CN110629898B - 一种柱底阻尼器及基于该柱底阻尼器的波形腹板半包柱 - Google Patents

一种柱底阻尼器及基于该柱底阻尼器的波形腹板半包柱 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种柱底阻尼器及基于该柱底阻尼器的波形腹板半包柱，上端板、各上部S形耗能构件、上部圆环形连接件、各斜杆、下部圆环形连接件、各下部S形耗能构件及下端板自上到下依次分布；各反Z形支撑构件固定于上端板与下端板之间，且反Z形支撑构件位于中间耗能构件的外周；Z形耗能构件的底部固定于下端板的上部，Z形耗能构件的中部穿过上部圆环形连接件及下部圆环形连接件，Z形耗能构件的上部固定于上端板的底部，该阻尼器能够有效的提高半包柱的减震性能，且破坏后容易更换。

Description

一种柱底阻尼器及基于该柱底阻尼器的波形腹板半包柱
技术领域
本发明属于土木工程抗震与减震领域，涉及一种柱底阻尼器及基于该柱底阻尼器的波形腹板半包柱。
背景技术
金属阻尼器尤其是软钢阻尼器是一种利用金属屈服时弹塑性变形耗能的减震隔震构件，由于金属在进入塑性状态后具有良好的滞回特性，并在弹塑性变形过程中吸收大量能量，因而被用来制造不同类型和构造的耗能减震器。从受力形式上可分为轴向屈服型、剪切屈服型、弯曲屈服型和扭转屈服型阻尼器，已有的耗能阻尼器有以下这几种：X形和三角形耗能器、扭转梁耗能器、弯曲梁耗能器、U型钢板耗能器、钢棒耗能器、圆环耗能器、双圆环耗能器、加劲圆环耗能器等。相比于其粘弹型、摩擦型、粘滞液体型等其他类型阻尼器，金属阻尼器易加工、滞回性能稳定、易于更换、造价及维护费用低廉，因此被广泛用于工程结构的抗震加固和修复领域。
通过阻尼器有效的吸收和消耗地震能量，可以减轻或者调整结构的地震响应，有效的保护结构安全。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。
现有技术中公开了各种各样的带有金属阻尼器的梁柱节点，但是现有技术中的用于柱底的阻尼耗能能力各有倾向，都不是很理想。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种柱底阻尼器及基于该柱底阻尼器的波形腹板半包柱，该阻尼器能够有效的提高半包柱的减震性能，且破坏后容易更换。
为达到上述目的，本发明所述的柱底阻尼器包括中间耗能构件、上端板、下端板、Z形耗能构件及若干反Z形支撑构件；中间耗能构件包括上部圆环形连接件、下部圆环形连接件、若干上部S形耗能构件、若干下部S形耗能构件及若干斜杆；
上端板、各上部S形耗能构件、上部圆环形连接件、各斜杆、下部圆环形连接件、各下部S形耗能构件及下端板自上到下依次分布，其中，各上部S形耗能构件均固定于上端板的底部与上部圆环形连接件的上部之间，各斜杆均固定于上部圆环形连接件的底部与下部圆环形连接件的上部之间，各下部S形耗能构件均固定于下部圆环形连接件与下端板之间；
各反Z形支撑构件固定于上端板与下端板之间，且反Z形支撑构件位于中间耗能构件的外周；
Z形耗能构件的底部固定于下端板的上部，Z形耗能构件的中部穿过上部圆环形连接件及下部圆环形连接件，Z形耗能构件的上部固定于上端板的底部。
下端板的底部设置有两个倒T形卡接构件。
各斜杆沿逆时针方向倾斜30°。
各反Z形支撑构件沿顺时针方向旋转。
上端板为凹槽形结构。
下端板上表面四个角的位置处均竖立固定有保险装置。
下端板与反Z形支撑构件的底部及Z形耗能构件的底部之间、上端板与Z形耗能构件的顶部及反Z形支撑构件的顶部之间均通过螺栓相连接。
Z形耗能构件的中部沿轴向开缝。
保险装置的上表面为与反Z形支撑构件的中部倾斜角度相同的斜面。
本发明所述的波形腹板半包柱包括基础、半包柱本体、预制连接板以及柱底阻尼器，其中，预制连接板11位于基础上，预制连接板上设置有与倒T形卡接构件相配合的倒T形卡接槽，定位横杆穿过预制连接板及倒T形卡接构件将预制连接板与下端板相连接，上端板扣合于半包柱本体的底部，高强螺栓穿过上端板及半包柱本体的侧面将上端板及半包柱本体相连接。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的柱底阻尼器及基于该柱底阻尼器的波形腹板半包柱在具体操作时，通过反Z形支撑构件、Z形耗能构件、上部S形耗能构件、下部S形耗能构件及斜杆的变形进行耗能，其中，上部S形耗能构件、下部S形耗能构件、Z形耗能构件及斜杆组成的逆时针方向旋转体系，各反Z形支撑构件组成顺时针方向旋转体系，从而使得柱底阻尼器在各个方向的抗震减震性能均较优良，同时在安装时，定位横杆穿过预制连接板及倒T形卡接构件将预制连接板与下端板相连接，高强螺栓穿过上端板及半包柱本体的侧面将上端板及半包柱本体相连接，以实现柱底阻尼器的安装，继而有效的提高波形腹板半包柱的抗震性能，且破坏后容易更换。
进一步，下端板上表面四个角的位置处均竖立固定有保险装置，防止阻尼器被压溃。
附图说明
图1为本发明的整体示意图；
图2为本发明的主视图；
图3为本发明的右视图；
图4为本发明的部分构件拆解图；
图5为本发明内部耗能体系图；
图6为本发明中波形腹板半包柱的示意图；
图7为本发明中阻尼器的示意图；
图8为本发明中顺时针逆时针支撑耗能体系示的意图。
其中，1为上端板、2为下端板、31为上部S形耗能构件、32为下部S形耗能构件、41为上部圆环形连接件、42为下部圆环形连接件、5为斜杆、6为Z形耗能构件、7为反Z形支撑构件、8为保险装置、9为倒T形卡接构件、10为定位横杆、11为预制连接板、12为基础、13为波形腹板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参考图2、图3、图4、图5、图7及图8，本发明所述的柱底阻尼器包括中间耗能构件、上端板1、下端板2、Z形耗能构件6及若干反Z形支撑构件7；中间耗能构件包括上部圆环形连接件41、下部圆环形连接件42、若干上部S形耗能构件31、若干下部S形耗能构件32及若干斜杆5；上端板1、各上部S形耗能构件31、上部圆环形连接件41、各斜杆5、下部圆环形连接件42、各下部S形耗能构件32及下端板2自上到下依次分布，其中，各上部S形耗能构件31均固定于上端板1的底部与上部圆环形连接件41的上部之间，各斜杆5均固定于上部圆环形连接件41的底部与下部圆环形连接件42的上部之间，各下部S形耗能构件32均固定于下部圆环形连接件42与下端板2之间；各反Z形支撑构件7固定于上端板1与下端板2之间，且反Z形支撑构件7位于中间耗能构件的外周；Z形耗能构件6的底部固定于下端板2的上部，Z形耗能构件6的中部穿过上部圆环形连接件41及下部圆环形连接件42，Z形耗能构件6的上部固定于上端板1的底部，其中，下端板2上表面四个角的位置处均竖立固定有保险装置8；各反Z形支撑构件7沿顺时针方向旋转；上端板1为凹槽形结构。
下端板2的底部设置有两个倒T形卡接构件9；各斜杆5沿逆时针方向倾斜30°，斜杆5的数目为八根，且八根斜杆5沿周向依次分布。
下端板2与反Z形支撑构件7的底部及Z形耗能构件6的底部之间、上端板1与Z形耗能构件6的顶部及反Z形支撑构件7的顶部之间均通过螺栓相连接；Z形耗能构件6的中部沿轴向开缝，使Z形耗能构件6易于屈服，以保护主体结构。
保险装置8的上表面为与反Z形支撑构件7的中部倾斜角度相同的斜面。
参考图1及图6，本发明所述的波形腹板半包柱包括基础12、半包柱本体、预制连接板11以及柱底阻尼器，其中，预制连接板11位于基础12上，预制连接板11上设置有与倒T形卡接构件9相配合的倒T形卡接槽，定位横杆10穿过预制连接板11及倒T形卡接构件9将预制连接板11与下端板2相连接，上端板1扣合于半包柱本体的底部，高强螺栓穿过上端板1及半包柱本体的侧面将上端板1及半包柱本体相连接，波形腹板半包柱中波形腹板的波峰部位焊接栓钉，以增强钢板与混凝土的协同工作能力。
本发明在受到地震作用时，反Z形支撑构件7发生顺时针旋转进行耗能，同时上部S形耗能构件31及下部S形耗能构件32进行耗能，带动内部斜杆5逆时针方向旋转耗能。采用外部顺时针旋转，内部逆时针旋转的方式可以有效的提高阻尼器的耗能能力，还可以提高一定的承载能力，波形腹板半包柱装入阻尼器的承载力与原完好柱承载力基本持平，但耗能能力远远大于原被替换的柱脚处的耗能能力。

Claims (8)

1.一种柱底阻尼器，其特征在于，包括中间耗能构件、上端板(1)、下端板(2)、Z形耗能构件(6)及若干反Z形支撑构件(7)；中间耗能构件包括上部圆环形连接件(41)、下部圆环形连接件(42)、若干上部S形耗能构件(31)、若干下部S形耗能构件(32)及若干斜杆(5)；
上端板(1)、各上部S形耗能构件(31)、上部圆环形连接件(41)、各斜杆(5)、下部圆环形连接件(42)、各下部S形耗能构件(32)及下端板(2)自上到下依次分布，其中，各上部S形耗能构件(31)均固定于上端板(1)的底部与上部圆环形连接件(41)的上部之间，各斜杆(5)均固定于上部圆环形连接件(41)的底部与下部圆环形连接件(42)的上部之间，各下部S形耗能构件(32)均固定于下部圆环形连接件(42)与下端板(2)之间；
各反Z形支撑构件(7)固定于上端板(1)与下端板(2)之间，且反Z形支撑构件(7)位于中间耗能构件的外周；
Z形耗能构件(6)的底部固定于下端板(2)的上部，Z形耗能构件(6)的中部穿过上部圆环形连接件(41)及下部圆环形连接件(42)，Z形耗能构件(6)的上部固定于上端板(1)的底部。
2.根据权利要求1所述的柱底阻尼器，其特征在于，下端板(2)的底部设置有两个倒T形卡接构件(9)。
3.根据权利要求1所述的柱底阻尼器，其特征在于，上端板(1)为凹槽形结构。
4.根据权利要求1所述的柱底阻尼器，其特征在于，下端板(2)上表面四个角的位置处均竖立固定有保险装置(8)。
5.根据权利要求1所述的柱底阻尼器，其特征在于，下端板(2)与反Z形支撑构件(7)的底部及Z形耗能构件(6)的底部之间、上端板(1)与Z形耗能构件(6)的顶部及反Z形支撑构件(7)的顶部之间均通过螺栓相连接。
6.根据权利要求1所述的柱底阻尼器，其特征在于，Z形耗能构件(6)的中部沿轴向开缝。
7.根据权利要求1所述的柱底阻尼器，其特征在于，保险装置(8)的上表面为与反Z形支撑构件(7)的中部倾斜角度相同的斜面。
8.一种波形腹板半包柱，其特征在于，包括基础(12)、半包柱本体、预制连接板以及权利要求2所述的柱底阻尼器，其中，预制连接板位于基础(12)上，预制连接板上设置有与倒T形卡接构件(9)相配合的倒T形卡接槽，定位横杆(10)穿过预制连接板及倒T形卡接构件(9)将预制连接板与下端板(2)相连接，上端板(1)扣合于半包柱本体的底部，高强螺栓穿过上端板(1)及半包柱本体的侧面将上端板(1)及半包柱本体相连接。
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