低屈服点钢材剪切型阻尼器试验研究

摘要

提出一种采用钢管加劲形式的新型剪切型金属阻尼器,该阻尼器主要由中心剪切板、面外加劲钢管、两侧翼缘加劲板与连接头四部分组成,主要通过中心剪切板剪切变形的发展耗散地震输入的能量。低屈服点钢材LYP225钢屈服强度较低,强化水平适中且延展性能优异,适用于制作金属阻尼器,因而选用LYP225钢制作剪切阻尼器的中心剪切板。为评估采用低屈服点钢材LYP225的剪切型阻尼器的弹塑性滞回响应、超低周疲劳破坏特征以及耗能减震能力,设计并完成了阻尼器试件的拟静力试验。试验针对采用普通翼缘与"狗骨"式削弱翼缘两种加劲构造方式的三个足尺试件,采取两种滞回加载制度,考察了剪切型阻尼器在循环加载下的基本力学特性与超低周疲劳性能,对比分析了不同翼缘构造对试件失效模式的影响。试验结果表明,采用LYP225低屈服点钢制作的剪切型金属阻尼器延展性能较好,其极限剪切角可达4.7%;在循环加载下没有发生构件失稳现象,滞回曲线饱满;耗能能力较强,其等效阻尼比可稳定维持在0.5左右;同时超低周疲劳性能较好,在设计位移之下加载30圈,其承载力水平较为稳定,裂纹发展较为轻微。剪切型阻尼器在利用芯板充分发展剪切变形耗散能量的同时,两端翼缘板在焊脚处的较早开裂在一定程度上限制了阻尼器的变形能力,而采用"狗骨式"削弱翼缘加劲形式可以有效地延缓其裂纹萌生。剪切阻尼器在试验中的实测最大超强系数达1.63,该超强现象能提高阻尼器的滞回耗能能力,但在结构体系的设计中需要着重考虑,以避免主体结构构件发生次生破坏。