本發(fā)明屬于土木工程抗震與減震領(lǐng)域，尤其涉及結(jié)構(gòu)減震控制系統(tǒng)中的金屬耗能阻尼器，具體是一種可以用于剪力墻墻角、柱腳的分階段屈服型軟鋼阻尼器。

背景技術(shù)：

金屬耗能阻尼器是利用金屬不同形式的塑性滯回變形來消耗能量。由于金屬在進(jìn)入塑性狀態(tài)后具有良好的滯回特性，并在彈塑性滯回變形過程中吸收大量能量，因而被用來制造不同類型和構(gòu)造的耗能減震器。從受力形式上可分為軸向屈服型、剪切屈服型、彎曲屈服型和扭轉(zhuǎn)屈服型阻尼器。已形成產(chǎn)品的代表性：X型和三角形耗能器、扭轉(zhuǎn)梁耗能器、彎曲梁耗能器、U型鋼板耗能器、鋼棒耗能器、圓環(huán)耗能器、雙圓環(huán)耗能器、加勁圓環(huán)耗能器等。相比于其粘彈型、摩擦型、致滯液體型等其他類型阻尼器，金屬阻尼器易加工、滯回性能穩(wěn)定、易于更換、造價(jià)及維護(hù)費(fèi)用低廉，因此廣泛應(yīng)用于工程結(jié)構(gòu)的抗震加固和修復(fù)領(lǐng)域。

目前已知的金屬耗能阻尼器大多結(jié)構(gòu)形狀單一，地震力較小、未達(dá)到阻尼器屈服應(yīng)力時(shí)，阻尼器雖有位移，卻仍在彈性狀態(tài)下，地震能量由主體結(jié)構(gòu)耗散，造成結(jié)構(gòu)損傷，阻尼器未起到應(yīng)有作用。大震下，所受應(yīng)力略大于屈服應(yīng)力時(shí)便整體進(jìn)入塑性耗能狀態(tài)，震害后須全部更換，經(jīng)濟(jì)性較差。而地震一般伴隨著主震、余震或群震的地震序列，而余震大多緊隨主震之后不久發(fā)生，且余震震級(jí)往往較大，延續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，故研發(fā)新型分階段耗能阻尼器成為當(dāng)務(wù)之急。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供分階段屈服型軟鋼阻尼器，該阻尼器能夠分階段消能減震，克服了傳統(tǒng)阻尼器減震水準(zhǔn)單一的缺點(diǎn)。

分階段屈服型軟鋼阻尼器，包括若干個(gè)內(nèi)層弧形軟鋼耗能鋼片和若干個(gè)外層弧形軟鋼耗能鋼片，內(nèi)層弧形軟鋼耗能鋼片的上下兩端分別連接在內(nèi)部鋼片上連接板和內(nèi)部鋼片下連接板上，外層弧形軟鋼耗能鋼片的上下兩端分別連接在外部鋼片上連接板和外部鋼片下連接板上；

內(nèi)層弧形軟鋼耗能鋼片、內(nèi)部鋼片上連接板和內(nèi)部鋼片下連接板連接為整體并設(shè)置在由外層弧形軟鋼耗能鋼片、外部鋼片上連接板和外部鋼片下連接板所圍成的腔體內(nèi)；

外部鋼片上連接板的下部與內(nèi)部鋼片上連接板的上部之間，以及外部鋼片下連接板的上部與內(nèi)部鋼片下連接板的下部之間均設(shè)有用于傳力的彈簧；

外部鋼片上連接板、外部鋼片下連接板、內(nèi)部鋼片上連接板、內(nèi)部鋼片下連接板和彈簧同軸設(shè)置；內(nèi)層弧形軟鋼耗能鋼片和外層弧形軟鋼耗能鋼片的頂部向外設(shè)置；

內(nèi)層弧形軟鋼耗能鋼片和外層弧形軟鋼耗能鋼片分別沿內(nèi)部鋼片上連接板和外部鋼片上連接板的周向設(shè)置。

所述外部鋼片上連接板的上部和外部鋼片下連接板的下部分別連接有上底座和下底座，并且通過鍵槽和卡件結(jié)構(gòu)可拆卸連接。

所述鍵槽和卡件結(jié)構(gòu)為包括卡件和與卡件相適配的卡槽，外部鋼片上連接板的上部和外部鋼片下連接板的下部均設(shè)置有卡件，上底座的下部和下底座的上部均設(shè)置有卡槽，卡槽橫穿上底座或下底座。

所述上底座與外部鋼片上連接板以及下底座與外部鋼片下連接板之間的鍵槽和卡件結(jié)構(gòu)處設(shè)有橫穿鍵槽和卡件結(jié)構(gòu)的插銷，插銷用于分別對(duì)上底座與外部鋼片上連接板以及下底座與外部鋼片下連接板之間的限位固定。

所述外部鋼片上連接板、外部鋼片下連接板、內(nèi)部鋼片上連接板和內(nèi)部鋼片下連接板均為一端直徑大，另一端直徑較小的階梯圓柱形結(jié)構(gòu)，外層弧形軟鋼耗能鋼片的兩端分別與外部鋼片上連接板和外部鋼片下連接板上的小徑段連接并與大徑段的端面相抵，內(nèi)層弧形軟鋼耗能鋼片的兩端分別與內(nèi)部鋼片上連接板和內(nèi)部鋼片下連接板上的小徑段連接并與大徑段的端面相抵。

所述外部鋼片上連接板的下部的中心位置和外部鋼片下連接板上部的中心位置均開設(shè)有用于容納彈簧端部的沉槽。

所述的外層弧形軟鋼耗能鋼片、外部鋼片上連接板和外部鋼片下連接板為焊接的一體結(jié)構(gòu)，內(nèi)層弧形軟鋼耗能鋼片、內(nèi)部鋼片上連接板和內(nèi)部鋼片下連接板焊接的一體結(jié)構(gòu)，外部鋼片上連接板的下部和內(nèi)部鋼片上連接板的上部分別與彈簧兩端焊接，外部鋼片下連接板的上部和內(nèi)部鋼片下連接板的下部分別與彈簧兩端焊接。

本發(fā)明具有如下有益效果：

本發(fā)明的內(nèi)層弧形軟鋼耗能鋼片的上下兩端分別連接在內(nèi)部鋼片上連接板和內(nèi)部鋼片下連接板上，外層弧形軟鋼耗能鋼片的上下兩端分別連接在外部鋼片上連接板和外部鋼片下連接板上，內(nèi)層弧形軟鋼耗能鋼片、內(nèi)部鋼片上連接板和內(nèi)部鋼片下連接板連接為整體并設(shè)置在由外層弧形軟鋼耗能鋼片、外部鋼片上連接板和外部鋼片下連接板所圍成的腔體內(nèi)，形成本發(fā)明的分階段屈服型軟鋼阻尼器的內(nèi)外兩層弧形軟鋼耗能鋼片的設(shè)計(jì)；

通過在外部鋼片上連接板的下部與內(nèi)部鋼片上連接板的上部之間，以及外部鋼片下連接板的上部與內(nèi)部鋼片下連接板的下部之間均設(shè)置用于傳力的彈簧，使得內(nèi)外兩層弧形軟鋼耗能鋼片能夠通過上下兩個(gè)彈簧進(jìn)行傳力，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了阻尼器的分階段消能減震的目標(biāo)，克服了傳統(tǒng)阻尼器減震水準(zhǔn)單一的缺點(diǎn)；

通過調(diào)整內(nèi)層弧形軟鋼耗能鋼片以及外層弧形軟鋼耗能鋼片的數(shù)量、寬度以及厚度能夠制造出不同初始剛度和耗能能力的阻尼器。

進(jìn)一步的，本發(fā)明在外部鋼片上連接板的上部和外部鋼片下連接板的下部分別通過鍵槽和卡件結(jié)構(gòu)可拆卸連接上底座和下底座，便于在震后重新更換阻尼器，在震后，將外層弧形軟鋼耗能鋼片、外部鋼片上連接板、外部鋼片下連接板、內(nèi)層弧形軟鋼耗能鋼片、內(nèi)部鋼片上連接板、內(nèi)部鋼片下連接板和彈簧作為整體結(jié)構(gòu)一起從上底座與下底座之間拆除，將上底座與下底座保留在原來的安裝處，只需要將新的上述整體結(jié)構(gòu)安裝在上底座與下底座之間即可，因此，本發(fā)明的阻尼器易安裝更換、對(duì)建筑功能和外觀影響較小。

進(jìn)一步的，本發(fā)明在上底座與外部鋼片上連接板以及下底座與外部鋼片下連接板之間的鍵槽和卡件結(jié)構(gòu)處設(shè)置橫穿鍵槽和卡件結(jié)構(gòu)的插銷，插銷能夠用來分別對(duì)上底座與外部鋼片上連接板以及下底座與外部鋼片下連接板之間的限位固定，實(shí)現(xiàn)對(duì)阻尼器的固定安裝。

進(jìn)一步的，本發(fā)明的阻尼器的外部鋼片上連接板、外部鋼片下連接板、內(nèi)部鋼片上連接板和內(nèi)部鋼片下連接板均為一端直徑大，另一端直徑較小的階梯圓柱形結(jié)構(gòu)，外層弧形軟鋼耗能鋼片的兩端分別與外部鋼片上連接板和外部鋼片下連接板上的小徑段連接并與大徑段的端面相抵，內(nèi)層弧形軟鋼耗能鋼片的兩端分別與內(nèi)部鋼片上連接板和內(nèi)部鋼片下連接板上的小徑段連接并與大徑段的端面相抵，由于本發(fā)明的阻尼器是用來承受壓力的，因此將上、下連接板設(shè)置為階梯圓柱形結(jié)構(gòu)，使得鋼片的端部與上、下連接板連接可靠，而且在受力過程中不易造成連接失效，使得本發(fā)明的阻尼器結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，耐久性好。

進(jìn)一步的，本發(fā)明的阻尼器在外部鋼片上連接板的下部的中心位置和外部鋼片下連接板上部的中心位置均開設(shè)有用于容納彈簧端部的沉槽，通過開設(shè)沉槽既能夠保證彈簧穩(wěn)定的安裝，還能夠保證外部鋼片上連接板、外部鋼片下連接板、內(nèi)部鋼片上連接板、內(nèi)部鋼片下連接板和彈簧之間的同軸度，進(jìn)而保證了彈簧的傳力效果。

在剪力墻墻角、柱腳等易破壞的區(qū)域設(shè)置本發(fā)明，引導(dǎo)地震能量集中于本發(fā)明的阻尼器上，可以有效保護(hù)主體結(jié)構(gòu)免遭破壞，震后對(duì)阻尼器進(jìn)行更換，從而可以快速恢復(fù)結(jié)構(gòu)的功能，可以作為耗能減震構(gòu)件解決建筑結(jié)構(gòu)在地震作用下的安全性問題，具有構(gòu)造簡(jiǎn)單，耐久性好、易安裝更換、對(duì)建筑功能和外觀影響較小的特點(diǎn)。

【附圖說明】

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的第一剖面圖；

圖3為本發(fā)明的第二剖面圖；

圖4為本發(fā)明的主視圖；

圖5為本發(fā)明的側(cè)視圖；

圖6為本發(fā)明的俯視圖；

圖7本發(fā)明在第一種情況中的使用時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為本發(fā)明在另一種情況中的使用時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，1-上底座，1-1-下底座，1-2-鍵槽，2-插銷，3-外部鋼片上連接板，3-1-卡件，3-2-外部鋼片下連接板，3-3-沉槽，4-彈簧，5-內(nèi)部鋼片上連接板，5-1-內(nèi)部鋼片下連接板，6為外層弧形軟鋼耗能鋼片，7為內(nèi)層弧形軟鋼耗能鋼片，8-剪力墻，9-阻尼器。

【具體實(shí)施方式】

下面結(jié)合附圖來對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。

如圖1至圖6所示，本發(fā)明的分階段屈服型軟鋼阻尼器，包括若干個(gè)內(nèi)層弧形軟鋼耗能鋼片7和若干個(gè)外層弧形軟鋼耗能鋼片6，內(nèi)層弧形軟鋼耗能鋼片7的上下兩端分別連接在內(nèi)部鋼片上連接板5和內(nèi)部鋼片下連接板5-1上，外層弧形軟鋼耗能鋼片6的上下兩端分別連接在外部鋼片上連接板3和外部鋼片下連接板3-2上；

內(nèi)層弧形軟鋼耗能鋼片7、內(nèi)部鋼片上連接板5和內(nèi)部鋼片下連接板5-1連接為整體并設(shè)置在由外層弧形軟鋼耗能鋼片6、外部鋼片上連接板3和外部鋼片下連接板3-2所圍成的腔體內(nèi)；

外部鋼片上連接板3的下部與內(nèi)部鋼片上連接板5的上部之間，以及外部鋼片下連接板3-2的上部與內(nèi)部鋼片下連接板5-1的下部之間均設(shè)有用于傳力的彈簧4；

外部鋼片上連接板3、外部鋼片下連接板3-2、內(nèi)部鋼片上連接板5、內(nèi)部鋼片下連接板5-1和彈簧4同軸設(shè)置；內(nèi)層弧形軟鋼耗能鋼片7和外層弧形軟鋼耗能鋼片6的頂部向外設(shè)置；

內(nèi)層弧形軟鋼耗能鋼片7和外層弧形軟鋼耗能鋼片6分別沿內(nèi)部鋼片上連接板5和外部鋼片上連接板3的周向設(shè)置，在設(shè)置內(nèi)層弧形軟鋼耗能鋼片7和外層弧形軟鋼耗能鋼片6時(shí)，各內(nèi)層弧形軟鋼耗能鋼片7沿周向的間距以及各外層弧形軟鋼耗能鋼片6沿周向的間距需要根據(jù)阻尼器安裝位置的受力情況而定。

如圖2和3所示，外部鋼片上連接板3的下部的中心位置和外部鋼片下連接板3-2上部的中心位置均開設(shè)有用于容納彈簧端部的沉槽3-3，通過開設(shè)沉槽既能夠保證彈簧穩(wěn)定的安裝，還能夠保證外部鋼片上連接板、外部鋼片下連接板、內(nèi)部鋼片上連接板、內(nèi)部鋼片下連接板和彈簧之間的同軸度，進(jìn)而保證了彈簧的傳力效果。

外層弧形軟鋼耗能鋼片6、外部鋼片上連接板3和外部鋼片下連接板3-2為焊接的一體結(jié)構(gòu)，內(nèi)層弧形軟鋼耗能鋼片7、內(nèi)部鋼片上連接板5和內(nèi)部鋼片下連接板5-1焊接的一體結(jié)構(gòu)，外部鋼片上連接板3的下部和內(nèi)部鋼片上連接板5的上部分別與彈簧兩端焊接，外部鋼片下連接板3-2的上部和內(nèi)部鋼片下連接板5-1的下部分別與彈簧兩端焊接。

如圖1-5所示，在外部鋼片上連接板3的上部和外部鋼片下連接板3-2的下部分別連接有上底座1和下底座1-1，并且通過鍵槽和卡件結(jié)構(gòu)可拆卸連接；

該鍵槽和卡件結(jié)構(gòu)為包括卡件3-1和與卡件3-1相適配的卡槽1-2，外部鋼片上連接板3的上部和外部鋼片下連接板3-2的下部均設(shè)置有卡件3-1，上底座1的下部和下底座1-1的上部均設(shè)置有卡槽1-2，卡槽2橫穿上底座1或下底座1-1，上下設(shè)置的卡件之間以及卡槽之間均相互平行；

在上底座1與外部鋼片上連接板3以及下底座1-1與外部鋼片下連接板3-2之間的鍵槽和卡件結(jié)構(gòu)處設(shè)有橫穿鍵槽和卡件結(jié)構(gòu)的插銷2，插銷2橫穿卡槽以及卡件，能夠分別對(duì)上底座1與外部鋼片上連接板3以及下底座1-1與外部鋼片下連接板3-2之間進(jìn)行限位固定。

如圖1-5所示，外部鋼片上連接板3、外部鋼片下連接板3-2、內(nèi)部鋼片上連接板5和內(nèi)部鋼片下連接板5-1均為一端直徑大，另一端直徑較小的階梯圓柱形結(jié)構(gòu)，外層弧形軟鋼耗能鋼片6的兩端分別與外部鋼片上連接板3和外部鋼片下連接板3-2上的小徑段連接并與大徑段的端面相抵，內(nèi)層弧形軟鋼耗能鋼片7的兩端分別與內(nèi)部鋼片上連接板5和內(nèi)部鋼片下連接板5-1上的小徑段連接并與大徑段的端面相抵。

如圖7和圖8所示，通過在剪力墻墻角、柱腳等易破壞的區(qū)域設(shè)置本發(fā)明的阻尼器9，引導(dǎo)地震能量集中于本發(fā)明的阻尼器，可以有效保護(hù)主體結(jié)構(gòu)免遭破壞，震后對(duì)更換部件進(jìn)行更換，從而可以快速恢復(fù)結(jié)構(gòu)的功能，可以作為耗能減震構(gòu)件解決建筑結(jié)構(gòu)在地震作用下的安全性問題。

本發(fā)明采用內(nèi)外兩層弧形軟鋼耗能鋼片的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了阻尼器分階段消能減震的目標(biāo)，并具有構(gòu)造簡(jiǎn)單，耐久性好、易安裝更換、對(duì)建筑功能和外觀影響較小的特點(diǎn)。