CN106869356B - 阻尼板可更换两阶段耗能密封节点阻尼器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种阻尼板可更换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连接板、梁端连接板；其中，复合弹性体为弧形，柱端连接板与梁端连接板均为矩形钢板，柱端连接板与梁端连接板的矩形钢板四周均设有螺栓安装口。本发明具有防尘，耐潮湿，耐腐蚀，满足户外特殊环境使用的特点。本发明耗能形式多样化，第一阶段，依靠搓断剪切耗能碟片进行耗能，第二阶段，当剪切耗能碟片发生破坏后，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，在地震过后，可打开密封盖板，更换剪切耗能碟片，重复使用，维修费用低，不易造成材料的浪费，符合经济环保可持续的建筑原则。
Description
技术领域
本发明属于结构抗震领域，具体涉及一种阻尼板可更换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，应将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。
以往的金属阻尼依靠搓断铅芯，或依靠摩擦消耗节点能量，阻尼能力强，抗疲劳性能好。但地震后，阻尼器将完全损坏，属于一次性耗能，容易造成材料的浪费，不符合经济，环保，可持续使用的原则。
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。且震后更换阻尼器维修费用高，易造成材料浪费。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阻尼板可更换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阻尼板可更换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：
阻尼板可更换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、具有密封效果，具有防尘，耐潮湿，耐腐蚀，满足户外特殊环境使用的特点。
2、耗能形式多样化，第一阶段，依靠搓断剪切耗能碟片进行耗能，第二阶段，当剪切耗能碟片发生破坏后，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、解决了现有阻尼器在地震后，阻尼器将完全破坏，一次性使用，维修费用高，易造成材料的浪费和阻尼器在特殊条件下使用失效且无法适用于多种环境的问题。在地震过后，可打开密封盖板，更换剪切耗能碟片，重复使用，维修费用低，不易造成材料的浪费，符合经济环保可持续的建筑原则。
4、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。
5、适用于多种建筑结构。
附图说明
图1为阻尼板可更换两阶段耗能密封节点阻尼器的结构示意图；
图2为本发明左视图；
图3为图2中沿A-A剖面图；
图4为图1中沿B-B剖面图；
图5为柱端剪切套管平面图；
图6为弧形剪切钢棒平面图；
图7为柱端密封盖板平面图；
图8为剪切耗能碟片平面图；
图9为记忆合金丝固定板平面图；
图10为第二阶段记忆合金丝阻尼器平面图；
图11为记忆合金丝固定板与柱端剪切套管连接处平面图；
图12为阻尼板可更换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、柱端连接板，3、梁端连接板，4a、柱端剪切套管，4b、梁端剪切套管，5a、柱端密封盖板，5b、梁端密封盖板，6、弧形剪切钢棒，7、剪切耗能碟片，8、密封垫圈，9、记忆合金丝圈，10、套管外伸螺栓安装口，11、螺栓安装口，12、记忆合金丝固定板，13、记忆合金条。
具体实施方式
如图1-11所示，阻尼板可更换两阶段耗能密封节点阻尼器，包括：复合弹性体1、柱端连接板2和梁端连接板3；其中，复合弹性体1为弧形，柱端连接板2和梁端连接板3均为矩形钢板，复合弹性体1通过焊接与柱端连接板2，梁端连接板3连接固定；柱端连接板2、梁端连接板3四周均设置螺栓安装口11。
复合弹性体1，包括：柱端剪切套管4a、梁端剪切套管4b、柱端密封盖板5a、梁端密封盖板5b、弧形剪切钢棒6、剪切耗能碟片7、密封垫圈8、记忆合金丝圈9、套管外伸螺栓安装口10、记忆合金丝固定板12、记忆合金条13；其中：
柱端剪切套管4a呈弧形，横截面为“匚”型的硬钢，内侧上下设有矩形凹槽，用于与弧形剪切钢棒6拼接形成剪切预留槽道；在剪切预留槽道中，插入剪切耗能碟片7，剪切耗能碟片7插入上下剪切预留槽道中的数量不宜过少，以保证耗能能力；与柱连接的一端设有记忆合金丝固定板12连接卡槽，柱端剪切套管4a上下外侧均设有套管外伸螺栓安装口10，柱端剪切套管4a通过套管外伸螺栓安装口10与柱端密封盖板5a螺栓连接，柱端剪切套管4a端部与柱端连接板2焊接。
梁端剪切套管4b呈弧形，横截面为“匚”型的硬钢，内侧上下设有矩形凹槽，用于与弧形剪切钢棒6拼接形成剪切预留槽道；在剪切预留槽道中，插入剪切耗能碟片7，剪切耗能碟片7插入上下剪切预留槽道中的数量不宜过少，以保证耗能能力；与梁连接的一端设有记忆合金丝固定板12连接卡槽，梁端剪切套管4b上下外侧均设有套管外伸螺栓安装口10，梁端剪切套管4b通过套管外伸螺栓安装口10与梁端密封盖板5b螺栓连接，梁端剪切套管4b端部与梁端连接板3焊接。
弧形剪切钢棒6是横截面为矩形的弧形钢棒，材质为硬钢，弧形剪切钢棒6上下两个面均设有矩形凹槽，分别于与柱端剪切套管4a，梁端剪切套管4b上下两个面矩形凹槽拼接形成安装剪切耗能碟片7的剪切预留槽道；弧形剪切钢棒6两端顶面均设置连接卡槽，弧形剪切钢棒6与柱端剪切套管4a交界空隙处安置密封垫圈8，密封垫圈8采用特氟龙材料；弧形剪切钢棒6与梁端剪切套管4b交界空隙处安置密封垫圈8，密封垫圈8采用特氟龙材料。
记忆合金丝固定板12包括：上下两块均带有四个圆孔的钢板，钢板厚度略小于卡槽空隙，便于安装，在四个圆孔位置穿过记忆合金条13后通过螺母连接。
记忆合金丝圈9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13外端，与记忆合金丝固定板12采用储能点焊的方式连接。
记忆合金条13为两端带有螺纹的记忆合金圆棒，在记忆合金丝圈9内部空处穿过后，与记忆合金丝固定板12螺栓连接。
将带有记忆合金条13及记忆合金丝圈9的记忆合金丝固定板12置于由剪切套管4a及4b弧形剪切钢棒6组合端部空处，通过卡槽连接。
柱端密封盖板5a为弧形钢板，材质为硬钢，上下两侧具有和柱端剪切套管4a一样的套管外伸螺栓安装口10，与柱端剪切套管4a螺栓连接。
梁端密封盖板5b为弧形钢板，材质为硬钢，上下两侧具有和梁端剪切套管4b一样的套管外伸螺栓安装口10，与梁端剪切套管4b螺栓连接。
剪切耗能碟片7为长方形钢板，材质为软钢，钢板中部铣出椭圆空洞，搓断剪切耗能碟片7时耗能效果明显。
柱端剪切套管4a，梁端剪切套管4b与弧形剪切钢棒6拼接形成剪切预留槽道的矩形截面尺寸长宽分别等于剪切耗能碟片7的尺寸，以保证剪切耗能碟片7的顺利插入，使得复合弹性体1紧固。
密封垫圈8宽度应大于柱端剪切套管4a、柱端密封盖板5a、梁端剪切套管4b、梁端密封盖板5b与弧形剪切钢棒6交界处空隙1-2mm，以便于增强密封性。
所述的记忆合金丝圈9，可以是常用的弹性可恢复材料，也可以是粘弹性材料。
将焊接了柱端连接板2，梁端连接板3的复合弹性体1，通过连接板上的螺栓安装口11，与梁柱预留锚件螺栓连接。
阻尼板可更换两阶段耗能密封节点阻尼器，可安装于框架结构梁柱节点下腋内，也可安装于框架结构梁柱节点上腋处。
Claims (4)
1.一种阻尼板可更换两阶段耗能密封节点阻尼器，包括：复合弹性体、柱端连接板和梁端连接板；其特征在于，复合弹性体为弧形，柱端连接板和梁端连接板均为矩形钢板，复合弹性体通过焊接与柱端连接板，梁端连接板连接固定；柱端连接板、梁端连接板四周均设置螺栓安装口；
复合弹性体，包括：柱端剪切套管、梁端剪切套管、柱端密封盖板、梁端密封盖板、弧形剪切钢棒、剪切耗能碟片、密封垫圈、记忆合金丝圈、套管外伸螺栓安装口、记忆合金丝固定板、记忆合金条；
柱端剪切套管呈弧形，横截面为“匚”型的硬钢，内侧上下设有矩形凹槽，用于与弧形剪切钢棒拼接形成剪切预留槽道；在剪切预留槽道中，插入剪切耗能碟片，剪切耗能碟片插入上下剪切预留槽道中的数量不宜过少，以保证耗能能力；与柱连接的一端设有记忆合金丝固定板连接卡槽，柱端剪切套管上下外侧均设有套管外伸螺栓安装口，柱端剪切套管通过套管外伸螺栓安装口与柱端密封盖板螺栓连接，柱端剪切套管端部与柱端连接板焊接；
梁端剪切套管呈弧形，横截面为“匚”型的硬钢，内侧上下设有矩形凹槽，用于与弧形剪切钢棒拼接形成剪切预留槽道；在剪切预留槽道中，插入剪切耗能碟片，剪切耗能碟片插入上下剪切预留槽道中的数量不宜过少，以保证耗能能力；与梁连接的一端设有记忆合金丝固定板连接卡槽，梁端剪切套管上下外侧均设有套管外伸螺栓安装口，梁端剪切套管通过套管外伸螺栓安装口与梁端密封盖板螺栓连接，梁端剪切套管端部与梁端连接板焊接；
弧形剪切钢棒是横截面为矩形的弧形钢棒，材质为硬钢，弧形剪切钢棒上下两个面均设有矩形凹槽，分别于与柱端剪切套管，梁端剪切套管上下两个面矩形凹槽拼接形成安装剪切耗能碟片的剪切预留槽道；弧形剪切钢棒两端顶面均设置连接卡槽，弧形剪切钢棒与柱端剪切套管交界空隙处安置密封垫圈，密封垫圈采用特氟龙材料；弧形剪切钢棒与梁端剪切套管交界空隙处安置密封垫圈，密封垫圈采用特氟龙材料；
记忆合金丝固定板包括：上下两块均带有四个圆孔的钢板，钢板厚度略小于卡槽空隙，便于安装，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，套在四个记忆合金条外端，与记忆合金丝固定板采用储能点焊的方式连接；
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，与记忆合金丝固定板螺栓连接；
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剪切套管和弧形剪切钢棒组合体端部空处，通过卡槽连接。
2.根据权利要求1所述的阻尼板可更换两阶段耗能密封节点阻尼器，其特征在于，柱端密封盖板为弧形钢板，材质为硬钢，上下两侧具有和柱端剪切套管一样的套管外伸螺栓安装口，与柱端剪切套管螺栓连接；梁端密封盖板为弧形钢板，材质为硬钢，上下两侧具有和梁端剪切套管一样的套管外伸螺栓安装口，与梁端剪切套管螺栓连接。
3.根据权利要求1所述的阻尼板可更换两阶段耗能密封节点阻尼器，其特征在于，剪切耗能碟片为长方形钢板，钢板中部铣出椭圆空洞，搓断剪切耗能碟片时耗能效果明显；柱端剪切套管、梁端剪切套管与弧形剪切钢棒拼接形成剪切预留槽道的矩形截面尺寸长宽分别等于剪切耗能碟片的尺寸，以保证剪切耗能碟片的顺利插入，使得复合弹性体紧固。
4.根据权利要求1所述的阻尼板可更换两阶段耗能密封节点阻尼器，其特征在于，密封垫圈宽度应大于柱端剪切套管、柱端密封盖板、梁端剪切套管、梁端密封盖板与弧形剪切钢棒交界处空隙1-2mm，以便于增强密封性。
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