CN108331194B - 一种内含节点加固与抗震阻尼装置的耗能雀替 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种内含节点加固与抗震阻尼装置的耗能雀替，包括软钢耗能器部分、雀替式饰面板、金属限位子母挂扣，金属紧固件及金属连接件，雀替式饰面板为两片。软钢耗能器部分采用螺栓、自攻螺钉或其他紧固件与梁柱连接，两片雀替式饰面板分置于所述软钢耗能器前后两侧，并通过金属限位子母挂扣与梁连接，其中母扣通过螺钉等紧固件与梁连接，子扣通过螺钉等紧固件与雀替式饰面板连接，两片雀替式饰面板之间通过U形金属薄片用螺钉等紧固件连接。本发明具有外形美观，构造简单，安装方便的特点，为木结构节点设计、修缮及加固提供了一种新的方法，适宜在木结构建筑中推广应用。

Description

一种内含节点加固与抗震阻尼装置的耗能雀替
技术领域
本发明设计一种建筑结构用构件，具体涉及一种新型内含节点加固与抗震阻尼装置的耗能雀替，主要(但非排他地)用于地震前木结构榫卯节点的抗震加固，也可以用于一般木结构房屋的抗震加固。
背景技术
我国现存的传统木结构建筑因地域不同，结构形式也大不相同。南方民居主要以穿斗木结构为代表，官式建筑及北方民居中以抬梁式结构居多。我国的西南、西北等地区是多震地区，现存大量的木结构民居饱受地震灾害的考验。
雀替作为位于建筑立柱与梁枋相交处的一种有结构功能的构件，能起到减小梁枋跨度和梁柱相接处剪力的作用，同时还能防止立柱与横梁垂直相交的倾斜变形。但由于清朝后，雀替更多的装饰性被挖掘出，结构功能性大大削弱，对木结构的抗震性及整体稳定性是一个很大的损失。
在尊重传统木结构建筑形制的基础上，结合已有的耗能器类型、耗能理论，研发高效、适用的耗能雀替，是遵循文物保护原则和抗震加固要求的有效方法。
传统木结构已有的加固与抗震方法减震水准单一，在地震力较小时阻尼器仍处于弹性工作状态，地震能量仍由木结构主体耗散，对木结构整体造成损伤，阻尼器没起到应有的作用，在大震下，所受应力稍大于屈服应力时便整体进入塑性耗能阶段，消耗能量总量少，未能实现阻尼器的分阶段消能减震，且不能与原有建筑风格融为一体，在实际工程中应用困难。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型内含节点加固与抗震阻尼装置的耗能雀替，既增加梁柱节点的刚度，也可以提高结构体系分阶段耗能能力，在榫卯节点弹性变形阶段，雀替式饰面板滑落，软钢耗能器进入工作状态，该耗能器可以提高节点刚度，并通过耗能钢板相对转动耗能，在在榫卯节点塑性变形阶段，部分耗能钢板产生屈服变形，耗能量增加，榫卯节点屈服变形阶段，触动底层耗能钢板屈服变形，耗能雀替进入整体耗能状态。
本发明采用的技术方案为：一种内含节点加固与抗震阻尼装置的耗能雀替，包括软钢耗能器、雀替式饰面板、金属限位子母挂扣、金属紧固件以及金属连接件；
所述雀替式饰面板为两片，所述软钢耗能器采用螺栓、自攻螺钉或金属紧固件与梁、柱连接，两片雀替式饰面板分置于所述软钢耗能器前后两侧，并分别通过金属限位子母挂扣与梁底部连接，其中金属限位子母挂扣母扣通过螺钉等紧固件与梁连接，金属限位子母挂扣子扣通过螺钉等紧固件与雀替式饰面板连接，两片雀替式饰面板之间通过U形金属薄片用螺钉等紧固件连接；
所述雀替式饰面板高度小于或等于梁高，长度小于或等于四分之一所在框架的面阔，下轮廓线符合古建筑卷杀做法，雀替式饰面板外轮廓大于软钢耗能器外轮廓；
所述软钢耗能器外圈与梁、柱连接的耗能钢板厚度大于内部耗能钢板厚度，两片钢板连接处做圆弧平滑连接，内部水平耗能钢板沿柱方向将耗能雀替按比例分为三层，软钢耗能器顶层竖向加劲肋将软钢耗能器顶板按比例分为三段；中间层竖向加劲肋取顶层段距中点放置，将中间层分为三段，底层层宽窄于顶层左侧第一段宽，底层右侧附加一段L形耗能钢板。
作为优选，所述软钢耗能器材料均为软钢，耗能钢板采用焊接方式连接为一体构造，根据耗能钢板厚度设置焊脚。
作为优选，所述雀替式饰面板在与金属限位子母挂扣子扣连接的相应位置设置与子件等厚凹槽，以便隐藏扣件，不影响建筑外观。
作为优选，所述软钢耗能器内部耗能钢板厚度为6～8mm，软钢耗能器外部与梁、柱相连的耗能钢板厚度为8～10mm，所述软钢耗能器宽度取梁宽的1/3～1/2。所述耗能钢板材料选用Q235，外部两块耗能钢板相连部位的圆弧内径大于10mm，小于1/2顶层层高，层段距比例为0.2l：0.2l：0.5l(l：雀替饰面板长度)。顶层层高取0.35h～0.4h，中层层高取min(0.06l，0.15h)，底层层高取0.35h～0.5h(h：雀替饰面板高度)。
本发明根据传统雀替的形制设计，通过科学的设计软钢的间距比例及厚度比例使软钢耗能器耗能能力阶段化，第一阶段，在榫卯节点弹性变形阶段，饰面板材自动滑离工作面，软钢耗能器进入工作状态，通过耗能钢板之间相对转角耗能，第二阶段，在榫卯节点塑性变形阶段，部分耗能钢板屈服变形，消耗能量，第三阶段，在榫卯节点屈服变形阶段，触动底层层耗能钢板屈服变形，耗能雀替进入整体耗能阶段。本发明极大地提高木结构节点的刚度、耗能能力及变形能力，通过选用不同材质、厚度、宽度的耗能钢板以及改变耗能钢板间距的比例，使得该耗能雀替具有简单易改造的性能来迎合各种需要。
有益效果：本发明与现有的技术相比具有结构简单，安装方便，能与建筑风格融为一体，可以实现不同水准地震作用下的有效耗能，在多遇地震中，通过耗能钢板发生相对转动耗能，在设防地震下通过部分增加部分钢板屈服耗能，在罕遇地震下触动大范围耗能钢板屈服变形，软钢耗能器进入整体耗能阶段，可以有效避免主体遭受生破坏。震后耗能器易于更换，可以快速恢复结构的功能。
附图说明
图1a为本发明结构示意图；
图1b为图1a的侧视图；
图2a为本发明软钢耗能器示意图；
图2b为图2a的侧视图；
图3a为本发明雀替式饰面板与金属限位子扣连接示意图；
图3b为图3a的侧视图；
图4a为本发明金属限位母扣及软钢耗能器与梁柱节点连接示意图；
图4b为图4a的侧视图；
图5a为两片雀替式饰面板连接示意图；
图5b为图5a的侧视图；
图6a为金属限位子母扣件示意图；
图6b为图6a的侧视图.
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
如图1a-6b所示，一种内含节点加固与抗震阻尼装置的耗能雀替，包括软钢耗能器1、雀替式饰面板2、金属限位子母挂扣3、金属紧固件4以及金属连接件5，雀替式饰面板2为两片，软钢耗能器1与梁、柱连接的水平及竖向钢板端部分别加工预留孔，采用螺栓、自攻螺钉或金属紧固件4与梁7、柱8连接。
雀替式饰面板2高度小于或等于梁高，长度小于或等于四分之一梁柱框架的面阔，下部轮廓线符合古建筑卷杀做法，饰面板外轮廓大于软钢耗能器外轮廓。两片雀替式饰面板2分置于软钢耗能器1两侧，安装时先通过金属限位子母挂扣3与梁7底面连接，其中母扣通过螺钉等紧固件与梁连接，子扣通过螺钉等紧固件与雀替式饰面板2连接，沿水平方向将个子扣插入母扣中，再将两片雀替式饰面板2之间通过U形金属薄片6用螺钉等紧固件连接。梁柱节点发生相对位移时，饰面板可以滑脱，不影响软钢耗能器1进入工作状态，可以起到建筑美观和保护软钢耗能器的作用。
所述软钢耗能器1外圈与梁柱连接的耗能钢板厚度大于内部耗能钢板厚度，两片钢板连接处做圆弧平滑连接，两片钢板端部设置预留口，用于与被加固的柱8和梁7连接，内部水平耗能钢板沿柱方向将耗能雀替按比例分为三层；顶层竖向加劲肋将软钢耗能器顶板按比例分为三段，中间层竖向加劲肋取上层段距中点错缝放置，底层层宽窄于顶层左段段距；底层附加一段L形耗能钢板。
所述所有耗能钢板材料均为软钢，采用焊接方式连接为一体构造，根据耗能钢板厚度设置焊脚。
雀替式饰面板在安装金属限位子母扣件子件连接的相应位置设置与子件等厚凹槽，以便隐藏扣件。
所述内部耗能钢板厚度t1为4～8mm。所述外部与梁柱相连的耗能钢板厚度t2为6～10mm。所述软钢耗能器宽度取梁宽b的1/3～1/2。所述耗能钢板材料选用Q235。外部两块耗能钢板相连部位的圆弧内径r大于10mm，小于1/2顶层层高。层段距比例为0.2l：0.2l：0.5l(l：雀替饰面板长度)。上层层高取(0.35～0.4)h，中层层高取min(0.06l，0.15h)，底层层高取(0.35～0.4)h(h：雀替饰面板高度)。雀替式饰面板选用与原结构相同的材料。
以上结合附图对本发明的实施方式做出详细说明，但本发明不局限于所描述的实施方式。对本领域的普通技术人员而言，在本发明的原理和技术思想的范围内，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变形仍落入本发明的保护范围内。

Claims (1)

1.一种内含节点加固与抗震阻尼装置的耗能雀替，其特征在于：包括软钢耗能器、雀替式饰面板、金属限位子母挂扣、金属紧固件以及金属连接件；
所述雀替式饰面板为两片，所述软钢耗能器采用螺栓、自攻螺钉或金属紧固件与梁、柱连接，两片雀替式饰面板分置于所述软钢耗能器两侧，并分别通过金属限位子母挂扣与梁底部连接，其中金属限位子母挂扣母扣通过紧固件与梁连接，金属限位子母挂扣子扣通过紧固件与雀替式饰面板连接，两片雀替式饰面板之间通过U形金属薄片用紧固件连接；
所述雀替式饰面板高度小于或等于梁高，长度小于或等于四分之一所在框架的面阔，下轮廓线符合古建筑卷杀做法，雀替式饰面板外轮廓大于软钢耗能器外轮廓；
所述软钢耗能器外圈与梁、柱连接的耗能钢板厚度大于内部耗能钢板厚度，两片钢板连接处做圆弧平滑连接，内部水平耗能钢板沿柱方向将耗能雀替按比例分为三层，软钢耗能器顶层竖向加劲肋将软钢耗能器顶板按比例分为三段；中间层竖向加劲肋取顶层段距中点放置，将中间层分为三段，底层层宽窄于顶层左侧第一段宽，底层右侧附加一段L形耗能钢板；
所述软钢耗能器材料均为软钢，耗能钢板采用焊接方式连接为一体构造；
所述雀替式饰面板在与金属限位子母挂扣子扣连接的相应位置设置与子件等厚凹槽；
所述软钢耗能器内部耗能钢板厚度为6～8mm，软钢耗能器外部与梁、柱相连的耗能钢板厚度为8～10mm，所述软钢耗能器宽度取梁宽的1/3～1/2；所述耗能钢板材料选用Q235，外部两块耗能钢板相连部位的圆弧内径大于10mm，小于1/2顶层层高，顶层段距比例为0.2l：0.2l：0.5l，l：雀替饰面板长度；顶层层高取0.35h～0.4h，中层层高取min(0.06l，0.15h)，底层层高取0.35h～0.5h，h：雀替饰面板高度。
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