軟鋼阻尼器(MSD)
金屬屈服是消耗地震輸入能量的有效方式之一 ,可以利用金屬材料進入彈塑性范圍以后良好的滯回性能控制結(jié)構(gòu)的動力反應。金屬屈服型耗能器最初由Kelly等人提出,包括扭轉(zhuǎn)梁、彎曲梁和U形鋼等形式,由此在地震工程界開創(chuàng)了耗能減振的概念。
軟鋼阻尼器是一種金屬、彈塑性、位移相關(guān)型阻尼器。
軟鋼阻尼器是采用特種軟鋼為材料制作的一種易屈服、高耗能的結(jié)構(gòu)防震裝置,主要利用特種軟鋼板材屈服后的非彈性特點來消耗地震等外部激勵輸入結(jié)構(gòu)中的能量,屬于位移相關(guān)型消能減振裝置。使用軟鋼板材具有屈服點低、堅固耐用且長期使用免維護的優(yōu)點,抗震性能不受溫度影響,是目前各類消能減震裝置中具有經(jīng)濟效益的產(chǎn)品。
金屬阻尼器是通過金屬的彈塑性變形來消耗地震產(chǎn)生的能量。目前已被廣泛應用于結(jié)構(gòu)的抗震設計。在設計阻尼器時,將阻尼器的抵抗力設置成低于結(jié)構(gòu)的屈服力以及提高阻尼器自身的塑形變形能力是兩個關(guān)鍵的因素。地震能量通??梢酝ㄟ^軟鋼的往復彎曲、拉伸、壓縮和剪切能塑性變形來消耗。
2.軟鋼常用材料
軟鋼(Mild Steel)就是低屈服應力鋼材(Low Yield Steel),材料屈服點一般在80-150MPa之間,斷裂時延伸率達40-60%,軟鋼具有較好的低周疲勞性能和滯回性能。常用于生產(chǎn)軟鋼的材料如表1所示:
表1 軟鋼材料組成化學
材質(zhì)符號 | 厚度 | 化學成分% | |||||
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 軟鋼阻尼器常用芯板材料物理特性表
材質(zhì)符號 | 屈服點(N/mm2) | 抗拉強度(N/mm2) | 伸長率(%) |
BLY100 | 100+20 | 200-300 | ≥50 |
BLY160 | 160+20 | 220-320 | ≥45 |
BLY225 | 225+20 | 300-400 | ≥40 |
3.軟鋼阻尼器性能參數(shù)
作為結(jié)構(gòu)工程界耗能減震系統(tǒng)科研成果之一的軟鋼阻尼器,近年來在建筑領(lǐng)域得到廣泛的應用,諸多工程應用實例表明軟鋼阻尼器不僅大大提高了結(jié)構(gòu)的抗災能力,而且與傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設計方法相比,節(jié)約了相當比例的建設成本,其應用領(lǐng)域包括:
(1)RC/SRC鋼構(gòu)新建工程;
(2)結(jié)構(gòu)抗震加固補強工程;
(3)民用建筑、商業(yè)公共建筑、工業(yè)廠房建筑、生命線工程。
①為彈性極限點:F§彈性極限載荷; Δ§彈性極限位移;
②為阻尼器的屈服點,對應屈服力Fy與屈服位移Δy;
③點為阻尼器設計最大工作位移點,對應最大屈服力Fmax與最大屈服位移 Δmax.
安裝完畢的軟鋼阻尼器 1 結(jié)構(gòu)變形,產(chǎn)生位移1
安裝完畢的軟鋼阻尼器2 結(jié)構(gòu)變形,產(chǎn)生位移2
4. 軟鋼阻尼器產(chǎn)品特點
(1)減震機理明確,減震效果顯著;
(2)滯回特性穩(wěn)定;
(3)低周疲勞特性良好;
(4)不受環(huán)境溫度影響;
(5)軟鋼阻尼器外形簡潔,構(gòu)造簡單、結(jié)構(gòu)對稱、緊湊,安裝便捷,安裝空間小,震后更換方便;
(6)防火功能耐久性佳;
(7)元件材質(zhì)消能直接,不借助其他輔助材料;
5.軟鋼阻尼器安裝
(1)預埋件安裝
對安裝位置及工作面尺寸復核,(若預埋件已安裝就位則復核阻尼器安裝空間)安裝上下連接板,留出符合阻尼器安裝的空間。清理工作表面,準備后續(xù)施工。
要求:預埋件與安裝框架中心線在同一平面內(nèi),與柱垂直,與梁平行,不得出現(xiàn)明顯的夾角。
(2)阻尼器定位
用葫蘆或托舉設備將阻尼器吊裝就位,保證阻尼器水平垂直后預埋件連接板電焊固定。
(3)完成安裝
復核阻尼器位置符合圖紙要求后,按焊縫要求和焊接順序滿焊作業(yè)(螺栓錨接需專用)
焊接要求:如沒有要求,焊縫質(zhì)量檢驗均為二級,焊縫要求平整均勻,紋理一致,不得出現(xiàn)咬邊,夾渣,虛(漏)焊。
(4)檢查驗收
安裝完畢的阻尼器需經(jīng)監(jiān)理或?qū)I(yè)探傷等驗收合格,做好隱檢記錄后進入下道工序。
(5)涂裝處理
對阻尼器(焊縫)進行防火防銹處理,并根據(jù)圖紙要求涂裝規(guī)定面漆。