本发明一种剪切-摩擦耦合耗能阻尼器中各板件及螺栓均可快速更换，便于震后快速修复，实现建筑功能的快速恢复。
附图说明
27.图1为本发明公开的剪切-摩擦耦合耗能阻尼器的结构示意图。
28.图2为本发明公开的剪切-摩擦耦合耗能阻尼器的爆炸图。
29.图3为本发明公开的开槽主板的结构示意图。
30.图4为本发明公开的另一开槽主板的结构示意图。
31.图5为本发明公开的摩擦板的结构示意图。
32.图6为本发明公开的第一钢垫板的结构示意图。
33.图7为本发明公开的连接板的结构示意图。
34.图8为本发明公开的第二钢垫板的结构示意图。
35.图9为本发明公开的外盖钢板的结构示意图。
36.附图标记：1、外盖钢板；101、端部圆孔；102、中部圆孔；103、第一圆孔；2、摩擦板；201、第二圆孔；3、开槽主板；301、长圆孔；302、钢肋；303、安装孔；4、第一钢垫板；401、第三圆孔；5、第二钢垫板；501、第四圆孔；6、连接板；601、第五圆孔；7、第一高强螺栓；8、第二高
强螺栓；9、普通螺栓。
具体实施方式
37.为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步详细描述，但本发明的实施方式不限于此。
38.实施例1：
39.参见图1-2，本实施例公开一种剪切-摩擦耦合耗能阻尼器，包括外盖钢板1、摩擦板2、开槽主板3、第一钢垫板4、连接板6、第一高强螺栓7、第二高强螺栓8以及普通螺栓9。
40.各结构位置关系如下：开槽主板3、连接板6位于中间层，摩擦板2、第一钢垫板4位于次外层，外盖钢板1位于最外层，形成一个五层的结构。
41.参见图3-4，所述开槽主板3从中间向两边依次设置有沿受力方向的长圆孔301、垂直于受力方向的钢肋302、安装孔303。具体的，安装孔303可以有两种形式，第一种形式是：安装孔303为圆孔，其孔径等于螺栓直径，当受到外力作用时，第一钢垫板4与开槽主板3不发生相对摩擦，作用力直接作用于钢肋。第二种形式是：安装孔303为腰孔，所述腰孔的长度方向与长圆孔301的长度方向一致。开槽主板3和第一钢垫板4先发生相对摩擦耗能，当位移达到临界值使得普通螺栓接触腰孔内部的孔壁时，钢肋302产生屈服，以实现弯剪耗能滞后的效果。开槽主板3采用延性较好的低碳钢材，其强度根据实际承载力需求确定。
42.参见图5，所述摩擦板2位于所述长圆孔301的两侧，且所述摩擦板2对应于所述长圆孔301处设置有第二圆孔201。优选的，所述摩擦板2的材料为黄铜、碳纤维或nao材料。
43.参见图6，本实施例共四块第一钢垫板4，所述第一钢垫板4位于所述安装孔303的两侧，所述第一钢垫板4对应于所述安装孔303的位置设置有第三圆孔401。
44.参见图7，所述连接板6上设置有第五圆孔601，具体的，连接板6的厚度等于两块外盖钢板1之间的间距。在另一些实施例中，本发明的阻尼器还包括第二钢垫板5，所述第二钢垫板5上设置有与第五圆孔601对应的第四圆孔501，第二钢垫板5和连接板4的厚度之和等于两块外盖钢板1之间的间距。连接板6的孔壁承压承载力大于理论计算的摩擦力和钢肋302屈服力之和。
45.参见图9，所述外盖钢板1对应于所述第二圆孔201的位置设置有中部圆孔102，外盖钢板1对应于所述第五圆孔601的位置设置有第一圆孔103，所述外盖钢板1对应于所述第三圆孔401的位置设置有端部圆孔101。优选的，所述外盖钢板1采用q235级钢材制成。
46.本发明的阻尼器安装方式如下：螺栓将上述对应的孔安装固定形成整体。具体的，本实施例采用两颗第一高强螺栓7依次穿过一侧的外盖钢板1上的中部圆孔、一侧摩擦板2上的第二圆孔201、开槽主板3上的长圆孔301、另一侧摩擦板2上的第二圆孔201、另一侧的外盖钢板1上的中部圆孔。采用一颗第二高强螺栓8依次穿过一侧的外盖钢板1上的第一圆孔103、一侧第二钢垫板5上的第四圆孔501、连接板6上的第五圆孔、另一侧第二钢垫板5上的第四圆孔501、另一侧的外盖钢板1上的第一圆孔103。六颗普通螺栓9依次穿过一侧的外盖钢板1上的端部圆孔101、一侧第一钢垫板4上的第三圆孔401、开槽主板3上的安装孔303、另一侧第一钢垫板4上的第三圆孔401、另一侧的外盖钢板1上的端部圆孔101。优选的，所述第一高强螺栓7、第二高强螺栓8和普通螺栓9均采用半螺纹螺栓，在各孔壁厚度范围内没有螺纹，防止螺纹接触孔壁压屈，并且，在第一高强螺栓7和第二高强螺栓8处设置碟形垫片或
弹簧垫片。
47.本发明的阻尼器，当受到外力作用时，所述开槽主板1将相对于所述摩擦板2滑动，产生摩擦耗能，同时钢肋302将发生弯剪变形，产生弯剪耗能，提高了结构整体的安全冗余度，可兼顾大小震耗能需求。
48.需要注意的是，本发明中，外盖钢板1、摩擦板2、开槽主板3、第一钢垫板4，第二钢垫板5，连接板6的开孔位置及尺寸需要满足《钢结构设计标准》中对栓孔距、边距和端距容许值的规定。开孔位置及尺寸满足《钢结构设计标准》，可以防止板件发生剪切破坏导致的阻尼器提前失效。
49.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。