本发明属于土木结构工程技术领域，具体涉及一种装配式套管金属圆棒消能阻尼器。
技术背景
钢材具有良好的塑性与韧性，在往复荷载作用下能经历很大的累积塑性变形，消耗大量地震能量，是一种优越的工程结构消能减震材料；但钢材在受压时容易出现稳定的问题，这不利于钢材塑性变形能力的发挥，带有防屈曲措施的金属消能阻尼器很好的避免了这一问题，如屈曲约束支撑与屈曲约束钢板墙等；防屈曲技术最早发展于日本，1994年北岭地震后，美国学者也开始了这方面的研究，目前国内也有大量的学者进行防屈曲消能产品的研发；虽然种类繁多，但大多集中于屈曲约束支撑与屈曲约束钢板剪力墙；从功能与使用方法上看，这两种产品是趋近一致的，均是为工程结构建立起了新的抗侧力体系；将其应用于工程结构中会在一定程度上影响建筑的正常使用功能，而且会增大结构刚度，提高结构的地震作用和加速度反应，在有精密仪器的工程结构中应用受限。体型小巧、主要布置于节点区域的阻尼器得到了越来越广泛的关注，这些阻尼器既不会显著提高结构刚度，还能消能减震，增加节点转动能力，有效避免结构构件局部屈曲的发生，震后也便于更换。
技术实现要素：
本发明旨在提出一种构造简单、可用于工程结构的金属消能阻尼器，以解决上述技术背景中大型阻尼器存在的应用问题，并扩展小型阻尼器的种类。
为此，本发明提出一种装配式套管金属圆棒消能阻尼器，该阻尼器可广泛布置于结构的节点连接区，增加节点的转动能力与耗能能力，有效防止结构构件本体进入屈服阶段或出现局部屈曲问题，减少地震损失，具有造价低、布置灵活、抗震性能良好与震后便于更换的优点。
为实现上述目的，本发明给出的技术方案，其结构设计表征为：该装配式套管金属圆棒消能阻尼器包括金属圆棒芯杆(1)、金属套管(2)、两块填充护瓣(4)、螺栓(3)；
所述金属圆棒芯杆(1)为圆形钢棒，包括端部螺纹区(101)、端部扩大区(102)、中间消能区(103)与中部凸肋(105)；
所述金属套管(2)为一圆形钢管，其内径与金属圆棒芯杆(1)端部扩大区相同，外径根据稳定要求确定，并在中部开有若干带螺纹的孔洞(201)；
所述螺栓(3)拧入螺纹孔洞(201)，并顶紧填充护瓣(4)外表面，实现各个组件之间位置的相对固定；
所述填充护瓣(4)为一弧形的钢板，其内表面半径略大于所述金属圆棒芯杆(1)的中间消能区(103)的外径，圆心角略小于180度，在填充护瓣中部挖有凹槽(401)。
优选的，所述金属圆棒芯杆(1)为低屈服点钢材制成。
本发明适用于钢结构体系中各种连接节点，尤其是半刚接柱脚节点。
设计原理：
金属圆棒芯杆(1)由低屈服点钢材制成，并切削成具有中间消能区(103)与凸肋(105)的形状，中间消能区(103)受到力的作用会首先屈服，利用外部金属套管(2)约束金属圆棒芯杆(1)，以防止金属圆棒芯杆(1)受压时可能出现的失稳问题；填充护瓣(4)填充了中间消能区(103)与金属套管(2)之间的空间，约束了金属圆棒芯杆(1)的侧向变形。
本发明实现的有益效果是：该金属阻尼器最大程度发挥了金属材料的塑性变形能力，可有效耗散地震能量，减少结构的响应与损伤，并且具有构造简单，成本低的优点，可在现场进行装配与拆卸，施工简单并且震后便于更换。本发明所有部件均可在现场装配，工序简单，非常有利于构件的更换与重复利用，节约工程造价。
附图说明
图1为图2在a-a处的剖面图；
图2为实施例装配式套管金属圆棒消能阻尼器俯视图；
图3为图2在b-b处的剖面图；
图4为金属圆棒芯杆的正视图；
图5为填充护瓣的透视图；
图6为金属套管的正视图与俯视图；图7为本发明装配式套管金属圆棒消能阻尼器外观构造。
图中：1、金属圆棒芯杆；101、端部螺纹区；102、端部扩大区；103、中间消能区；104、圆弧过渡区；105、凸肋；2、金属套管；201、螺纹孔；3、螺栓；4、填充护瓣；401、凹槽。
具体实施方式
以下结合实施例和附图对本发明技术方案做进一步说明。
本实施例，如图1所示，该装配式金属消能阻尼器包括金属圆棒芯杆(1)、金属套管(2)、两块填充护瓣(4)、螺栓(3)；
如图4所示，所述金属圆棒芯杆由低屈服点钢材制成，包括端部螺纹区(101)、端部扩大区(102)、中间消能区(103)、圆弧过渡区(104)与凸肋(105)，
所述中间消能段(103)是金属圆棒芯杆中具有最小截面的区域，该消能段(103)为本发明装配式套管金属圆棒消能阻尼器预计的塑性发展位置。
如图5所示，所述填充护瓣(4)为一圆弧形钢板，中间带有一方形凹槽(401)；所述金属圆棒芯杆上的凸肋(105)与凹槽(401)可相互咬合，以固定填充护瓣(4)相对于金属圆棒芯杆(1)的位置。也就说，两块金属护瓣带有凹槽，金属护瓣将金属圆棒芯杆的中间消能区包裹起来，外围尺寸与金属圆棒芯杆的端部扩大区一致。
如图6所示，所述金属套管(2)一圆形钢管，其内径与金属圆棒芯杆(1)端部扩大区相同，外径根据稳定要求确定，并在中部开有若干带螺纹的孔洞(201)。也就是，金属套管为一圆形钢管，其内径与金属圆棒芯杆端部扩大区接近一致，仅留有配合公差的余量，并在其中部开有若干内螺纹孔，螺杆拧入此孔顶紧内部的金属护瓣以实现金属圆棒芯杆、护瓣与金属套管位置的相对固定。
施工方法：
步骤一、在工厂生产零部件：
制作金属圆棒芯杆：本实施例中金属圆棒芯杆(1)优选为低屈服点钢材，选用圆形钢棒为胚料，然后在车床切削而成，此金属圆棒芯杆不应存在焊接施工的情况。
制作填充护瓣：本实施例中填充护瓣可行的制作方案为，由平钢板先切削成槽然后冷加工为圆弧形；本实施例填充护瓣采用钢材，但采用任何其他形式材料替换均在本专利的保护范围；
制作金属套管：采用金属钢管为胚料，在中部成孔攻丝即可；
步骤二、装配产品：
将所述两片金属护瓣(4)包裹柱金属圆棒芯杆(1)，注意凸肋(105)于凹槽(401)的配合；然后将此配合体穿入金属套管(2)中，保证凸肋(105)、凹槽(401)与螺纹孔(201)三者的中心大致位于同一平面内；最后螺栓(3)拧入螺纹孔(201)并顶紧填充护瓣(401)外表面，至此金属圆棒芯杆(1)、填充护瓣(4)与金属套管(2)的相对位置完全固定下来，本发明实施例装配式套管金属圆棒消能阻尼器装配完成。
1.一种装配式套管金属圆棒消能阻尼器，其特征在于，该阻尼器包括：金属圆棒芯杆(1)、金属套管(2)、两块填充护瓣(4)、螺栓(3)；
所述金属圆棒芯杆(1)为圆形钢棒，包括端部螺纹区(101)、端部扩大区(102)、中间消能区(103)与中部凸肋(105)；
所述金属套管(2)为一圆形钢管，其内径与金属圆棒芯杆(1)端部扩大区相同，外径根据稳定要求确定，并在中部开有若干带螺纹的孔洞(201)；
所述螺栓(3)拧入螺纹孔洞(201)，并顶紧填充护瓣(4)外表面，实现各个组件之间位置的相对固定；
所述填充护瓣(4)为一弧形的钢板，其内表面半径略大于所述金属圆棒芯杆(1)的中间消能区(103)的外径，圆心角略小于180度，在填充护瓣中部挖有凹槽(401)。
技术总结