CN105952016B - 一种中心固定的旋转式耗能连接件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种中心固定的旋转式耗能连接件，在预制装配式建筑结构中兼具有构件连接和减小构件之间位移影响的作用。与左侧建筑构件连接的固定板、与右侧建筑构件连接的运动板、旋转板、剪切型金属耗能材料、贴附在固定板中的粘弹性耗能材料、贴附在运动板中的粘弹性耗能材料、连接固定板与旋转板中心螺孔的高强螺栓、连接运动板与旋转板偏心螺孔的高强螺栓。当建筑在外力作用下建筑构件之间产生相对微小的位移时，即固定板和运动板之间产生相对微小的位移时，通过运动板上的高强螺栓带动旋转板以与固定板铰接的螺栓中心轴为旋转中心发生转动，并将放大后的位移体现在耗能材料的两个相对移动面上，使得耗能材料屈服耗能。
Description
技术领域
本发明主要应用于预制装配式建筑中，作为预制构件之间连接的元件，并且在构件之间产生相对位移时起到耗能作用。
背景技术
工程结构减震的基本原理是利用特制的减震构件或装置，使之在强震使率先进入塑性状态，产生阻尼，进而消耗了输入建筑结构体系中的能量，减轻结构的动力反应，更好的保证主体结构的安全，是一种有效、安全、经济的工程减震技术。为此国内外技术人员已经研制并开发使用了许多类型的减震装置。
预制装配式钢筋混凝土结构具有诸多优点：施工速度快、建造质量高、项目成本低、可持续发展以及改善的居住健康和安全性。然而，在实际工程中尤其是在高烈度地震区，预制混凝土结构的应用仍然受到很大的限制，远远无法适应时代的发展和社会的需求。虽然预制混凝土结构的构件是工厂工业化生产，其质量容易保证，且普遍高于现浇构件，但在实际装配过程中，构件之间的连接部位是整个结构的薄弱部位，在地震作用下容易先发生破坏。因此为了深入认识预制结构的抗震性能，提高预制结构的实用性，对其连接的研究至关重要。常见的预制装配式混凝土连接分为两种：干连接和湿连接。湿连接是通过专用连接件和少量混凝土将构件现浇连接，可以与现浇混凝土结构连接等效。干连接则是通过焊接、螺栓连接、后张拉等方法将构件连接起来，连接处的刚度通常比构件小，在一定荷载作用下会产生滑移，成为了结构中的薄弱部位。现有的许多设计是将连接构件设计为阻尼器，使其成为结构内部的一个能量耗散元件。
通常情况下，建筑物在外力、地震作用或风荷载作用下的结构构件之间产生的相对位移或转角较小，现有的位移相关型耗能器需要结构具有较大的相对变形时才能充分达到耗能效果。同时，现有的耗能装置整体占用空间较大或者需要较复杂的支撑系统，影响建筑物的空间使用效率，也对结构的整体刚度产生了影响，在实际应用中受到限制。
发明内容
本发明的目的是在于研制一种兼具耗能和连接作用的元件，在预制装配式建筑中连接预制构件，同时可以将外荷载作用下所连接的构件之间产生的相对较小位移进行放大，通过旋转耗能器中的剪切材料的变形达到对建筑消能减震的作用。
本发明的技术方案：
一种中心固定的旋转式耗能连接件，包括固定板1、运动板2、旋转板3、第一剪切型金属耗能材料4、第二剪切型金属耗能材料5、第一粘弹性耗能材料6、第二粘弹性耗能材料7和螺栓8。
固定板1由上板、下板和连接板连接而成，旋转板3的一端在固定板1形成的空间内转动，连接板内侧的圆弧与旋转板3该侧的圆弧相切；第一剪切型金属耗能材料4是条状圆弧形结构，其条状圆弧形结构圆心与旋转板3该侧边缘的圆弧圆心相同；上板的下表面、下板的上表面和旋转板3的上下表面具有相同的凹槽，用于放置第一剪切型金属耗能材料4；上板的下表面的凹槽和旋转板3的上表面的凹槽相对，一块第一剪切型金属耗能材料4嵌入两个凹槽中，下板上表面的凹槽和旋转板3的下表面的凹槽相对，另一块第一剪切型金属耗能材料4嵌入两个凹槽中；旋转板3与上板的下表面、下板上表面间的缝隙处粘贴第一粘弹性耗能材料6，其大小等于固定板1的上板、下板与旋转板3初始时重合的面积。
运动板2由上板、下板和连接板连接而成，旋转板3的另一端在运动板2形成的空间内转动；其余结构与固定板1侧的结构相同。
其中，固定板1和运动板2通过预留孔与建筑构件中的预埋件固定连接；旋转板3与固定板1、运动板2分别通过螺栓8铰接，固定板1、旋转板3上的孔径大小与螺栓8直径大小相同，运动板2的开孔处为水平滑槽；通过调整旋转板3上安装与运动板2连接的螺栓8的开孔位置和旋转板两侧凹槽位置，可以放大位移比值，根据建筑结构或建筑构件的实际情况进行调整。
旋转板3与固定板1相连一侧的边缘圆弧圆心与旋转板3和固定板1相连的螺栓8截面圆心相同，且圆弧半径大于旋转板3与运动板2相连一侧的边缘圆弧半径，具体尺寸可根据实际情况调整。
另一种构造方案：
所述的第一剪切型金属耗能材料4和第二剪切型金属耗能材料5相同时，旋转板3为对称板，其边缘圆弧圆心与旋转板3和固定板1相连的螺栓7截面圆心相同，运动板2中的连接板为矩形板且与旋转板3该侧圆弧相切。
本发明的有益效果：本发明可以将不同构件进行连接，同时将所构件之间产生相对较小的位移时根据需要进行放大，从而充分发挥材料的耗能能力增大耗能效果。即当左右两侧被连接的预制构件产生相对位移时，固定板1和运动板2之间产生相同的位移，在旋转板3与运动板2相连的螺栓8的带动下，旋转板3以与固定板1相连的螺栓8的中心轴为旋转轴产生转动，继而带动耗能材料4、5、6、7产生变形，实现能量消耗。本发明具有体积小，运动稳定，安装简单，运行稳定，耐久性强等优点，是一种高效耗能的连接元件。
附图说明
图1是本发明的旋转式耗能连接件正视图。
图2是本发明的旋转式耗能连接件俯视图。
图3是本发明的旋转式耗能连接件1-1剖面图。
图4是本发明的旋转式耗能连接件2-2剖面图。
图5是本发明的旋转式耗能连接件变形后的正视图。
图6是本发明的旋转式耗能连接件变形后1-1剖面图。
图7是第一种阻尼器的放置位置示意图。
图8是第二种阻尼器的放置位置示意图。
图9是第三种阻尼器的放置位置示意图。
具体实施方式
以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。
一种中心固定的旋转式耗能连接件，包括固定板1、运动板2、旋转板3、第一剪切型金属耗能材料4、第二剪切型金属耗能材料5、第一粘弹性耗能材料6、第二粘弹性耗能材料7和螺栓8。
固定板1由上板、下板和连接板连接而成，旋转板3一端在固定板1形成的空间内转动，连接板内侧的圆弧与旋转板3该侧圆弧相切；第一剪切型金属耗能材料4是条状圆弧形结构，其条状圆弧形结构圆心与旋转板3该侧边缘的圆弧圆心相同；上板的下表面、下板的上表面和旋转板3的上下表面具有相同的凹槽，上板的下表面的凹槽和旋转板3的上表面的凹槽相对，一块第一剪切型金属耗能材料4嵌入两个凹槽中，下板上表面的凹槽和旋转板3的下表面的凹槽相对，另一块第一剪切型金属耗能材料4嵌入两个凹槽中；旋转板3与上板的下表面、下板上表面间的缝隙处粘贴第一粘弹性耗能材料6，其大小等于固定板1的上下板与旋转板3初始时重合的面积。
运动板2由上板、下板和连接板连接而成，连接板与固定板1中的连接板相同，旋转板3另一端在运动板2形成的空间内转动；其余结构与固定板1侧的结构相同；
其中，固定板1和运动板2可以通过预留孔洞和建筑构件中的预埋件固定连接；旋转板3与固定板1、运动板2分别通过螺栓8铰接，固定板1、旋转板3上的孔径大小与螺栓8直径大小相同，运动板2的开孔处为水平滑槽；通过调整旋转板3上安装与运动板2连接的螺栓8的开孔位置和旋转板两侧凹槽位置，可以放大位移比值，根据建筑结构或建筑构件的实际情况进行调整。
旋转板3与固定板1相连一侧的边缘圆弧圆心与旋转板3和固定板1相连的螺栓8截面圆心相同，且圆弧半径大于旋转板3与运动板2相连一侧的边缘圆弧半径，具体尺寸可根据实际情况调整。
另一种构造方案：
上述的第一剪切型金属耗能材料4和第二剪切型金属耗能材料5相同时，旋转板3为对称板，其边缘圆弧圆心与旋转板3和固定板1相连的螺栓7截面圆心相同，运动板2中的连接板为矩形板且与旋转板3该侧圆弧相切。
本发明的有益效果：本发明可以将不同构件进行连接，同时将所构件之间产生相对较小的位移时根据需要进行放大，从而充分发挥材料的耗能能力增大耗能效果。即当左右两侧被连接的预制构件产生相对位移时，固定板1和运动板2之间产生相同的位移，在旋转板3与运动板2相连的螺栓8的带动下，旋转板3以与固定板1相连的螺栓8的中心轴为旋转轴产生转动，继而带动耗能材料4、5、6、7产生变形，实现能量消耗。
本发明具有体积小，运动比较稳定，安装简单，运行稳定，耐久性强等优点，是一种高效耗能的连接元件。
本实施例解决了现有预制装配式建筑中耗能连接元件的不足，即通过旋转式耗能器放大了构件之间的相对位移，提高了耗能减震效果。
Claims (2)
1.一种中心固定的旋转式耗能连接件，其特征在于，该旋转式耗能连接件包括固定板、运动板、旋转板、第一剪切型金属耗能材料、第二剪切型金属耗能材料、第一粘弹性耗能材料、第二粘弹性耗能材料和螺栓；
固定板由上板、下板和连接板连接而成，旋转板的一端在固定板形成的空间内转动，连接板内侧的圆弧与旋转板该侧的圆弧相切；第一剪切型金属耗能材料是条状圆弧形结构，其条状圆弧形结构圆心与旋转板该侧边缘的圆弧圆心相同；上板的下表面、下板的上表面和旋转板的上下表面具有相同的凹槽，用于放置第一剪切型金属耗能材料；上板的下表面的凹槽和旋转板的上表面的凹槽相对，一块第一剪切型金属耗能材料嵌入两个凹槽中，下板上表面的凹槽和旋转板的下表面的凹槽相对，另一块第一剪切型金属耗能材料嵌入两个凹槽中；旋转板与上板的下表面、下板上表面间的缝隙处粘贴第一粘弹性耗能材料，其大小等于固定板的上板、下板与旋转板初始时重合的面积；
运动板由上板、下板和连接板连接而成，旋转板的另一端在运动板形成的空间内转动；其余结构与固定板侧的结构相同；
其中，固定板和运动板通过预留孔与建筑构件中的预埋件固定连接；旋转板与固定板、运动板分别通过螺栓铰接，固定板、旋转板上的孔径大小与螺栓直径大小相同，运动板的开孔处为水平滑槽；通过调整旋转板上安装与运动板连接的螺栓的开孔位置和旋转板两侧凹槽位置，放大位移比值；
旋转板与固定板相连一侧的边缘圆弧圆心与旋转板和固定板相连的螺栓截面圆心相同，且圆弧半径大于旋转板与运动板相连一侧的边缘圆弧半径。
2.根据权利要求1所述的旋转式耗能连接件，其特征在于，所述的第一剪切型金属耗能材料和第二剪切型金属耗能材料相同时，旋转板为对称板，其边缘圆弧圆心与旋转板和固定板相连的螺栓截面圆心相同，运动板中的连接板为矩形板且与旋转板该侧圆弧相切。
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