CN110700435A - 一种装配式消能减震装置及其装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及建筑结构工程抗震的技术领域，尤其涉及一种装配式消能减震装置及其装配方法，消能减震装置包括耗能组件、用于上下固定耗能组件的两个连接组件；所述耗能组件包括耗能腹板、耗能加劲肋，所述耗能加劲肋焊接在耗能腹板的两板面上，所述耗能腹板为低屈服点钢；每个所述连接组件用于防止耗能组件上下端部晃动和将减震装置部固定在外部结构上。该发明的优点在于：该发明使用耗能组件和连接组件装配形成消能减震装置，安装简单可靠，其中耗能腹板使用低屈服点钢，具有良好的消能减震作用。

Description

一种装配式消能减震装置及其装配方法

技术领域

本发明涉及建筑结构工程抗震的技术领域，尤其涉及一种装配式消能减震装置及其装配方法。

背景技术

混凝土建筑是我国普遍的建筑形式之一，尤其是装配式混凝土建筑得到了飞速发展。装配式混凝土建筑由于生产效率高、施工周期短、符合“四节一环保”的绿色建筑发展要求而被广泛采用，但其整体性和稳定性较差，在高烈度地震区的使用受限。目前，有很多消能减震技术应用于装配式混凝土框架结构中，通过学者研究表明，合理的消能减震技术能够有效增大结构阻尼，减小结构层间位移，提高装配式混凝土框架结构的整体性和抗震性能。

但是，目前多采用传统的消能减震技术，连接构造复杂，难以更换修复，在地震下未能有效耗能。

发明内容

为了对混凝土建筑更好的消能减震，保护关键部位的梁、柱不被破坏，提出了一种装配式消能减震装置及其装配方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种装配式消能减震装置，包括耗能组件、用于上下固定耗能组件的两个连接组件；所述耗能组件包括耗能腹板、耗能加劲肋，所述耗能加劲肋焊接在耗能腹板的两板面上，所述耗能腹板为低屈服点钢；每个所述连接组件用于防止耗能组件上下端部晃动和将减震装置部固定在外部结构上。

对耗能组件的限定，所述耗能组件还包括两块连接腹板、两块第一翼缘板，两块所述连接腹板分别与耗能腹板上下端面焊接，两块所述第一翼缘板分别垂直焊接在连接腹板和耗能腹板两侧边上且构成H结构。

对连接组件的限定，每个所述连接组件包括在三维空间相互垂直的阻挡腹板、阻挡翼缘板、端板，所述阻挡腹板包括第一阻挡腹板、第二阻挡腹板，阻挡翼缘板包括第一阻挡翼缘板、第二阻挡翼缘板，第一阻挡腹板和第二阻挡腹板平行设置且用于夹住对应的连接腹板，所述第一阻挡翼缘板、第二阻挡翼缘板分别与第一阻挡腹板、第二阻挡腹板相对的侧面之间形成第一凹槽，相应的第一翼缘板厚度方向插入到相应的第一凹槽内。

对连接组件的进一步限定，所述阻挡翼缘板的外侧面与端板之间设置有加强肋。

对连接组件的进一步限定，所述端板面上设置有锚栓孔。

对耗能加劲肋的限定，所述耗能加劲肋包括水平肋板和竖直肋板，所述水平肋板包括若干根，所述水平肋板两端分别对应焊接在两侧的翼缘板的内侧面，所述竖直肋板焊接在相连的两个水平肋板之间。

对耗能加劲肋的进一步限定，所述耗能腹板的正面由两条水平肋板和一条竖直肋板组成工字型结构的耗能加劲肋，反面上设置有三条平行的水平肋板。

对耗能组件和连接组件连接方式的限定，所述第一阻挡腹板和第二阻挡腹板、对应的连接腹板通过螺栓固定连接，所述阻挡翼缘板与对应的第一翼缘板通过螺栓固定连接。

对耗能组件和连接组件连接方式的限定，紧贴的腹板之间和紧贴的翼缘板之间均设置有弹性垫。

上述的一种装配式消能减震装置的使用方法，包括以下步骤：

S1、根据抗震设计要求和尺寸制作耗能组件和连接组件；

S2、将耗能组件搭接在上部和下部的连接组件上；

S3、将连接组件上的端板通过锚杆安装在外部结构上，通过螺栓将上下部的连接组件与耗能组件中对应的连接腹板一同拧紧固；

S4、当需要取下消能减震装置时，将锚栓和螺栓取下，取下过程中，耗能组件下沉，减震装置中两个固定的外部结构相对的端面取下。

本发明的优点在于：

(1)该发明使用耗能组件和连接组件装配形成消能减震装置，安装简单可靠，其中耗能腹板使用低屈服点钢，具有良好的消能减震作用。

(2)本发明中耗能组件组成H型结构，并且耗能腹板上下两端面平行焊接连接腹板，连接腹板和第一翼缘板确定一定的刚度和稳定性。

(3)连接组件结构的设置可以阻止耗能组件在连接位置前后左右晃动。

(4)水平肋板和竖直肋板在耗能腹板两个板面的设置方式，既可以起到相同加劲效果，但是不需要断开中部的水平肋板或者竖直肋板，也能实现十字型的加劲肋。耗能加劲肋也可采取低屈服强度钢制作而成，在地震下能够充分发挥其承担剪力、变形耗能的作用，保护关键部位的梁、柱不被破坏。可通过抗震设计计算调整耗能腹板和加劲肋的厚度及尺寸，使其符合在大震下的往复受剪变形性能。

(5)连接组件与耗能组件内伸搭接，两者的腹板和翼缘板相对应位置设置有螺栓孔，通过螺栓连接固定；这种内伸搭接的连接方式能够有效利用自身来协调整体受力变形，在水平变形时，翼缘之间的限位和腹板之间的限位，可以有效进行力的传递。连接组件与耗能组件搭接，通过螺栓连接，可以减少开孔数量，降低强度削弱，可以避免外部连接端板的布置，节约材料。

(6)弹性垫的设置可以减少相对两板之间的碰撞，在变形时，具有减震作用。

(7)第一凹槽的底部和第二凹槽的底部有设定距离，这样在地震作用后，混凝土框架产生变形，在拆除连接螺栓后，耗能组件和连接组件之间可以继续内伸，使消能减震装置高度降低，方便拆卸和更换。

(8)混凝土梁中预留螺栓孔道，上部的连接组件与上层消能减震装置的下部的连接组件通过锚栓连接，减少开孔和预留锚杆。

(9)该消能减震装置安装和拆卸时都很方便，本装置不仅可应用于装配式混凝土框架结构中，还可应用于现浇混凝土框架结构中、钢框架结构、组合框架结构等，具有良好的应用范围和前景。

附图说明

图1为消能减震装置从侧面仰视的轴侧图。

图2-3为耗能组件立体图。

图4为连接组件的立体图。

图5为消能减震装置中竖直肋板为曲面时的主视图。

图中标注符号的含义如下：

101-耗能腹板 102-水平肋板 103-竖直肋板 104-第一翼缘板

105-连接腹板 106-第二凹槽 1061-第二凹槽的底部

201-端板 2011-锚栓孔 202-第一阻挡腹板 203-第二阻挡腹板

204-第一阻挡翼缘板 205-第二阻挡翼缘板

206-第一凹槽 2061-第一凹槽的底部 207-加强肋

具体实施方式

如图1所示，一种装配式消能减震装置，包括耗能组件、用于上下固定耗能组件的两个连接组件；所述耗能组件包括耗能腹板101、耗能加劲肋，所述耗能加劲肋焊接在耗能腹板101的两板面上，所述耗能腹板101为低屈服点钢；每个所述连接组件用于防止耗能组件上下端部晃动和将减震装置部固定在外部结构上。在该方案中，低屈服点钢采用SMA记忆合金。

如图2-3所示，所述耗能组件还包括两块连接腹板105、两块第一翼缘板104，两块所述连接腹板105分别与耗能腹板101上下端面焊接，两块所述第一翼缘板104分别垂直焊接在连接腹板105和耗能腹板101两侧边上且构成H结构。

所述耗能加劲肋包括水平肋板102和竖直肋板103，所述水平肋板102包括若干根，所述水平肋板102两端分别对应焊接在两侧的翼缘板的内侧面，所述竖直肋板103焊接在相连的两个水平肋板102之间。在该实施例中，所述耗能腹板101的正面由两条水平肋板102和一条竖直肋板103组成工字型结构的耗能加劲肋，反面上设置有三条平行的水平肋板102。水平肋板102和竖直肋板103在耗能腹板101两个板面的设置方式，既可以起到相同加劲效果，但是不需要断开中部的水平肋板102或者竖直肋板103，也能实现十字型的加劲肋。耗能加劲肋也可采取低屈服强度钢制作而成，在地震下能够充分发挥其承担剪力、变形耗能的作用，保护关键部位的梁、柱不被破坏。可通过抗震设计计算调整耗能腹板101和加劲肋的厚度及尺寸，使其符合在大震下的往复受剪变形性能。另外的，如图5所示，其中竖直肋板13还可以为曲线状，使得造型美观，在地震作用下，能够较好的耗能变形，避免焊缝撕裂失效。

如图4所示，每个所述连接组件包括在三维空间相互垂直的阻挡腹板、阻挡翼缘板、端板201，所述阻挡翼缘板的外侧面与端板201之间设置有加强肋207，提高其强度。所述端板201面上设置有锚栓孔2011。

所述阻挡腹板包括第一阻挡腹板202、第二阻挡腹板203，阻挡翼缘板包括第一阻挡翼缘板204、第二阻挡翼缘板205，第一阻挡腹板202和第二阻挡腹板203平行设置且用于夹住对应的连接腹板105，所述第一阻挡翼缘板204、第二阻挡翼缘板205分别与第一阻挡腹板202、第二阻挡腹板203相对的侧面之间形成第一凹槽206，相应的第一翼缘板104厚度方向插入到相应的第一凹槽206内。连接组件采用双腹板设置，不仅能够增加自身强度，同时能够限制耗能组件的前后移动。螺栓依次穿过第一阻挡腹板202、对应的连接腹板105、第二阻挡腹板203，在其中一块阻挡腹板外侧固定拧紧，可减少受力变形产生的松动。

紧贴的腹板之间和紧贴的翼缘板之间均设置有弹性垫。弹性垫的设置可以减少相对两板之间的碰撞，在变形时，具有减震作用。

如图1所示，所述耗能腹板101的两端部均设置有第一阻挡腹板202和第二阻挡腹板203穿过的第二凹槽106。第一凹槽206和第二凹槽106的设置，使得耗能组件和连接组件为内伸搭接的方式连接，这种内伸搭接的连接方式能够有效利用自身来协调整体受力变形，在水平变形时，翼缘板之间的限位和腹板之间的限位，可以有效进行力的传递。所述连接组件与耗能组件之间搭接，通过螺栓连接，可以减少开孔数量，降低强度削弱，可以避免外部连接端板201的布置，节约材料。

所述第一凹槽的底部2061和第二凹槽的底部1061有设定距离，这样在地震作用后，混凝土框架产生变形，在拆除螺栓后，耗能组件和连接组件之间可以继续内伸，使消能减震装置高度降低，方便拆卸和更换。

上述一种装配式消能减震装置的使用方法，包括以下步骤：

S1、根据抗震设计要求和尺寸制作耗能组件和连接组件；

S2、将耗能组件搭接在上部和下部的连接组件上；

S3、将连接组件上的端板201通过锚杆安装在外部结构上，通过螺栓将上下部的连接组件与耗能组件中对应的连接腹板105一同拧紧固；

具体地说，将连接组件上的端板201分别安装在外侧面相对的混凝土梁上，并通过螺栓将下部的连接组件与下层消能减震装置的上部的连接组件一同拧紧固定，通过螺栓将耗能组件与下部的连接组件连接，提升上部的连接组件和耗能组件；将上部的连接组件与耗能组件通过螺栓连接，从而提升上部的连接组件。也可将消能减震装置各组件通过螺栓固定后，整体移到混凝土梁下安装固定。

S4、当需要取下消能减震装置时，将锚栓和螺栓取下，取下过程中，耗能组件下沉，减震装置中两个固定的外部结构相对的端面取下。

以上仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种装配式消能减震装置，其特征在于，包括耗能组件、用于上下固定耗能组件的两个连接组件；所述耗能组件包括耗能腹板(101)、耗能加劲肋，所述耗能加劲肋焊接在耗能腹板(101)的两板面上，所述耗能腹板(101)和耗能加劲肋为低屈服点钢；每个所述连接组件用于防止耗能组件上下端部晃动和将减震装置部固定在外部结构上。

2.根据权利要求1所述的一种装配式消能减震装置，其特征在于，所述耗能组件还包括两块连接腹板(105)、两块第一翼缘板(104)，两块所述连接腹板(105)分别与耗能腹板(101)上下端面焊接，两块所述耗能第一翼缘板(104)分别垂直焊接在连接腹板(105)和耗能腹板(101)两侧边上且构成H结构。

3.根据权利要求2所述的一种装配式消能减震装置，其特征在于，每个所述连接组件包括在三维空间相互垂直的阻挡腹板、阻挡翼缘板、端板(201)，所述阻挡腹板包括第一阻挡腹板(202)、第二阻挡腹板(203)，阻挡翼缘板包括第一阻挡翼缘板(204)、第二阻挡翼缘板(205)，第一阻挡腹板(202)和第二阻挡腹板(203)平行设置且用于夹住对应的连接腹板(105)，所述第一阻挡翼缘板(204)、第二阻挡翼缘板(205)分别与第一阻挡腹板(202)、第二阻挡腹板(203)相对的侧面之间形成第一凹槽(206)，相应的耗能第一翼缘板(104)厚度方向插入到相应的第一凹槽(206)内。

4.根据权利要求3所述的一种装配式消能减震装置，其特征在于，所述阻挡翼缘板的外侧面与端板(201)之间设置有加强肋(207)。

5.根据权利要求3所述的一种装配式消能减震装置，其特征在于，所述端板(201)面上设置有锚栓孔(2011)。

6.根据权利要求1所述的一种装配式消能减震装置，其特征在于，所述耗能加劲肋包括水平肋板(102)和竖直肋板(103)，所述水平肋板(102)包括若干根，所述水平肋板(102)两端分别对应焊接在两侧的翼缘板的内侧面，所述竖直肋板(103)焊接在相连的两个水平肋板(102)之间。

7.根据权利要求6所述的一种装配式消能减震装置，其特征在于，所述耗能腹板(101)的正面由两条水平肋板(102)和一条竖直肋板(103)组成工字型结构的耗能加劲肋，反面上设置有三条平行的水平肋板(102)。

8.根据权利要求3所述的一种装配式消能减震装置，其特征在于，所述第一阻挡腹板(202)和第二阻挡腹板(203)、对应的连接腹板(105)通过螺栓固定连接，所述阻挡翼缘板与对应的耗能第一翼缘板(104)通过螺栓固定连接。

9.根据权利要求3所述的一种装配式消能减震装置，其特征在于，紧贴的腹板之间和紧贴的翼缘板之间均设置有弹性垫。

10.权利要求1-9任意一项所述的一种装配式消能减震装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、根据抗震设计要求和尺寸制作耗能组件和连接组件；

S2、在混凝土梁中预留锚栓孔；

S3、将耗能组件搭接在上部和下部的连接组件上；

S4、将连接组件上的端板(201)通过锚杆安装在外部结构上，通过螺栓将上下部的连接组件与耗能组件中对应的连接腹板(105)一同拧紧固；

S5、当需要取下消能减震装置时，将锚栓和螺栓取下，取下过程中，耗能组件下沉，减震装置中两个固定的外部结构相对的端面取下。

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