软钢阻尼器(MSD)
金属屈服是消耗地震输入能量的有效方式之一 ,可以利用金属材料进入弹塑性范围以后良好的滞回性能控制结构的动力反应。金属屈服型耗能器最初由Kelly等人提出,包括扭转梁、弯曲梁和U形钢等形式,由此在地震工程界开创了耗能减振的概念。
软钢阻尼器是一种金属、弹塑性、位移相关型阻尼器。
软钢阻尼器是采用特种软钢为材料制作的一种易屈服、高耗能的结构防震装置,主要利用特种软钢板材屈服后的非弹性特点来消耗地震等外部激励输入结构中的能量,属于位移相关型消能减振装置。使用软钢板材具有屈服点低、坚固耐用且长期使用免维护的优点,抗震性能不受温度影响,是目前各类消能减震装置中具有经济效益的产品。
金属阻尼器是通过金属的弹塑性变形来消耗地震产生的能量。目前已被广泛应用于结构的抗震设计。在设计阻尼器时,将阻尼器的抵抗力设置成低于结构的屈服力以及提高阻尼器自身的塑形变形能力是两个关键的因素。地震能量通常可以通过软钢的往复弯曲、拉伸、压缩和剪切能塑性变形来消耗。
2.软钢常用材料
软钢(Mild Steel)就是低屈服应力钢材(Low Yield Steel),材料屈服点一般在80-150MPa之间,断裂时延伸率达40-60%,软钢具有较好的低周疲劳性能和滞回性能。常用于生产软钢的材料如表1所示:
表1 软钢材料组成化学
材质符号 | 厚度 | 化学成分% | |||||
C | Si | Mn | P | S | N | ||
BLY100 | 6≦t≦50 | ≦0.1 | ≦0.03 | ≦0.2 | ≦0.025 | ≦0.015 | ≦0.006 |
BLY160 | ≦0.05 | ≦0.1 | ≦0.4 | ≦0.025 | ≦0.015 | ≦0.006 | |
BLY225 | ≦0.1 | ≦0.05 | ≦0.5 | ≦0.025 | ≦0.015 | ≦0.006 |
表2 软钢阻尼器常用芯板材料物理特性表
材质符号 | 屈服点(N/mm2) | 抗拉强度(N/mm2) | 伸长率(%) |
BLY100 | 100+20 | 200-300 | ≥50 |
BLY160 | 160+20 | 220-320 | ≥45 |
BLY225 | 225+20 | 300-400 | ≥40 |
3.软钢阻尼器性能参数
作为结构工程界耗能减震系统科研成果之一的软钢阻尼器,近年来在建筑领域得到广泛的应用,诸多工程应用实例表明软钢阻尼器不仅大大提高了结构的抗灾能力,而且与传统的结构设计方法相比,节约了相当比例的建设成本,其应用领域包括:
(1)RC/SRC钢构新建工程;
(2)结构抗震加固补强工程;
(3)民用建筑、商业公共建筑、工业厂房建筑、生命线工程。
①为弹性极限点:F§弹性极限载荷; Δ§弹性极限位移;
②为阻尼器的屈服点,对应屈服力Fy与屈服位移Δy;
③点为阻尼器设计最大工作位移点,对应最大屈服力Fmax与最大屈服位移 Δmax.
安装完毕的软钢阻尼器 1 结构变形,产生位移1
安装完毕的软钢阻尼器2 结构变形,产生位移2
4. 软钢阻尼器产品特点
(1)减震机理明确,减震效果显著;
(2)滞回特性稳定;
(3)低周疲劳特性良好;
(4)不受环境温度影响;
(5)软钢阻尼器外形简洁,构造简单、结构对称、紧凑,安装便捷,安装空间小,震后更换方便;
(6)防火功能耐久性佳;
(7)元件材质消能直接,不借助其他辅助材料;
5.软钢阻尼器安装
(1)预埋件安装
对安装位置及工作面尺寸复核,(若预埋件已安装就位则复核阻尼器安装空间)安装上下连接板,留出符合阻尼器安装的空间。清理工作表面,准备后续施工。
要求:预埋件与安装框架中心线在同一平面内,与柱垂直,与梁平行,不得出现明显的夹角。
(2)阻尼器定位
用葫芦或托举设备将阻尼器吊装就位,保证阻尼器水平垂直后预埋件连接板电焊固定。
(3)完成安装
复核阻尼器位置符合图纸要求后,按焊缝要求和焊接顺序满焊作业(螺栓锚接需专用)
焊接要求:如没有要求,焊缝质量检验均为二级,焊缝要求平整均匀,纹理一致,不得出现咬边,夹渣,虚(漏)焊。
(4)检查验收
安装完毕的阻尼器需经监理或专业探伤等验收合格,做好隐检记录后进入下道工序。
(5)涂装处理
对阻尼器(焊缝)进行防火防锈处理,并根据图纸要求涂装规定面漆。