CN109629702A - 一种用于排架牛腿柱顶的易更换金属阻尼器及梁柱连接节点 - Google Patents

一种用于排架牛腿柱顶的易更换金属阻尼器及梁柱连接节点 Download PDF

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CN109629702A CN201910005642.3A CN201910005642A CN109629702A CN 109629702 A CN109629702 A CN 109629702A CN 201910005642 A CN201910005642 A CN 201910005642A CN 109629702 A CN109629702 A CN 109629702A
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Abstract

本发明公开一种用于排架牛腿柱顶的易更换金属阻尼器及梁柱连接节点，阻尼器由上、下端板、中间下端板、支托板、软钢耗能组件、刻度尺、刻度尺支座、纵横向条形支撑钢板、加劲块和剪切耗能组件组成。剪切耗能组件包括橡胶块、U型钢板、可滑动单面波浪形板、波浪形传力板、方钢管、上部圆钢管、下部圆钢管、弹簧、连接板、角钢。软钢耗能组件包括波形软钢板、下传力杆、传力杆支座。支托钢板与中间下端板、上下传力杆与传力杆支座之间采用摩擦型高强螺栓连接，连接板和角钢与U型钢板之间采用普通螺栓连接，其余构件之间焊接。本发明耗能机制更加有效，具有更好的减振、隔震效果，震后经过对该阻尼器的快速更换，即可快速恢复结构正常使用功能。

Description

一种用于排架牛腿柱顶的易更换金属阻尼器及梁柱连接节点
技术领域
发明属于土木工程抗震与减震领域，主要涉及一种用于排架牛腿柱顶的易更换金属阻尼器及梁柱连接节点。
背景技术
传统建筑主要靠结构自身变形来吸收地震能量，许多主要构件损伤后很难被修复。随着抗震理论、技术、方法的不断进步以及更多高性能材料的发展应用，人们对结构的抗震性能要求越来越高，结构抗震已由抗倒塌设计逐步向可恢复功能设计转变，以期在震后将整个社会的损失降到最低。
在实现可恢复功能结构的这几种方法中，目前最具有可操作性的是可更换结构，在结构中设置可更换的结构构件，在强震时使结构的损伤主要集中在可更换构件，不仅可以利用其有效耗散地震输入结构能量，而且有利于震后对受损的可更换构件快速更换，尽快恢复结构的正常使用功能。
梁柱节点是排架结构体系中的重要组成部分，目前大部分的排架结构厂房在地震作用下，排架结构其牛腿柱与排架梁的连接节点破坏严重，从而导致屋架塌落现象严重，并且震后修复工作较难。因此，排架结构的抗震措施的提出与研究是非常有必要的。为了减少排架结构梁柱节点在地震作用下发生脆性破坏，并确保框架梁柱在震后仍然能保持较好的延性，以达到耗散地震能量的作用，一般的方法是在梁柱节点处加阻尼器，但现有的阻尼器耗能能力较差，且减震、隔震效果并不明显，新形式阻尼器的提出很有必要。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种用于排架牛腿柱顶的易更换金属阻尼器及梁柱连接节点，该阻尼器具有良好的减振、隔震效果，并且在震后可快速更换，使排架结构恢复正常使用功能。
为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种用于排架牛腿柱顶的易更换金属阻尼器，包括上端板、下端板组件、软钢耗能组件以及剪切耗能组件，上端板设置于下端板组件的上方；
剪切耗能组件包括内含密集金属球的橡胶块、U型钢板、可滑动单面波浪形板、波浪形传力板、第一钢管、可伸缩支撑杆和弹簧，第一钢管上端与上端板固定连接，第一钢板下端向下端板组件延伸并与下端板组件之间留有预设距离；可伸缩支撑杆的上部伸入第一钢管内且可伸缩支撑杆的上端与上端板固定连接，可伸缩支撑杆的下端与下端板组件固定连接；弹簧套设在可伸缩支撑杆上，弹簧的上半部分处于第一钢管与可伸缩支撑杆之间的腔体内；U型钢板设置两个，两个U型钢板关于第一钢管对称且开口均朝向第一钢管；两个U型钢板的下端与下端板组件固定连接，上端通过连接部件固定连接；第一钢管上在U型钢板开口所对的位置固定连接有波浪形传力板，每个U型钢板在开口位置均设有与波浪形传力板适配的可滑动单面波浪形板，可滑动单面波浪形板能够沿U型钢板翼边的端部向U型钢板的底边移动，内含密集金属球的橡胶块充填于U型钢板底边与可滑动单面波浪形板平面一侧之间；弹簧的下端与下端板组件接触，上端与上端板之间留有预设距离，该预设距离为可滑动单面波浪形板波长的一半；
软钢耗能组件包括上传力杆、下传力杆和波形软钢板，上端板和下端板组件上分别设有第一传力杆支座和第二传力杆支座；上传力杆的上端通过摩擦型高强螺栓与第一传力杆支座轴接，且上传力杆与第一传力杆支座通过摩擦型高强螺栓紧固；上传力杆的下端与下传力杆的上端通过摩擦型高强螺栓轴接，且上传力杆与下传力杆通过摩擦型高强螺栓紧固；下传力杆的下端通过摩擦型高强螺栓与第二传力杆支座轴接，且下传力杆通过摩擦型高强螺栓与第二传力杆支座紧固；上传力杆与下传力杆之间形预设夹角，波形软钢板设置于上传力杆与下传力杆之间，波形软钢板的上端与上传力杆固定连接，波形软钢板的下端与下传力杆固定连接；波形软钢板上的槽道方向与上端板以及下部端板平行。
所述可伸缩支撑杆包括上部圆钢管和下部圆钢管，第一钢管采用方钢管，方钢管套在上部圆钢管外部，上部圆钢管的上端与上端板固定连接，上部圆钢管18的下端与下端板组件之间留有预设距离，下部圆钢管的上端伸入上部圆钢管内，下端与下端板组件固定连接，下部圆钢管与上部圆钢管之间为间隙配合。
U型钢板两个翼边的内侧开设有滑槽，可滑动单面波浪形板的上下两段均设有与所述滑槽相适配的支脚，支脚嵌入于滑槽中。
两个U型钢板上部的翼边之间通过连接板以及螺栓连接，U型钢板的底边在内含密集金属球的橡胶块的两侧通过螺栓连接有角钢。
可滑动单面波浪形板以及波浪形传力板的波长和波峰相同，波浪形传力板的上端与可滑动单面波浪形板的上端平齐，波浪形传力板的波形与可滑动单面波浪形板的波形相差半个波长，可滑动单面波浪形板与波浪形传力板的波面为摩擦面；上传力杆、第一传力杆支座、下传力杆以及第二传力杆支座上与摩擦型高强螺栓头部的接触面以及与摩擦型高强螺栓上连接螺母的接触面均采用摩擦面。
波形软钢板波纹为横波，波形软钢板的侧面形状为等腰梯形；该等腰梯形的底角为45°，顶角为135°；波形软钢板正面形状为波形，波角分别为60°和120°；波形软钢板的厚度为5mm；波形软钢板采用屈服强度为100MPa～190MPa的软钢，弹簧的刚度系数为K＝25×103kN/m。
下端板组件包括下端板、条形钢板支撑架、中间下端板、第一支托板和第二支托板，条形钢板支撑架固定设置于下端板上表面，中间下端板固定设置于条形钢板支撑架上，中间下端板与下端板之间留有预设距离和侧向开口；第一支托板通过第一摩擦型高强螺栓与中间下端板固定连接，第一支托板与中间下端板上供第一摩擦型高强螺栓穿过的螺栓孔为第一条形螺栓孔；
在剪切耗能组件的第一方向和第二方向上均对称布置有软钢耗能组件，所述第一方向与第二方向垂直；U型钢板的下端和可伸缩支撑杆的下端均与第一支托板固定连接；位于所述第一方向上的第二传力杆支座固定于第一支托板；在所述第二方向上，中间下端板在第一支托板的两侧均设有第二支托板，第二支托板与中间下端板之间通过第二摩擦型高强螺栓连接，第二支托板与中间下端板上供第二摩擦型高强螺栓穿过的孔为第二条形螺栓孔，第二条形螺栓孔的长度方向与所述第一条形螺栓孔的长度方向垂直，第二条形螺栓孔的长度方向与所述第一方向平行或垂直，位于所述第二方向上的第二传力杆支座固定于第二支托板上；第二支托板与第一支托板之间留有活动间距。
条形钢板支撑架包括三个并排设置的纵向条形支撑钢板，相邻两个纵向条形支撑钢板之间通过横向条形支撑钢板固定连接，纵向条形支撑钢板的上下两端以及横向条形支撑钢板的上下两端均分别与中间下端板和下端板固定连接；下端板上在两侧的纵向条形支撑钢板处设有加劲块。
还包括刻度尺和刻度尺支座，刻度尺支座固定于U型钢板的上端，刻度尺上沿其长度方向开设有长条形螺栓孔，刻度尺与刻度尺支座在所述长条形螺栓孔处通过两个螺栓连接，刻度尺的上端与上端板的下表面相抵。
一种梁柱连接节点，包括牛腿柱、排架梁和上述用于排架牛腿柱顶的易更换金属阻尼器，牛腿柱顶部固定设有叉形柱帽，用于排架牛腿柱顶的易更换金属阻尼器的下端板组件通过摩擦型高强螺栓固定连接于叉形柱帽上，下端板组件上供摩擦型高强螺栓穿过的孔为条形螺栓孔；用于排架牛腿柱顶的易更换金属阻尼器的上端板与排架梁之间采用螺栓固定连接。
本发明具有如下有益效果：
本发明的用于排架牛腿柱顶的易更换金属阻尼器在上端板与下端板组件之间设置软钢耗能组件以及剪切耗能组件，在地震时，竖向地震荷载传递给剪切耗能组件，剪切耗能组件利用波浪形传力板与可滑动单面波浪形板的接触面的摩擦以及由可滑动单面波浪形板对内含密集金属球的橡胶块的挤压造成的内含密集金属球的橡胶块内部金属球的相互摩擦和变形共同吸收、耗散地震能量。同时，在横向水平地震荷载作用下，波浪形传力板与可滑动单面波浪形板可在横向发生相对移动，并利用其接触面的摩擦作用吸收、耗散地震能量。当竖向位移为波浪形传力板的半个波长时，波浪形传力板与可滑动单面波浪形板的波峰接触，弹簧上端与上端板下表面接触，此时内含密集金属球的橡胶块以及波浪形传力板与可滑动单面波浪形板将失去继续耗能的作用，并由弹簧利用其变形代替上述构件继续发挥吸收、耗散地震能量的作用。在地震作用下，沿横向分布的软钢耗能组件可同时承受横向水平方向及竖直方向的地震荷载，沿纵向分布的软钢耗能组件能够同时承受纵向水平方向及竖直方向的地震荷载，造成波形软钢板上下传力杆之间夹角的变化，利用波形软钢板的平面外弯曲变形，以及波形软钢板上下传力杆、传力杆支座和摩擦型高强螺栓相互之间的摩擦，协同吸收、耗散地震能量。总上所述，本发明的阻尼器能够利用阻尼器自身的多种耗能方式可减小甚至避免排架结构节点在地震作用下的塑性变形，相对于传统阻尼器有更好的减振、隔震效果。
进一步的，第一支托板与中间下端板上供第一摩擦型高强螺栓穿过的螺栓孔为第一条形螺栓孔，第二支托板与中间下端板上供第二摩擦型高强螺栓穿过的孔为第二条形螺栓孔，第二条形螺栓孔的长度方向与所述第一条形螺栓孔的长度方向垂直，第二条形螺栓孔的长度方向与所述第一方向平行或垂直，第一方向与第二方向垂直，因此第一支托板、第二支托板和中间下端板能够在纵向和横向水平方向发生相对滑移，并利用接触面之间以及螺母与构件之间的摩擦吸收、耗散地震能量。
由上述本发明用于排架牛腿柱顶的易更换金属阻尼器的有益效果可知，本发明的梁柱连接节点由于采用了该阻尼器，因此本发明的梁柱连接节点在地震作用时，排架利用柱帽内的金属软钢阻尼器吸收、耗散外部地震传入的能量，使得排架这一节点能够减轻或避免地震作用带来的破坏，而使其失去正常使用能力。同时，阻尼器与叉形柱帽以及排架梁之间通过螺栓连接，因此震后只需通过更换阻尼器的方式，即可快速恢复排架结构的正常使用能力。
附图说明
图1为本发明用于排架牛腿柱顶的易更换金属阻尼器的整体结构示意图。
图2为本发明用于排架牛腿柱顶的易更换金属阻尼器的主视图。
图3为本发明用于排架牛腿柱顶的易更换金属阻尼器的右视图。
图4为本发明用于排架牛腿柱顶的易更换金属阻尼器的俯视图。
图5为本发明软钢耗能组件发的分解示意图。
图6为本发明剪切耗能组件示意图。
图7为本发明剪切耗能组件剖面图。
图8为本发明U型钢板与可滑动单面波浪形板的分解示意图。
图9为本发明下端板组件的分解示意图。
图10为本发明阻尼器在工程中的应用示意图。
图中各个标号的含义为：1-上端板，2-下端板，3-中间下端板，4-1-方形支托板，4-2条形支托板，5-波形软钢板，6-1-钢管，6-2-单层U形连接板，6-3-双层U形连接板，7-1-钢管，7-2-单层U形连接板，8-传力杆支座，9-刻度尺，10-刻度尺支座，11-1纵向条形支撑钢板，11-2横向条形支撑钢板，12-加劲块，13-内含密集金属球的橡胶块，14-U型钢板，14-1-滑槽，15-可滑动单面波浪形板，15-1支脚，16-波浪形传力板，17-方钢管，18-上部圆钢管，19-下部圆钢管，20-弹簧，21-连接板，22-角钢，23-条形螺栓孔，24-摩擦型高强螺栓，25-普通螺栓，26-牛腿柱，27-叉形柱帽，28-排架梁。
具体实施方式
遵从上述技术方案，以下给出本发明的具体实例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1～图7所示，本发明的用于排架牛腿柱顶的易更换金属阻尼器，包括上端板1、下端板组件、软钢耗能组件以及剪切耗能组件，上端板1设置于下端板组件的上方；如图1～图3以及图6～图8所示，剪切耗能组件包括内含密集金属球的橡胶块13、U型钢板14、可滑动单面波浪形板15、波浪形传力板16、第一钢管、可伸缩支撑杆和弹簧20，第一钢管上端与上端板焊接，第一钢板下端向下端板组件延伸并与下端板组件之间留有预设距离；可伸缩支撑杆的上部伸入第一钢管内且可伸缩支撑杆的上端与上端板1焊接，可伸缩支撑杆的下端与下端板组件焊接；弹簧20套设在可伸缩支撑杆上，弹簧20的上半部分处于第一钢管与可伸缩支撑杆之间的腔体内，弹簧20与可伸缩支撑杆以及第一钢管均光滑接触，可伸缩支撑杆以及第一钢管起到约束弹簧20侧向变形的作用；U型钢板14设置两个，两个U型钢板14关于第一钢管对称且开口均朝向第一钢管；两个U型钢板14的下端与下端板组件焊接，上端通过连接部件焊接；第一钢管上在U型钢板14开口所对的位置焊接有波浪形传力板16，每个U型钢板14在开口位置均设有与波浪形传力板16适配的可滑动单面波浪形板15，可滑动单面波浪形板15能够沿U型钢板14翼边的端部向U型钢板14的底边移动，内含密集金属球的橡胶块13充填于U型钢板14底边与可滑动单面波浪形板15平面一侧之间并紧密接触；弹簧20的下端与下端板组件接触，上端与上端板2之间留有预设距离，该预设距离为可滑动单面波浪形板15波长的一半；如图1～图5所示，软钢耗能组件包括上传力杆、下传力杆和波形软钢板5，上端板1和下端板组件上分别设有第一传力杆支座和第二传力杆支座；上传力杆的上端通过摩擦型高强螺栓24与第一传力杆支座轴接，且上传力杆与第一传力杆支座通过摩擦型高强螺栓24紧固；上传力杆的下端与下传力杆的上端通过摩擦型高强螺栓24轴接，且上传力杆与下传力杆通过摩擦型高强螺栓24紧固；下传力杆的下端通过摩擦型高强螺栓24与第二传力杆支座轴接，且下传力杆通过摩擦型高强螺栓24与第二传力杆支座紧固；上传力杆与下传力杆之间形预设夹角，波形软钢板5设置于上传力杆与下传力杆之间，波形软钢板5的上端与上传力杆焊接，波形软钢板5的下端与下传力杆焊接；波形软钢板5上的槽道方向与上端板1以及下部端板1平行。
如图6～图8所示，作为本发明优选的实施方案，可伸缩支撑杆包括上部圆钢管18和下部圆钢管19，第一钢管采用方钢管17，方钢管17套在上部圆钢管18外部，上部圆钢管18的上端与上端板1焊接，上部圆钢管18的下端与下端板组件之间留有预设距离，下部圆钢管19的上端伸入上部圆钢管18内，下端与下端板组件焊接，下部圆钢管19与上部圆钢管18之间为间隙配合并光滑接触；U型钢板14两个翼边的内侧开设有滑槽14-1，可滑动单面波浪形板15的上下两段均做有凸出的与所述滑槽14-1相适配的支脚15-1，支脚15-1嵌入于滑槽14-1中，使可滑动单面波浪形板15能够在U型钢板14内沿滑槽14-1滑动；两个U型钢板14上部的翼边之间通过连接板21以及螺栓连接固定，U型钢板14的底边在内含密集金属球的橡胶块13的两侧通过螺栓连接有角钢22，角钢22一方面起到对内含密集金属球的橡胶块13固定的作用，另一方面可作为U型钢板14底边的加劲肋，加强其刚度；可滑动单面波浪形板15以及波浪形传力板16的波长和波峰相同，波浪形传力板16的上端与可滑动单面波浪形板15的上端平齐，波浪形传力板16的波形与可滑动单面波浪形板15的波形相差半个波长，可滑动单面波浪形板15与波浪形传力板16的波面均做摩擦面处理并且可完美契合；上传力杆、第一传力杆支座、下传力杆以及第二传力杆支座上与摩擦型高强螺栓24头部的接触面以及与摩擦型高强螺栓24上连接螺母的接触面均采用摩擦面。
如图5所示，作为本发明优选的实施方案，上传力杆由一个钢管6-1、一个单层U形连接板6-2和一个双层U形连接板6-3焊接组成；下传力杆由一个钢管7-1、两个单层U形连接板7-2焊接组成；波形软钢板5波纹为横波，波形软钢板5的侧面形状为等腰梯形；该等腰梯形的底角为45°，顶角为135°；波形软钢板5正面形状为波形，波角分别为60°和120°；波形软钢板5的厚度为5mm；波形软钢板5采用屈服强度为100MPa～190MPa的软钢，弹簧20的刚度系数为K＝25×103kN/m；上传力杆和下传力杆之间的夹角优选为90°。
如图9所示，参照图1～图3，下端板组件包括下端板2、条形钢板支撑架、中间下端板3、第一支托板和第二支托板，其中第一支托板采用方形支托板4-1，第二支托板采用条形支托板4-2，条形钢板支撑架固定设置于下端板2上表面，中间下端板3固定设置于条形钢板支撑架上，中间下端板3与下端板2之间留有预设距离和侧向开口；第一支托板通过第一摩擦型高强螺栓与中间下端板3焊接，第一支托板与中间下端板3上供第一摩擦型高强螺栓穿过的螺栓孔为第一条形螺栓孔；在剪切耗能组件的第一方向(即图2中的左右方向，或图3中的垂直于直面的方向)和第二方向(即图3中的左右方向，或图2中的垂直于直面的方向)上均对称布置有软钢耗能组件，所述第一方向与第二方向垂直；U型钢板14的下端和可伸缩支撑杆的下端均与第一支托板焊接；位于所述第一方向上的第二传力杆支座固定于第一支托板；在所述第二方向上，中间下端板3在第一支托板的两侧均设有第二支托板，第二支托板与中间下端板3之间通过第二摩擦型高强螺栓连接，第二支托板与中间下端板3上供第二摩擦型高强螺栓穿过的孔为第二条形螺栓孔，第二条形螺栓孔的长度方向与所述第一条形螺栓孔的长度方向垂直，第二条形螺栓孔的长度方向与所述第一方向平行或垂直，位于所述第二方向上的第二传力杆支座固定于第二支托板上；第二支托板与第一支托板之间留有活动间距；如图9所示，参照图1～图3，条形钢板支撑架包括三个并排设置的纵向条形支撑钢板11-1，相邻两个纵向条形支撑钢板11-1之间通过横向条形支撑钢板11-2焊接，纵向条形支撑钢板11-1与横向条形支撑钢板11-2呈王字形分布，纵向条形支撑钢板11-1长度略大于中间下端板3的宽度，纵向条形支撑钢板11-1的上下两端以及横向条形支撑钢板11-2的上下两端均分别与中间下端板3和下端板2焊接；下端板2上在两侧的纵向条形支撑钢板11-1处设有加劲块12。其中，方形支托板4-1加工4个纵向条形螺栓孔23，两个条形支托板4-2各加工两个横向条形螺栓孔23，其中第一方向为横向，第二方向为纵向，中间下端板3与方形支托板4-1、条形支托板4-2上螺栓孔对应位置加工4个纵向和4个横向条形螺栓孔23。螺母与方形支托板4-1以及条形支托板4-2的接触面、中间下端板3与方形支托板4-1以及条形支托板4-2接触面均做摩擦面处理，中间下端板3、方形支托板4-1以及条形支托板4-2通过条形螺栓孔23采用摩擦型高强螺栓24连接，并且方形支托板4-1和条形支托板4-2之间相距30mm。软刚耗能软钢组件设置8个，4个软刚耗能软钢组件分别沿横向连接于上端板1与方形支托板4-1之间，每侧个2个且对称分布；4个软钢耗能组件分别两两沿纵向连接于上端板1与2个条形支托板4-2之间。
如图1、图3和图10所示，本发明的阻尼器还包括刻度尺9和刻度尺支座10，刻度尺支座10固定于U型钢板14的上端，刻度尺9上沿其长度方向开设有长条形螺栓孔，刻度尺9与刻度尺支座10在所述长条形螺栓孔处通过两个螺栓连接，刻度尺9的上端与上端板1的下表面相抵，刻度尺9上的长条形螺栓孔作为螺栓的滑轨，螺栓将刻度尺9轻微紧固在刻度尺支座10上即可，紧固程度要保证螺栓将刻度尺9受力后能够下移且不自由下落，以确定U形钢板14上端带动波浪形传力板16向下发生的位移。
由上述本发明阻尼器的结构特点可知，通过波形软钢板5弯曲变形、剪切耗能组件内部可滑动单面波浪形板15与波浪形传力板16的剪切摩擦、内含密集金属球的橡胶块13内部的金属球之间的摩擦和变形、弹簧20的变形以及其他设置条形螺栓孔23和摩擦型高强螺栓24的构件之间的摩擦、滑动等方式共同吸收、耗散地震产生的能量。
如图10所示，本发明的梁柱连接节点，包括牛腿柱26、排架梁28和上述用于排架牛腿柱顶的易更换金属阻尼器，牛腿柱26顶部固定设有叉形柱帽27，用于排架牛腿柱顶的易更换金属阻尼器的下端板组件通过摩擦型高强螺栓焊接于叉形柱帽27上，下端板组件上供摩擦型高强螺栓穿过的孔为条形螺栓孔，该连接的构造方式使叉形柱帽27与下端板2在地震作用下产生滑动摩擦，进一步加强了整体结构的耗能能力；用于排架牛腿柱顶的易更换金属阻尼器的上端板1与排架梁28之间采用螺栓焊接，排架梁28与上端板1上的螺栓孔为圆形螺栓孔，该螺栓可采用普通螺栓。阻尼器的下端板2和上端板1分别与叉形柱帽27和排架梁28采用螺栓连接，因此便于在震后快速、易操作的更换阻尼器，使整体结构快速恢复正常使用功能。
综上所述，本发明的阻尼器主要利用采用低屈服点钢的波形软钢板5的塑性变形、波浪形传力板16与可滑动单面波浪形板15以及方形支托板4-1、条形支托架4-2与中间下端板3的接触面的摩擦、内含密集金属球的橡胶块13内部金属球的相互摩擦和变形、弹簧20的变形、摩擦型高强度螺栓24与构件之间的摩擦等多种方式共同吸收、耗散地震能量，减轻甚至避免牛腿柱26与排架梁28在地震作用下的塑性变形，保证结构自身不受破坏，实现更好的减振、隔震效果。

Claims (10)

1.一种用于排架牛腿柱顶的易更换金属阻尼器，其特征在于，包括上端板(1)、下端板组件、软钢耗能组件以及剪切耗能组件，上端板(1)设置于下端板组件的上方；
剪切耗能组件包括内含密集金属球的橡胶块(13)、U型钢板(14)、可滑动单面波浪形板(15)、波浪形传力板(16)、第一钢管、可伸缩支撑杆和弹簧(20)，第一钢管上端与上端板固定连接，第一钢板下端向下端板组件延伸并与下端板组件之间留有预设距离；可伸缩支撑杆的上部伸入第一钢管内且可伸缩支撑杆的上端与上端板(1)固定连接，可伸缩支撑杆的下端与下端板组件固定连接；弹簧(20)套设在可伸缩支撑杆上，弹簧(20)的上半部分处于第一钢管与可伸缩支撑杆之间的腔体内；U型钢板(14)设置两个，两个U型钢板(14)关于第一钢管对称且开口均朝向第一钢管；两个U型钢板(14)的下端与下端板组件固定连接，上端通过连接部件固定连接；第一钢管上在U型钢板(14)开口所对的位置固定连接有波浪形传力板(16)，每个U型钢板(14)在开口位置均设有与波浪形传力板(16)适配的可滑动单面波浪形板(15)，可滑动单面波浪形板(15)能够沿U型钢板(14)翼边的端部向U型钢板(14)的底边移动，内含密集金属球的橡胶块(13)充填于U型钢板(14)底边与可滑动单面波浪形板(15)平面一侧之间；弹簧(20)的下端与下端板组件接触，上端与上端板(2)之间留有预设距离，该预设距离为可滑动单面波浪形板(15)波长的一半；
软钢耗能组件包括上传力杆、下传力杆和波形软钢板(5)，上端板(1)和下端板组件上分别设有第一传力杆支座和第二传力杆支座；上传力杆的上端通过摩擦型高强螺栓(24)与第一传力杆支座轴接，且上传力杆与第一传力杆支座通过摩擦型高强螺栓(24)紧固；上传力杆的下端与下传力杆的上端通过摩擦型高强螺栓(24)轴接，且上传力杆与下传力杆通过摩擦型高强螺栓(24)紧固；下传力杆的下端通过摩擦型高强螺栓(24)与第二传力杆支座轴接，且下传力杆通过摩擦型高强螺栓(24)与第二传力杆支座紧固；上传力杆与下传力杆之间形预设夹角，波形软钢板(5)设置于上传力杆与下传力杆之间，波形软钢板(5)的上端与上传力杆固定连接，波形软钢板(5)的下端与下传力杆固定连接；波形软钢板(5)上的槽道方向与上端板(1)以及下部端板(1)平行。
2.根据权利要求1所述的一种用于排架牛腿柱顶的易更换金属阻尼器，其特征在于，所述可伸缩支撑杆包括上部圆钢管(18)和下部圆钢管(19)，第一钢管采用方钢管(17)，方钢管(17)套在上部圆钢管(18)外部，上部圆钢管(18)的上端与上端板(1)固定连接，上部圆钢管(18)的下端与下端板组件之间留有预设距离，下部圆钢管(19)的上端伸入上部圆钢管(18)内，下端与下端板组件固定连接，下部圆钢管(19)与上部圆钢管(18)之间为间隙配合。
3.根据权利要求1所述的一种用于排架牛腿柱顶的易更换金属阻尼器，其特征在于，U型钢板(14)两个翼边的内侧开设有滑槽(14-1)，可滑动单面波浪形板(15)的上下两段均设有与所述滑槽(14-1)相适配的支脚(15-1)，支脚(15-1)嵌入于滑槽(14-1)中。
4.根据权利要求1所述的一种用于排架牛腿柱顶的易更换金属阻尼器，其特征在于，两个U型钢板(14)上部的翼边之间通过连接板(21)以及螺栓连接，U型钢板(14)的底边在内含密集金属球的橡胶块(13)的两侧通过螺栓连接有角钢(22)。
5.根据权利要求1所述的一种用于排架牛腿柱顶的易更换金属阻尼器，其特征在于，可滑动单面波浪形板(15)以及波浪形传力板(16)的波长和波峰相同，波浪形传力板(16)的上端与可滑动单面波浪形板(15)的上端平齐，波浪形传力板(16)的波形与可滑动单面波浪形板(15)的波形相差半个波长，可滑动单面波浪形板(15)与波浪形传力板(16)的波面为摩擦面；上传力杆、第一传力杆支座、下传力杆以及第二传力杆支座上与摩擦型高强螺栓(24)头部的接触面以及与摩擦型高强螺栓(24)上连接螺母的接触面均采用摩擦面。
6.根据权利要求1所述的一种用于排架牛腿柱顶的易更换金属阻尼器，其特征在于，波形软钢板(5)波纹为横波，波形软钢板(5)的侧面形状为等腰梯形；该等腰梯形的底角为45°，顶角为135°；波形软钢板(5)正面形状为波形，波角分别为60°和120°；波形软钢板(5)的厚度为5mm；波形软钢板(5)采用屈服强度为100MPa～190MPa的软钢，弹簧(20)的刚度系数为K＝25×103kN/m。
7.根据权利要求1所述的一种用于排架牛腿柱顶的易更换金属阻尼器，其特征在于，下端板组件包括下端板(2)、条形钢板支撑架、中间下端板(3)、第一支托板和第二支托板，条形钢板支撑架固定设置于下端板(2)上表面，中间下端板(3)固定设置于条形钢板支撑架上，中间下端板(3)与下端板(2)之间留有预设距离和侧向开口；第一支托板通过第一摩擦型高强螺栓与中间下端板(3)固定连接，第一支托板与中间下端板(3)上供第一摩擦型高强螺栓穿过的螺栓孔为第一条形螺栓孔；
在剪切耗能组件的第一方向和第二方向上均对称布置有软钢耗能组件，所述第一方向与第二方向垂直；U型钢板(14)的下端和可伸缩支撑杆的下端均与第一支托板固定连接；位于所述第一方向上的第二传力杆支座固定于第一支托板；在所述第二方向上，中间下端板(3)在第一支托板的两侧均设有第二支托板，第二支托板与中间下端板(3)之间通过第二摩擦型高强螺栓连接，第二支托板与中间下端板(3)上供第二摩擦型高强螺栓穿过的孔为第二条形螺栓孔，第二条形螺栓孔的长度方向与所述第一条形螺栓孔的长度方向垂直，第二条形螺栓孔的长度方向与所述第一方向平行或垂直，位于所述第二方向上的第二传力杆支座固定于第二支托板上；第二支托板与第一支托板之间留有活动间距。
8.根据权利要求7所述的一种用于排架牛腿柱顶的易更换金属阻尼器，其特征在于，条形钢板支撑架包括三个并排设置的纵向条形支撑钢板(11-1)，相邻两个纵向条形支撑钢板(11-1)之间通过横向条形支撑钢板(11-2)固定连接，纵向条形支撑钢板(11-1)的上下两端以及横向条形支撑钢板(11-2)的上下两端均分别与中间下端板(3)和下端板(2)固定连接；下端板(2)上在两侧的纵向条形支撑钢板(11-1)处设有加劲块(12)。
9.根据权利要求7所述的一种用于排架牛腿柱顶的易更换金属阻尼器，其特征在于，还包括刻度尺(9)和刻度尺支座(10)，刻度尺支座(10)固定于U型钢板(14)的上端，刻度尺(9)上沿其长度方向开设有长条形螺栓孔，刻度尺(9)与刻度尺支座(10)在所述长条形螺栓孔处通过两个螺栓连接，刻度尺(9)的上端与上端板(1)的下表面相抵。
10.一种梁柱连接节点，其特征在于，包括牛腿柱(26)、排架梁(28)和权利要求1所述的用于排架牛腿柱顶的易更换金属阻尼器，牛腿柱(26)顶部固定设有叉形柱帽(27)，用于排架牛腿柱顶的易更换金属阻尼器的下端板组件通过摩擦型高强螺栓固定连接于叉形柱帽(27)上，下端板组件上供摩擦型高强螺栓穿过的孔为条形螺栓孔；用于排架牛腿柱顶的易更换金属阻尼器的上端板(1)与排架梁(28)之间采用螺栓固定连接。
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