CN105155719A - 角度可调节扇形铅粘弹性转角阻尼器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于限制节点角位移和减震的建筑构件，具体涉及一种角度可调节扇形铅粘弹性转角阻尼器，属于结构工程领域，主要解决现有的扇形铅粘弹性转角阻尼器构件仅限于在90°角的梁柱节点处使用，难以适应现代建筑结构形式多元化的问题。本发明包括复合弹性体和两个连接板，其中复合弹性体由弹性体、剪切钢板、柱状铅芯以及角度调节钢板组成；弹性体与剪切钢板交替叠合，柱状铅芯横穿剪切钢板与弹性体，外侧的剪切钢板与角度调节钢板通过螺栓连接；每一弹性体和剪切钢板以及角度调节钢板均为复合弹性体的同心的扇形。本发明所述的阻尼器角度可以调节四个不同角度，适用于具有多种角度的建筑结构。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于限制节点角位移和减震的建筑构件，具体涉及一种角度可调节扇形铅粘弹性转角阻尼器，属于结构工程领域。
背景技术
传统的结构抗震是依靠结构自身的抵抗能力，通过增大柱的截面和增加梁柱节点配筋来提高建筑结构柱和梁柱节点的抗震性能，这样既造成了较多的材料消耗，也使建筑物自重增大，得不偿失。现有的可用于梁柱节点加固的铅粘弹性阻尼器作为一种复合型阻尼器，是利用了铅的剪切或挤压屈服后产生塑性变形和粘弹性材料的剪切滞回变形进行耗能。
消能减震技术与传统抗震体系相比具有巨大的优越性，在突发性的超过设防烈度地震中不破坏、不倒塌，既保护建筑结构本身，又保护建筑结构内部的仪器设备及人员的安全，经济适用。这是积极主动的抗震对策，也是目前抗震对策中的重大突破和发展方向。
现有的扇形铅粘弹性转角阻尼器构件(如授权公告号为CN101736828B和CN101713226B)充分利用了粘弹性阻尼器小变形作用下就能发挥耗能作用和铅剪切、挤压型阻尼器屈服位移小、极限恢复力大的优点，使其在应用于地震反应控制和风振反应控制时表现出色，但其仅限于在90°角的梁柱节点处使用，在社会主义现代化建设中建筑结构形式多元化、复杂化的背景下，单一的90o扇形转角阻尼器不能够满足大角度梁柱节点处或钢结构节点处的安装，而多角度转角阻尼器的生产又对生产工艺具有较高要求，费用也比较昂贵。在国内外也没有相应的可以进行角度调节的扇形转角阻尼器。
发明内容
鉴于现有技术存在上述不足，本发明的目的在于提供一种适用于多种角度梁柱节点加固的角度可调节扇形铅粘弹性转角阻尼器。
具体技术方案为：包括复合弹性体以及分别设在复合弹性体两头的第一连接板和第二连接板，其中复合弹性体由弹性体、剪切钢板、柱状铅芯以及角度调节钢板组成；弹性体与剪切钢板交替叠合，柱状铅芯横穿剪切钢板与弹性体，外侧的剪切钢板与角度调节钢板通过螺栓连接，中间的剪切钢板向一头延伸至第一连接板并与之固定连接，两侧的角度调节钢板向另一头延伸至第二连接板并与之固定连接；每一弹性体和剪切钢板以及角度调节钢板均为复合弹性体的同心的扇形；第一连接板和第二连接板外侧面的延长线交于复合弹性体的圆心。
进一步地，同一弧长上相邻螺栓圆心之间圆心角为15°，靠近第一连接板的螺栓的圆心与扇形圆心的连线与第一连接板外侧面延长线呈30°，螺栓共设四组，每组至少2个。通过螺栓可将此阻尼器角度调节至105°、120°、135°三个不同角度。也可把同一弧长上相邻螺栓圆心之间圆心角设置为5°或其他角度，使得阻尼器角度可调节至其他角度，应用于不同建筑结构。
复合弹性体中两侧剪切钢板与角度调节钢板连接的一端既承担剪切作用又与两侧角度调节钢板一起承担约束作用，而其另一自由端的外侧却无任何约束。因此，在外侧剪切钢板靠近第一连接板的一端设置两约束板，两约束板与所述的外侧剪切钢板的头部连成一体，形成一横断面呈矩形的约束结构，此约束结构不与两侧角度调节钢板连接。
约束板与复合弹性体之间设有间隙，该间隙大小设为1～5mm为宜，以避免约束板限制复合弹性体的扭曲变形。
所述的柱状铅芯至少为两根，这是由于地震或风载时建筑结构中的梁和柱的变形非常复杂，因此整个阻尼器必然要承受垂直于柱状铅芯的扭力而使复合弹性体产生扭曲变形。为了使剪切钢板能在所述扭曲变形时也能很好地剪切柱状铅芯而耗散能量，所述的柱状铅芯的直径和数量可视阻尼力的大小和阻尼器的截面尺寸确定，当需要阻尼力大并且阻尼器尺寸要求较小时，可增加柱状铅芯的数量，或者增大柱状铅芯的直径，反之亦然。
角度可调节扇形铅粘弹性转角阻尼器中的弹性体可以是常用的各种粘弹性材料(如橡胶)也可以是粘弹性材料与薄钢板层交替叠合构成的复合材料。
本发明所述的角度可调节扇形铅粘弹性转角阻尼器，其调节角度可为90°、105°、120°、135°四个不同角度，因此可直接安装在具有多种大角度梁柱节点的复杂建筑结构、钢结构的梁与柱下腋或具备相应角度的结构节点处，以实现建筑结构在梁柱节点处限制角位移的增大以及节点的抗震加固。本发明角度调节范围广，制作简单，适合厂家生产及使用过程中的自我组装、角度调节。此外，本发明具有整个阻尼器结构简单、角度调节方便、体积小不占用使用空间以及成本低廉等优点。
附图说明
图1为本发明的结构示意图之一。
图2为图1的左视图。
图3为图1的俯视图。
图4为图1的A-A剖面图。
图5为图1的B-B剖面图。
图6为本发明在90°刚性节点中一种具体应用的示意图。
图7为本发明在105°刚性节点中一种具体应用的示意图。
图8为本发明在120°刚性节点中一种具体应用的示意图。
图9为本发明在135°刚性节点中一种具体应用的示意图。
图10为本发明的结构示意图之二。
图11为本发明的结构示意图之三。
图中：1复合弹性体，2第一连接板，3第二连接板，4弹性体，5剪切钢板，6柱状铅芯，7角度调节钢板，8约束板，9螺栓，10梁，11柱。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明做进一步说明。
角度可调节扇形铅粘弹性转角阻尼器包括：复合弹性体1和分别设在复合弹性体1两头的第一连接板2和第二连接板3，其中，复合弹性体1由弹性体4、剪切钢板5、柱状铅芯6以及角度调节钢板7组成；弹性体4与剪切钢板5交替叠合，柱状铅芯6横穿剪切钢板5与弹性体4，外侧的剪切钢板5与角度调节钢板7通过螺栓9连接，中间的剪切钢板5向一头延伸至第一连接板2并与之固定连接，两侧的角度调节钢板7向另一头延伸至第二连接板3并与之固定连接；每一弹性体4和剪切钢板5以及角度调节钢板7均为复合弹性体1的同心的扇形；第一连接板2和第二连接板3外侧面的延长线交于复合弹性体1的圆心。
实施例一：
如图1-4所示，复合弹性体1由两块弹性体4、三块剪切钢板5、四个柱状铅芯6以及两块角度调节钢板7组成，角度调节钢板7与剪切钢板5之间通过螺栓9连接，中间一块剪切钢板5延伸与第一连接板2焊接固定，两块角度调节钢板7向另一端延伸与第二连接板3焊接固定。
四根柱状铅芯6分别横穿两弹性体4和三块剪切钢板5并沿复合弹性体1的弧长方向分布；螺栓9的圆心与柱状铅芯6的圆心位于同一半径上，等距分布在柱状铅芯6两侧，螺栓9共设四组，每面八个共十六个。同一弧长上相邻螺栓9圆心之间圆心角为15°，靠近第一连接板2的螺栓9的圆心与扇形圆心的连线与第一连接板2外侧面延长线呈30°。通过螺栓9可将此阻尼器角度调节至90°、105°、120°、135°四个不同角度。
图1中A-A剖面图如图5所示，位于扇形复合弹性体1的圆心角的角平分线上，其所剖到的柱状铅芯6以及螺栓9的圆心也位于扇形复合弹性体1的圆心角的角平分线上。中间的剪切钢板5及两弹性体4穿设通孔，外侧的剪切钢板5穿设盲孔，柱状铅芯6穿过通孔并通过外侧的剪切钢板5上的盲孔嵌固。
如图5所示，在外侧剪切钢板5靠近第一连接板2的一端设有两约束板8，两约束板8与所述的外侧剪切钢板5的头部连成一体，形成一横断面呈矩形的约束结构，此约束结构不与两侧角度调节钢板7连接。约束板8与复合弹性体1之间设有间隙，该间隙大小设为1～5mm，用以避免约束板8限制复合弹性体1的扭曲变形。
如图6所示，通过螺栓9将此阻尼器角度调节至90°度角，角度可调节扇形铅粘弹性转角阻尼器可安装在框架结构90°角节点处的梁10与柱11的下腋内。
如图7所示，通过螺栓9将此阻尼器角度调节至105°度角，角度可调节扇形铅粘弹性转角阻尼器可安装在钢结构105°角节点处的梁10与柱11的下腋内。
如图8所示，通过螺栓9将此阻尼器角度调节至120°度角，角度可调节扇形铅粘弹性转角阻尼器可安装在钢结构120°角节点处的梁10与柱11的下腋内。
如图9所示，通过螺栓9将此阻尼器角度调节至135°度角，角度可调节扇形铅粘弹性转角阻尼器可安装在钢结构135°角节点处的梁10与柱11的下腋内。
以上安装的具体施工方法视情况而定。如果是新建工程，可在梁10与柱11预留预埋件，将角度调节至所需大小后用螺栓9将所述的角度可调节扇形铅粘弹性阻尼器固定在梁10与柱11的下腋内；如果是抗震加固工程，可在梁10与柱11上外包连接件，角度调节至所需大小后用螺栓9将所述的角度可调节扇形铅粘弹性转角阻尼器固定在梁10与柱11的下腋内。
实施例二：
如图10所示，复合弹性体1由四块弹性体4、五块剪切钢板5、四个柱状铅芯6以及两块角度调节钢板7组成，角度调节钢板7与剪切钢板5之间通过螺栓9连接，中间三块剪切钢板5延伸与第一连接板2焊接固定，两块角度调节钢板7向另一端延伸与第二连接板3焊接固定。
中间三块剪切钢板5及四弹性体4穿设通孔，外侧的两块剪切钢板5穿设盲孔，柱状铅芯6穿过通孔并通过外侧的剪切钢板5上的盲孔嵌固。
其他同实施例一。
实施例三：
如图11所示，复合弹性体1由两块弹性体4、三块剪切钢板5、两柱状铅芯6以及两块角度调节钢板7组成，角度调节钢板7与剪切钢板5之间通过螺栓9连接，中间一块剪切钢板5延伸与第一连接板2焊接固定，两块角度调节钢板7向另一端延伸与第二连接板3焊接固定。
两根柱状铅芯6分别横穿两弹性体4和三块剪切钢板5并沿复合弹性体1的弧长方向分布；螺栓9沿弧长方向等距分布在柱状铅芯6两侧，螺栓9共设四组，每面八个共十六个。同一弧长上相邻螺栓9圆心之间圆心角为15°，靠近第一连接板2的螺栓9的圆心与扇形圆心的连线与第一连接板2外侧面延长线呈30°。通过螺栓9可将此阻尼器角度调节至105°、120°、135°三个不同角度。
其他同实施例一。
上面结合附图对本发明的实施例做了详细说明，但本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，在不脱离本发明宗旨的前提下做出的各种变化，例如将同一弧长上相邻螺栓圆心之间圆心角设置为5°或其他角度等，均应归属于本发明专利涵盖范围。
Claims (7)
1.一种角度可调节扇形铅粘弹性转角阻尼器，包括复合弹性体(1)以及分别设在复合弹性体(1)两头的第一连接板(2)和第二连接板(3)，其特征在于，复合弹性体(1)由弹性体(4)、剪切钢板(5)、柱状铅芯(6)以及角度调节钢板(7)组成；弹性体(4)与剪切钢板(5)交替叠合，柱状铅芯(6)横穿剪切钢板(5)与弹性体(4)；外侧的剪切钢板(5)与角度调节钢板(7)通过螺栓(9)连接；中间的剪切钢板(5)向一头延伸至第一连接板(2)并与之固定连接，两侧的角度调节钢板(7)向另一头延伸至第二连接板(3)并与之固定连接；每一弹性体(4)和剪切钢板(5)以及角度调节钢板(7)均为复合弹性体(1)的同心的扇形；第一连接板(2)和第二连接板(3)外侧面的延长线交于复合弹性体(1)的圆心。
2.根据权利要求1所述的角度可调节扇形铅粘弹性转角阻尼器，其特征在于，同一弧长上相邻螺栓(9)圆心之间圆心角为15°，靠近第一连接板(2)的螺栓(9)的圆心与扇形圆心的连线，与第一连接板(2)外侧面延长线呈30°，螺栓(9)共设四组，每组至少2个。
3.根据权利要求1所述的角度可调节扇形铅粘弹性转角阻尼器，其特征在于，外侧剪切钢板(5)靠近第一连接板(2)的一端设有两约束板(8)，两约束板(8)与所述的外侧剪切钢板(5)的头部连成一体，形成一横断面呈矩形的约束结构。
4.根据权利要求3所述的角度可调节扇形铅粘弹性转角阻尼器，其特征在于，约束板(8)与复合弹性体(1)之间设有1～5mm间隙。
5.根据权利要求1所述的角度可调节扇形铅粘弹性转角阻尼器，其特征在于，所述的柱状铅芯(6)至少为两根。
6.根据权利要求1所述的角度可调节扇形铅粘弹性转角阻尼器，其特征在于，所述的弹性体(4)为粘弹性材料。
7.根据权利要求1所述的角度可调节扇形铅粘弹性转角阻尼器，其特征在于，所述的弹性体(4)由粘弹性材料层与薄钢板层交替叠合构成。
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