部分可熔断双阶耗能的芯部耗能结构及轴向钢阻尼器的制作方法

技术特征：
1.一种部分可熔断双阶耗能的芯部耗能结构，用于轴向钢阻尼器，在轴向钢阻尼器受到周期性交替拉伸-压缩塑性变形时起到吸收外部震动能量的作用，其特征在于，所述部分可熔断双阶耗能的芯部耗能结构至少包含一块奥氏体组织钢板和一块铁素体组织钢板，且所述铁素体组织钢板与所述奥氏体组织钢板之间无约束连接，所述奥氏体组织钢板的微观组织结构由亚稳态奥氏体和体积分数不超过15％的热诱发ε马氏体组成，并且亚稳态奥氏体的平均晶粒尺寸不超过400μm，在拉伸或压缩塑性变形时，所述奥氏体组织钢板的亚稳态奥氏体在应变作用下诱发ε马氏体相变且α
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马氏体相变受到抑制；在周期性交替拉伸-压缩塑性变形时，所述奥氏体组织钢板内部发生奥氏体和应变诱发ε马氏体之间可逆相变；所述铁素体组织钢板的微观组织结构主要为铁素体，并且铁素体的平均晶粒尺寸不超过200μm；所述奥氏体组织钢板的屈服强度不小于220mpa、断裂延伸率不小于40％，所述铁素体组织钢板的屈服强度小于180mpa、断裂延伸率不小于30％；所有铁素体组织钢板核心耗能段的横截面面积之和与所有奥氏体组织钢板核心耗能段的横截面面积之和的比值不小于0.4。2.根据权利要求1所述的一种部分可熔断双阶耗能的芯部耗能结构，其特征在于，若所述铁素体组织钢板或奥氏体组织钢板的横截面几何形状沿长度方向保持不变，则所述铁素体组织钢板或奥氏体组织钢板的核心耗能段即为所述铁素体组织钢板或奥氏体组织钢板的全长；若所述铁素体组织钢板或奥氏体组织钢板的横截面几何形状沿长度方向呈现两头宽、中间窄的特征，则所述铁素体组织钢板或奥氏体组织钢板的核心耗能段为所述铁素体组织钢板或奥氏体组织钢板中间窄的部分。3.根据权利要求1所述的一种部分可熔断双阶耗能的芯部耗能结构，其特征在于，所述奥氏体组织钢板的化学成分的质量百分数为：c≤0.15％，20.0％≤mn≤34.0％，3.5％≤si≤6.0％，al≤2.5％，ni≤5.0％，cu≤2.0％，p≤0.03％，s≤0.03％，n≤0.02％，其余为fe和不可避免的杂质元素，其中，al、ni和cu质量百分含量还满足如下关系：ni/cu≥0.25和al 0.4ni 0.25cu≤3.5％。4.根据权利要求1所述的一种部分可熔断双阶耗能的芯部耗能结构，其特征在于，所述铁素体组织钢板的化学成分的质量百分数为：c≤0.1％，mn≤1.0％，si≤0.8％，ti≤0.15％，nb≤0.1％，v≤0.2％，p≤0.03％，s≤0.03％，n≤0.02％，其余为fe和不可避免的杂质元素。5.根据权利要求1所述的一种部分可熔断双阶耗能的芯部耗能结构，其特征在于，所述芯部耗能结构的横截面选择为轴对称几何形状。6.根据权利要求1所述的一种部分可熔断双阶耗能的芯部耗能结构，其特征在于，组成芯部耗能结构的铁素体组织钢板的核心耗能段的长度l0不大于奥氏体组织钢板的核心耗能段的长度l0。7.一种部分可熔断双阶耗能轴向钢阻尼器，其特征在于，包括权利要求1-6中任一项所述部分可熔断双阶耗能的芯部耗能结构和外围约束构件，所述外围约束构件起到对芯部耗能结构侧向位移进行约束、防止芯部耗能结构发生屈曲失稳的作用。8.根据权利要求7所述的一种部分可熔断双阶耗能轴向钢阻尼器，其特征在于，所述外
围约束构件选择为由钢管与内填混凝土组合形成的约束套管，或钢筋混凝土约束套管，或纯钢型结构约束。9.根据权利要求7所述的一种部分可熔断双阶耗能轴向钢阻尼器，其特征在于，所述部分可熔断双阶耗能轴向钢阻尼器的极限允许位移与屈服位移之比不小于18，且极限允许位移不小于所述部分可熔断双阶耗能轴向钢阻尼器长度的1/50；并且，在所述极限允许位移条件下，所述部分可熔断双阶耗能轴向钢阻尼器能够完成至少3周次周期性交替拉伸-压缩塑性变形且承载力衰减小于15％；并且，当所述部分可熔断双阶耗能轴向钢阻尼器的芯部耗能结构发生部分熔断后，在所述部分可熔断双阶耗能轴向钢阻尼器长度的1/60的位移条件下，所述部分可熔断双阶耗能轴向钢阻尼器能够完成至少30周次周期性交替拉伸-压缩塑性变形且承载力衰减小于15％。10.权利要求7所述的一种部分可熔断双阶耗能轴向钢阻尼器，其特征在于，所述部分可熔断双阶耗能轴向钢阻尼器单独使用或者与其它钢支撑连接组合形成轴向耗能支撑，安装在建筑物或构筑物中，与建筑物或构筑物的梁柱主体结构连接形成一个整体，起到耗散外部震动能量的作用。

技术总结
本发明涉及部分可熔断双阶耗能的芯部耗能结构及轴向钢阻尼器，轴向钢阻尼器包括芯部耗能结构和外围约束构件，芯部耗能结构至少包含一块奥氏体组织钢板和一块铁素体组织钢板，且奥氏体组织钢板与铁素体组织钢板之间无约束连接。所述奥氏体组织钢板的微观组织主要为亚稳态奥氏体，铁素体组织钢板的微观组织主要为铁素体；所述奥氏体组织钢板的屈服强度不小于220MPa、延伸率不小于40％，铁素体组织钢板的屈服强度小于180MPa、延伸率不小于30％。本发明轴向钢阻尼器具有屈服位移小、延性和累积塑性变形能力优异、可实现芯部耗能结构部分熔断从而限制阻尼器出力、可与建筑物主体结构同冗余度失效的特征。冗余度失效的特征。冗余度失效的特征。


技术研发人员：杨旗 王敏 丁孙玮 杨凯 涂田刚 洪彦昆 徐斌
受保护的技术使用者：上海材料研究所
技术研发日：2021.12.27
技术公布日：2022/4/5