一种金属阻尼器及其设计方法

摘要

一种金属阻尼器及其设计方法属于土木工程结构减震技术领域。该阻尼器由上盖板、下盖板以及核心金属耗能元件组成；所述核心金属耗能元件为一块连续的U形开槽金属板，由一段圆弧段和两段平直段组成；开槽金属板的圆弧段和部分平直段上的沿宽度方向等间距开设若干连续槽。设计时，首先依照建筑需要确定阻尼器高度，其次根据面内恢复力公式和面外恢复力公式得出钢板厚度、平直段长度、阻尼器宽度的数值关系；再根据优化公式调整三个参数的具体数值，使阻尼器不发生预料之外的破坏模式；最后确定阻尼器数量和螺栓尺寸。本发明利用塑性变形能力强的金属材料实现耗能，利用弯曲变形实现纵向较大变形，并提供较大的侧向变形能力和抗疲劳性能。

主权项

一种金属阻尼器的设计方法，该金属阻尼器由固定在建筑结构上的上盖板、下盖板以及核心金属耗能元件组成；所述核心金属耗能元件为一块连续的U形开槽金属板，由一段圆弧段和两段平直段组成；开槽金属板的圆弧段和部分平直段上的沿宽度方向等间距开设若干连续槽；开槽金属板平直段的未开槽部分设置螺孔，通过螺栓与上下盖板固定连接；上下盖板一端开设通孔与开槽金属板和建筑结构同时固定连接，另一端开设的螺栓孔仅与建筑结构固定连接，其特征在于，包括以下步骤：(a)根据安装空间确定阻尼器高度H；(b)将所需面内恢复力和面外恢复力带入恢复力设计公式，得到开槽金属板的厚度t，开槽金属板的平直段长度l，阻尼器宽度b的两组关系式：面内恢复力公式：$F_u=(f_y+(f_u-f_y)(1-e^{-\mathrm{\lambda t}/H}))\frac{t^{2}b}{2H};$面外恢复力公式：$F=(0.262\frac{t}{b}+0.461)\frac{f_{u}t{b}^{2}D}{D^2/4+{(l+0.5H)}^2};$其中f_y,f_u,λ分别是钢材的屈服强度、极限强度和材料硬化参数，D为最大面外变形量；(c)基于步骤(b)得到的关系式，综合稳定性优化方程得到t、l、b的具体数值，使得阻尼器不发生预料之外的破坏模式，其中R表示开槽金属板的圆弧段部分的半径；(d)根据材料性能、加工水平和设计需求确定阻尼器数量和螺栓尺寸。