CN106703248A - 两阶段耗能密封节点阻尼器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种两阶段耗能密封节点阻尼器，包括：复合弹性体和分别设置于复合弹性体两端的柱端固定板、梁端固定板；复合弹性体为弧形，柱端固定板与梁端固定板均为矩形钢板，柱端固定板与梁端固定板的矩形钢板四周均设有固定板螺栓口。本发明具有密封效果，由于弧形剪切钢棒安放于密封套管中，所以能够具有防尘，耐潮湿，耐腐蚀，满足户外特殊环境使用的特点；耗能形式多样化，在地震作用第一阶段剪切碟片耗能，第二阶段记忆合金耗能；防止阻尼器失去耗能效果；本发明可直接安装在梁柱节点处，操作简单，适用范围广，阻尼器结构简单，体积小，不占用过多使用空间，成本低廉。

Description

两阶段耗能密封节点阻尼器
技术领域
本发明属于结构抗震领域，具体涉及一种两阶段耗能密封节点阻尼器，应用于特殊环境建筑节点。
技术背景
我国处于地震高发地区，地震灾难带来的损失是惨重的，在近十几年的震害调查中发现，框架建筑结构在遭遇强震过程中，易发生柱端或节点破坏，即地震时，各层框架柱端首先屈服出现塑性铰，形成薄弱层，致使结构发生倒塌。传统节点抗震设计方法过于被动，主要靠增大柱的截面尺寸或者增加梁柱节点配筋，这样容易造成材料的浪费，且施工质量难以保证，并且结构整体刚度增大还有可能放大地震的作用，因此传统的抗震设计具有很多的不足。
一次地震之后，会有连续的余震发生，时间间隔较短，常规节点阻尼器在主震后，阻尼器失效，无法对后续余震在节点处积聚的能量起到消散作用。
软钢具有明显的屈服点，破坏前具有明显的预兆(较大的变形，伸长率)，属于塑性破坏，应用于建筑节点处在地震作用时，能有效地吸收节点能量，起到消散地震能量的作用，是作为建筑节点阻尼器的理想耗能材料。
记忆合金在外力作用下会产生变形，当把外力去掉，在一定的温度条件下，能恢复原来的形状，由于它具有百万次以上的恢复功能，因此叫做"记忆合金"。此外，记忆合金还具有无磁性、耐磨耐蚀、无毒性的优点，应用十分广泛，是优质的减震材料。常规的阻尼器设计中，依靠单一剪切钢铅阻尼棒耗能，耗能形式单一，不具备多阶段耗能能力，应研究多种耗能形式有效的融为一体，使阻尼器具有最佳的耗能效果。
以往的金属阻尼器，使用条件有所限制，在特殊环境中，如潮湿，腐蚀性强的条件中易发生锈蚀，颗粒堵塞，而引发阻尼器失效，无法在地震或风振中起到有效的耗能作用。
目前国内节点转角阻尼器主要有钢铅叠层节点阻尼器(如授权公开号103790253A)，角度可调节扇形铅粘弹性转角阻尼器(如授权公开号105155719A)等发明专利，这些发明利用剪切铅棒，搓断变形来消散地震反应和风振的能量，大震过后阻尼器可能发生破坏，无法做到两阶段耗能。且使用条件有所限制，在建筑环境多元化，复杂化的条件下使用有诸多限制，而国内外目前也无适用于多种环境的一种两阶段耗能密封节点阻尼器。
发明内容
由于现有技术存在上述不足，本发明所要解决的技术问题就是提供一种两阶段耗能密封节点阻尼器。
为实现上述目的，本发明采用下述方案：
两阶段耗能密封节点阻尼器，包括：复合弹性体和分别固定设置于复合弹性体两端的柱端固定板、梁端固定板；其中，复合弹性体为弧形，柱端固定板与梁端固定板均为矩形钢板，柱端固定板与梁端固定板的矩形钢板四周均设有固定板螺栓口。
与现有技术相比，本发明具有以下优点和效果：
1、本发明具有密封效果，由于弧形剪切钢棒安放于密封套管中，所以能够具有防尘，耐潮湿，耐腐蚀，满足户外特殊环境使用的特点。
2、本发明耗能形式多样化，在地震作用第一阶段剪切碟片耗能，第二阶段记忆合金耗能。第一阶段，依靠搓断弧形剪切钢棒外伸碟片进行耗能，第二阶段，当剪切钢棒外伸碟片发生破坏后，还可依靠拉伸或压缩记忆合金丝圈及记忆合金条进行耗能，防止阻尼器失去耗能效果。
3、本发明可直接安装在梁柱节点处，操作简单，适用范围广，阻尼器结构简单，体积小，不占用过多使用空间，成本低廉。
4、适用于多种建筑结构。
附图说明
图1为两阶段耗能密封节点阻尼器的结构示意图；
图2为图1的左视图；
图3为图1的俯视图；
图4为图2和图3中沿B-B剖面图；
图5为图1中沿A-A剖面图；
图6为弧形剪切钢棒平面图；
图7为弧形剪切钢棒俯视图；
图8为记忆合金丝固定板平面图；
图9为第二阶段记忆合金丝阻尼器平面图；
图10为记忆合金丝固定板与梁端上下密封套管连接处平面图；
图11为两阶段耗能密封节点阻尼器在梁柱节点中的应用示意图；
图中：1、复合弹性体，2、柱端固定板,3、梁端固定板，4a、梁端上密封套管，4b、柱端上密封套管，5a、梁端下密封套管，5b、柱端下密封套管，6、弧形剪切钢棒，7、记忆合金丝圈，8、记忆合金丝固定板，9、密封垫圈，10、固定板螺栓口，11、套管外伸螺栓口，12、记忆合金条。
具体实施方式
如图1至图10所示，两阶段耗能密封节点阻尼器，包括：复合弹性体1和分别设置于复合弹性体1两端的柱端固定板2、梁端固定板3；复合弹性体1为弧形，柱端固定板2与梁端固定板3均为矩形钢板，柱端固定板2与梁端固定板3的矩形钢板四周均设有固定板螺栓口10。
复合弹性体1，包括：梁端上密封套管4a、梁端下密封套管5a、柱端上密封套管4b、柱端下密封套管5b、弧形剪切钢棒6、记忆合金丝圈7、记忆合金丝固定板8、密封垫圈9、记忆合金条12；其中，弧形剪切钢棒6是横截面为矩形的弧形软钢，弧形剪切钢棒6两端四个侧面均设置剪切碟片，弧形剪切钢棒6两端顶面均设置连接卡槽。
梁端上密封套管4a为呈弧状的U形软钢，内侧中部设有剪切碟片；梁端下密封套管5a为呈弧状的U形软钢，内侧中部设有剪切碟片；梁端上密封套管4a、梁端下密封套管5a外侧均设有套管外伸螺栓口11，梁端上密封套管4a、梁端下密封套管5a通过套管外伸螺栓口11进行螺栓连接；梁端上密封套管4a、梁端下密封套管5a与梁连接的一端设有记忆合金丝固定板8上端连接卡槽；梁端上密封套管4a和梁端下密封套管5a端部与梁端固定板3焊接；弧形剪切钢棒6的四个侧面剪切碟片与梁端上密封套管4a和梁端下密封套管5a的剪切碟片交错搭接；弧形剪切钢棒6的剪切碟片数量和梁端下密封套管5a、梁端上密封套管4a剪切碟片的数量相适应，以保证具有足够的剪切耗能能力。
柱端上密封套管4b为呈弧状的U形软钢，内侧中部设有剪切碟片；柱端下密封套管5b为呈弧状的U形软钢，内侧中部设有剪切碟片；柱端上密封套管4b、柱端下密封套管5b外侧均设有套管外伸螺栓口11，柱端上密封套管4b、柱端下密封套管5b通过套管外伸螺栓口11进行螺栓连接；柱端上密封套管4b、柱端下密封套管5b与柱连接的一端设有记忆合金丝固定板8上端连接卡槽；柱端上密封套管4b和柱端下密封套管5b端部与柱端固定板2焊接；弧形剪切钢棒6四个侧面剪切碟片与柱端上密封套管4b和柱端下密封套管5b的剪切碟片交错搭接；弧形剪切钢棒6外伸剪切碟片数量和柱端下密封套管5b、柱端上密封套管4b碟片数量相适应，以保证具有足够的剪切耗能能力；弧形剪切钢棒6、梁端上密封套管4a、梁端下密封套管5a、柱端上密封套管4b、柱端下密封套管5b交界空隙处设置密封垫圈9，密封垫圈9采用特氟龙材料。
记忆合金丝固定板8包括：上下两块均带有四个圆孔的钢板，钢板厚度小于卡槽空隙，便于安装，在四个圆孔位置穿过记忆合金条12后通过螺母连接。
记忆合金丝圈7为记忆合金丝按照一定阻尼及刚度要求机械编织成的记忆合金丝圆管，套在4个记忆合金条12外端，与记忆合金丝固定板8采用储能点焊的方式连接。
记忆合金条12为两端带有螺纹的记忆合金圆棒，在记忆合金丝圈7内部空处穿过后，与记忆合金丝固定板8螺栓连接。
将带有记忆合金条12及记忆合金丝圈7的记忆合金丝固定板8置于由梁端上密封套管4a和梁端下密封套管5a组合成的密封套管端部空处，通过卡槽连接。
将带有记忆合金条12及记忆合金丝圈7的记忆合金丝固定板8置于由柱端上密封套管4b和柱端下密封套管5b组合成的密封套管端部空处，通过卡槽连接。
上下剪切密封套管材料，弧形剪切钢棒6材料采用软钢，可以保证通过搓断外伸耗能碟片进行耗能。
所述的记忆合金丝，可以是常用的弹性可恢复材料，也可以是粘弹性材料。

Claims (10)

1.一种两阶段耗能密封节点阻尼器，包括：复合弹性体和分别设置于复合弹性体两端的柱端固定板、梁端固定板；其中，复合弹性体为弧形，柱端固定板与梁端固定板均为矩形钢板，柱端固定板与梁端固定板的矩形钢板四周均设有固定板螺栓口。
2.根据权利要求1所述的两阶段耗能密封节点阻尼器，其特征在于，复合弹性体，包括：梁端上密封套管、梁端下密封套管、柱端上密封套管、柱端下密封套管、弧形剪切钢棒、记忆合金丝圈、记忆合金丝固定板、密封垫圈、记忆合金条；其中，弧形剪切钢棒是横截面为矩形的弧形软钢，弧形剪切钢棒两端四个侧面均设置剪切碟片，弧形剪切钢棒两端顶面均设置连接卡槽。
3.根据权利要求1-2所述的两阶段耗能密封节点阻尼器，其特征在于，梁端上密封套管为呈弧状的U形软钢，内侧中部设有剪切碟片；梁端下密封套管为呈弧状的U形软钢，内侧中部设有剪切碟片；梁端上密封套管、梁端下密封套管外侧均设有套管外伸螺栓口，梁端上密封套管、梁端下密封套管通过套管外伸螺栓口进行螺栓连接；梁端上密封套管、梁端下密封套管与梁连接的一端设有记忆合金丝固定板上端连接卡槽；梁端上密封套管和梁端下密封套管端部与梁端固定板焊接；弧形剪切钢棒四个侧面剪切碟片与梁端上密封套管和梁端下密封套管的剪切碟片交错搭接；弧形剪切钢棒外伸剪切碟片数量和梁端下密封套管、梁端上密封套管剪切碟片的数量相适应。
4.根据权利要求1-3所述的两阶段耗能密封节点阻尼器，其特征在于，柱端上密封套管为呈弧状的U形软钢，内侧中部设有剪切碟片；柱端下密封套管为呈弧状的U形软钢，内侧中部设有剪切碟片；柱端上密封套管、柱端下密封套管外侧均设有套管外伸螺栓口，柱端上密封套管、柱端下密封套管通过套管外伸螺栓口进行螺栓连接；柱端上密封套管、柱端下密封套管与柱连接的一端设有记忆合金丝固定板上端连接卡槽；柱端上密封套管和柱端下密封套管端部与柱端固定板焊接；弧形剪切钢棒四个侧面剪切碟片与柱端上密封套管和柱端下密封套管的剪切碟片交错搭接；弧形剪切钢棒外伸剪切碟片数量和柱端下密封套管、柱端上密封套管剪切碟片的数量相适应。
5.根据权利要求1-4所述的两阶段耗能密封节点阻尼器，其特征在于，记忆合金固定板包括：上下两块均带有四个圆孔的钢板，钢板厚度小于卡槽空隙，在四个圆孔位置穿过记忆合金条后通过螺母连接；记忆合金丝圈为记忆合金丝按照一定阻尼及刚度要求机械编织成的记忆合金丝圆管，套在4个记忆合金条外端，与记忆合金丝固定板采用储能点焊的方式连接。
6.根据权利要求1-5所述的两阶段耗能密封节点阻尼器，其特征在于，记忆合金条为两端带有螺纹的记忆合金圆棒，在记忆合金丝圈内部空处穿过后，与固定板螺栓连接。
7.根据权利要求1-6所述的两阶段耗能密封节点阻尼器，其特征在于，将带有记忆合金条及记忆合金丝圈的记忆合金丝固定板置于由上密封套管和下密封套管组合成的密封套管端部空处，通过卡槽连接。
8.根据权利要求1-7所述的两阶段耗能密封节点阻尼器，其特征在于，弧形剪切钢棒、梁端上密封套管、梁端下密封套管、柱端上密封套管、柱端下密封套管交界空隙处设置密封垫圈，密封垫圈采用特氟龙材料。
9.根据权利要求1-8所述的两阶段耗能密封节点阻尼器，其特征在于，上下剪切密封套管材料，弧形剪切钢棒材料采用软钢。
10.根据权利要求1-9所述的两阶段耗能密封节点阻尼器，其特征在于，所述的记忆合金丝，可以是常用的弹性可恢复材料，也可以是粘弹性材料。
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