[00939265]铅复合型耗能器减震技术的研究与应用

项目所属科学技术领域：其他技术领域(防震减灾、结构振动控制)。 立题背景：耗能减震技术通过在结构内设置耗能器消耗振动能量，有效衰减结构的地震反应，是一种有效的减震措施。耗能器性能对耗能减震技术的减震效果至关重要，其中铅耗能器是一种性能优越的耗能元件，但由于铅这种金属的特殊性，不易与其他材料连接，影响了制作工艺和耗能性能。该项目提出铅复合型耗能器的概念，巧妙地将铅与钢材或铝进行组合，既解决了铅与其它材料的连接问题，又充分发挥两种材料复合耗能机理，对提升结构抗震减灾能力具有重要意义。 主要技术内容及创新点： 1.首次提出了铅复合型耗能器理念，突破了铅单一耗能的局限性，解决了铅耗能器制作工艺困难的弊端。铅耗能器普遍耗能形式单一，铅耗能利用率低，铅复合型耗能器将铅与其他金属材料进行巧妙的结合，既充分利用两种材料复合耗能，又克服了铅连接困难的缺点。耗能器具有构造简单、成本低、性能稳定等特点，对提升结构的抗震能力具有重要意义。 2.首次提出了具有耗能和限位双重功能耗能器的概念，将耗能器和限位装置结合为一体，解决了耗能器与限位装置分别设置的复杂性。设计开发了一种具有限位功能的隔板式钢铅组合耗能器，其基本原理是当结构位移在允许范围内时，耗能器消耗地震能量保护主体结构，当位移超过限值时，耗能器位移锁定，为结构提供刚性支撑。 3.建立了工字型钢铅组合耗能器的恢复力模型和参数公式，提出了应用钢铅组合耗能器的减震体系的优化设置方法，建立快速确定耗能器的设计参数和设置方案的实用设计方法。根据该方法设计的减震结构达到了预期的减震效果。 技术经济指标：金属铅塑性变形能力好，在室温条件下可变形并发生动态恢复和再结晶，避免在受力后产生残余应力，不会发生累积疲劳现象，是一种性能优良的耗能材料。铅价格低廉，可以极大程度降低耗能器成本。该项目利用铅的这种特性，提出了铅复合型耗能器，改变了铅耗能器普遍耗能形式单一，铅耗能利用率低的状况。与现有铅耗能器比较，其制作简单，铅耗能利用率提高10％～30％，与现有软钢阻尼器比较，其制作成本降低了20％～40％，利用该项目成果进行耗能减震设计可以达到20％左右的减振效果。研究结果及应用情况表明，这种耗能器具有较好的耗能性能，对提升结构抗震减灾能力具有重要意义，项目达到国际先进水平。 应用推广及效益情况：该项目研究成果依托无锡圣丰建筑新材料有限公司、江苏卓志建设工程有限公司和北京恒谦泰安建筑工程技术有限公司进行了推广应用，成功应用新建建筑面积116300m²，加固建筑面积51300m²，提高了结构抗震性能，节省了工程费用，实现直接经济效益1828.2万元。项目研究成果有利于提升建筑结构抗震防灾能力，促进消能减震结构的发展，成果的实施具有较大的工程意义和社会意义。项目研究成果在《工程力学》等刊物发表论文5篇，授权发明专利3项，培养硕士研究生4名。