CN110836033A - 一种自复位消能器及安装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自复位消能器，包括：上箱式钢板构件、中间箱式钢板构件、下箱式钢板构件、端部箱式钢板构件、碟形弹簧弹性复位组件、拉杆、钢板消能构件；端部箱式钢板构件分别设于下箱式钢板构件上方的两端，端部箱式钢板构件顶部呈开口状，且其内壁上设有多个隔板，隔板的中部开设贯穿隔板的凹槽；钢板消能构件位于中间箱式钢板构件与端部箱式钢板构件之间；碟形弹簧弹性复位组件包括：碟形弹簧、刚性垫板以及螺母；刚性垫板置于碟形弹簧的两端，刚性垫板的外侧通过螺母紧固；碟形弹簧两端的刚性垫板抵接在相邻两个隔板之间。本发明中消能器的施工方便，构造简单，稳定性强，同时具有耗能和自复位的功能。
Description
技术领域
本发明涉及效能减震技术领域，更具体的说是涉及一种自复位消能器及安装方法。
背景技术
消能减震技术是指在结构指定部位设置消能装置，通过所设置的消能装置产生摩擦、弯曲、剪切等弹塑性滞回变形来耗能或吸收地震或其他振动输入结构中的能量，从而减小主体结构的振动反应，避免结构本身产生破坏，保护结构自身的安全。传统耗能减震技术是在结构中设置消能器来消耗能量，但震后结构残余变形过大，往往不能恢复原位。而现有的自复位装置一般设置预应力筋材，记忆合金等材料提供恢复力，但具有施工困难，预压力损失大，造价高等缺点。
因此发明一种施工方便，构造简单，稳定性强，同时具有耗能能力的自复位消能器及安装方法是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种施工方便，构造简单，稳定性强，具有耗能能力的自复位消能器及安装方法。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种自复位消能器，包括：上箱式钢板构件、中间箱式钢板构件、下箱式钢板构件、端部箱式钢板构件、碟形弹簧弹性复位组件、拉杆、钢板消能构件；
所述中间箱式钢板构件垂直设置于所述上箱式钢板构件中部的下方；
所述下箱式钢板构件位于所述中间箱式钢板构件的下方；
所述端部箱式钢板构件设有两个，分别设于所述下箱式钢板构件上方的两端，所述端部箱式钢板构件顶部呈开口状，且其内壁上设有多个隔板，所述隔板的中部开设贯穿所述隔板的凹槽；
所述钢板消能构件位于所述中间箱式钢板构件与所述端部箱式钢板构件之间；
所述拉杆的一端穿过上箱式钢板构件与所述上箱式钢板构件连接，另一端贯穿所述凹槽置于所述端部箱式钢板构件的内部，且与所述碟形弹簧弹性复位组件连接；
所述碟形弹簧弹性复位组件包括：碟形弹簧、刚性垫板以及螺母；所述碟形弹簧、刚性垫板以及螺母均套设于所述拉杆上，刚性垫板置于所述碟形弹簧的两端，所述刚性垫板的外侧通过所述螺母紧固；所述碟形弹簧两端的刚性垫板抵接在相邻两个所述隔板之间。
采用上述技术方案的有益效果是，本发明中在对当消能器整体受力时，上箱式钢板构件和拉杆沿同方向运动，碟形弹簧被压缩，同时钢板消能构件发生平面外弯曲塑性变形消耗地震输入结构的能量，消能器起到自复位和耗能作用，并且本发明的消能器的结构简单，稳定性强。
优选的，所述上箱式钢板构件包括：两块相平行的第一翼缘板和置于两块所述第一翼缘板之间的第一加劲肋，所述第一加劲肋设有多个。第一加劲肋的设置可以增强上箱式钢板构件的稳定性。
优选的，所述中间箱式钢板构件包括：两块相平行的第二翼缘板和置于两块所述第二翼缘板之间的第二加劲肋，所述第二加劲肋设有多个。第二加劲肋的设置可以增强中间箱式钢板构件的稳定性。
优选的，所述第二翼缘板与所述上箱式钢板构件下方的所述第一翼缘板的连接处通过第一三角板进行支撑固定，使上箱式钢板构件和中间箱式钢板构件连接处更加的稳定，防止中间箱式钢板构件晃动，增强消能器的结构稳定性。
优选的，所述拉杆的顶部贯穿且置于所述上箱式钢板构件的顶部，所述拉杆的外表面与所述上箱式钢板构件顶部的所述第一翼缘板之间通过第二三角板进行支撑固定，使拉杆与上箱式钢板构件之间固定的稳固，保证地震时上箱式钢板构件和拉杆沿同方向运动，进而实现耗散地震能量及自复位的功能。
优选的，所述钢板消能构件在所述端部箱式钢板构件和所述中间箱式钢板构件之间设有一个或多个，所述钢板消能构件包括：两个平行的连接板和耗能钢板，所述耗能钢板设有多个均匀置于两个所述连接板之间。发生地震时钢板消能构件会发生平面外弯曲塑性变形消耗地震输入结构的能量。
优选的，所述下箱式钢板构件包括：两块相平行的第三翼缘板和第三加劲肋，所述第三加劲肋设有多个，置于两个所述第三翼缘板之间。第三加劲肋的设置可以增强下箱式钢板构件的稳定性。
优选的，所述端部箱式钢板构件由两块竖直平行的钢板组成，所述隔板置于两块所述钢板之间，靠近所述钢板消能构件的所述钢板与所述下箱式钢板构件顶部的所述第三翼缘板之间通过所述第一三角板进行支撑固定，使得下箱式钢板构件与端部箱式钢板构件之间连接的更加稳固。
优选的，所述螺母和所述刚性垫板对所述碟形弹簧施加一定的预紧力，相邻两个所述隔板之间的距离与所述碟形弹簧预压紧后两个所述刚性垫板之间的距离相同，所述螺母表面的外接圆直径小于所述凹槽直径，方便在地震中拉杆运动时，螺母可以在隔板的内圈中移动，并且碟形弹簧预压力应大于消能器反向加载至零时的残余内力，以使构件可以恢复到原位，减小消能器的残余位移。
一种自复位消能器安装方法，安装步骤如下：
S1、将所述上箱式钢板构件、中间箱式钢板构件、下箱式钢板构件、端部箱式钢板构件预先安装完成，并将所述中间箱式钢板构件安装在所述上箱式钢板构件的下方，并用第一三角板固定，将两个所述端部箱式钢板构件安装在所述下箱式钢板构件的两端，并用第一三角板进行固定；
S2、将碟形弹簧、刚性垫板、螺母套设在拉杆上，将所述刚性垫板置于所述碟形弹簧的两端，并将所述螺母置于所述刚性垫板的外侧，压紧所述刚性垫板对所述碟形弹簧施加一定的预压力，当所述碟形弹簧弹性复位组件设有多组时，多组所述碟形弹簧弹性复位组件沿所述拉杆的轴线方向并排设置；
S3、在所述端部箱式钢板构件的内部设置至少两个所述隔板，所述隔板的中部开设所述凹槽，预紧后的所述碟形弹簧两端的所述刚性垫板置于两个相邻的所述隔板之间，相邻两个所述隔板之间的距离与所述碟形弹簧预压紧后两个所述刚性垫板之间的距离相同；
S4、将所述拉杆的顶部穿过所述上箱式钢板构件，所述拉杆为螺纹杆，将所述拉杆穿过所述上箱式钢板构件的部位的螺纹磨平，并在所述拉杆的侧壁上设有多个第二三角板，与所述上箱式钢板构件相固定；
S5、将钢板消能构件放置在所述中间箱式钢板构件和所述端部箱式钢板构件之间，并通过焊接或高强螺栓的连接方式与所述中间箱式钢板构件、所述端部箱式钢板构件连接。
采用上述技术方案的有益效果是，本发明中消能器的结构简单，根据上述步骤可以很方便的对消能器进行安装、使用且稳定性强，能够实现在地震中极大地耗散地震能量和震后结构自复位的功能，可广泛应用于建筑领域。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种自复位消能器及安装方法，其有益效果为：
(1)本发明中消能器整体受力时，上箱式钢板构件和拉杆沿同方向运动，碟形弹簧被压缩，同时钢板消能构件发生平面外弯曲塑性变形消耗地震输入结构的能量，消能器起到自复位和耗能作用；
(2)本发明在第一加劲肋、第二加劲肋、第三加劲肋、第一三角板、第二三角板的设置，使得上箱式钢板构件、下箱式钢板构件、中间箱式钢板构件以及端部箱式钢板构件之间结构的稳定性强，并且在结构简单，便于安装操作，稳定性强，可广泛应用于建筑领域。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明提供的消能器的剖视图；
图2附图为本发明提供的钢板消能构件的结构示意图；
图3附图为本发明提供的消能器隔板的机构示意图。
其中，图中，
1-上箱式钢板构件；
101-翼缘板；102-加劲肋；
2-下箱式钢板构件；
201-翼缘板；202-加劲肋；
3-中间箱式钢板构件；
301-翼缘钢板；302-加劲肋；
4-碟形弹簧弹性复位组件；
401-螺母；402-刚性垫板；403-碟形弹簧；
5-拉杆；
6-隔板；
601-凹槽；
7-钢板消能构件；
701-连接板；702-耗能钢板；
8-第一三角板；9-第二三角板；
10-端部箱式构件钢板；
1001-钢板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了一种自复位消能器，包括：上箱式钢板构件1、中间箱式钢板构件3、下箱式钢板构件2、端部箱式钢板构件10、碟形弹簧弹性复位组件4、拉杆5、钢板消能构件7；中间箱式钢板构件3垂直设置于上箱式钢板构件1中部的下方；下箱式钢板构件2位于中间箱式钢板构件3的下方；端部箱式钢板构件10设有两个，分别设于下箱式钢板构件2上方的两端，端部箱式钢板构件10顶部呈开口状，且其内壁上设有多个隔板6，隔板6的中部开设贯穿隔板6的凹槽601；钢板消能构件7位于中间箱式钢板构件3与端部箱式钢板构件10之间；拉杆5的一端穿过上箱式钢板构件1与上箱式钢板构件1连接，另一端贯穿凹槽601置于端部箱式钢板构件10的内部，且与碟形弹簧弹性复位组件4连接；碟形弹簧弹性复位组件4包括：碟形弹簧403、刚性垫板402以及螺母401；碟形弹簧403、刚性垫板402以及螺母401均套设于拉杆5上，刚性垫板402置于碟形弹簧401的两端，刚性垫板402的外侧通过螺母401紧固；碟形弹簧403两端的刚性垫板402抵接在相邻两个隔板6之间。
为了进一步优化上述技术方案，上箱式钢板构件1底部和端部箱式钢板构件10顶部之间留有间隙，中间箱式钢板构件3和下箱式钢板构件2的上翼缘板之间留有间隙，间隙的尺寸应大于碟形弹簧的预压设计位移和钢板消能构件7的设计位移。
为了进一步优化上述技术方案，上箱式钢板构件1包括：两块相平行的第一翼缘板101和置于两块第一翼缘板101之间的第一加劲肋102，第一加劲肋102设有多个。
为了进一步优化上述技术方案，中间箱式钢板构件3包括：两块相平行的第二翼缘板301和置于两块第二翼缘板301之间的第二加劲肋302，第二加劲肋302设有多个。
为了进一步优化上述技术方案，第二翼缘板301与上箱式钢板构件1下方的第一翼缘板101的连接处通过第一三角板8进行支撑固定。第一三角板8焊接固定在第二翼缘板301与上箱式钢板构件1上。
为了进一步优化上述技术方案，拉杆5的顶部贯穿且置于上箱式钢板构件1的顶部，拉杆5的外表面与上箱式钢板构件1顶部的第一翼缘板101之间通过第二三角板9进行支撑固定。拉杆5为螺纹杆，将拉杆5顶部的螺纹磨平将第二三角板9焊接固定在拉杆5和上箱式钢板构件1顶部。
为了进一步优化上述技术方案，钢板消能构件7在端部箱式钢板构件10和中间箱式钢板构件3之间设有一个或多个，钢板消能构件7包括：两个平行的连接板701和耗能钢板702，耗能钢板702设有多个均匀置于两个连接板701之间。耗能钢板702的形状可为三角形，X形，开孔菱形等多种形式。
为了进一步优化上述技术方案，下箱式钢板构件2包括：两块相平行的第三翼缘板201和第三加劲肋202，第三加劲肋202设有多个，置于两个第三翼缘板201之间。
为了进一步优化上述技术方案，端部箱式钢板构件10由两块竖直平行的钢板1001组成，隔板6置于两块钢板1001之间，靠近钢板消能构件7的钢板1001与下箱式钢板构件2顶部的第三翼缘板201之间通过第一三角板8进行支撑固定。第一三角板8焊接固定在钢板消能构件7和下箱式钢板构件2之间。
为了进一步优化上述技术方案，螺母401和刚性垫板402对碟形弹簧403施加一定的预紧力，相邻两个隔板6之间的距离与碟形弹簧403预压紧后两个刚性垫板402之间的距离相同，螺母402表面的外接圆直径小于凹槽601直径。碟形弹簧403的预压力应大于消能器反向加载至零时的残余内力，以使构件可以恢复到原位，减小消能器的残余位移。螺母401为定制螺母，其内孔为圆形，内径稍大于拉杆5直径，外周为多边形，外径小于刚性垫板402外径，刚性垫板402外径大于凹槽601的直径。
一种自复位消能器安装方法，安装步骤如下：
S1、将上箱式钢板构件2、中间箱式钢板构件3、下箱式钢板构件2、端部箱式钢板构件10预先安装完成，并将中间箱式钢板构件3安装在上箱式钢板构件1的下方，并用第一三角板8固定，将两个端部箱式钢板构件10安装在下箱式钢板构件2的两端，并用第一三角板8进行固定；
S2、将碟形弹簧403、刚性垫板402、螺母401套设在拉杆5上，将刚性垫板402置于碟形弹簧403的两端，并将螺母401置于刚性垫板402的外侧，压紧刚性垫板402对碟形弹簧403施加一定的预压力，当碟形弹簧弹性复位组件4设有多组时，多组碟形弹簧弹性复位组件4沿拉杆5的轴线方向并排设置；
S3、在端部箱式钢板构件10的内部设置至少两个隔板6，隔板6的中部开设凹槽601，预紧后的碟形弹簧403两端的刚性垫板402置于两个相邻的隔板6之间，相邻两个隔板6之间的距离与碟形弹簧403预压紧后两个刚性垫板402之间的距离相同；
S4、将拉杆5的顶部穿过上箱式钢板构件1，拉杆5为螺纹杆，将拉杆5穿过上箱式钢板构件1的部位的螺纹磨平，并在拉杆5的侧壁上设有多个第二三角板9，与上箱式钢板构件1相固定；
S5、将钢板消能构件7放置在中间箱式钢板构件3和端部箱式钢板构件10之间，并通过焊接或高强螺栓的连接方式与中间箱式钢板构件3、端部箱式钢板构件10连接。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种自复位消能器，其特征在于，包括：上箱式钢板构件(1)、中间箱式钢板构件(3)、下箱式钢板构件(2)、端部箱式钢板构件(10)、碟形弹簧弹性复位组件(4)、拉杆(5)、钢板消能构件(7)；
所述中间箱式钢板构件(3)垂直设置于所述上箱式钢板构件(1)中部的下方；
所述下箱式钢板构件(2)位于所述中间箱式钢板构件(3)的下方；
所述端部箱式钢板构件(10)设有两个，分别设于所述下箱式钢板构件(2)上方的两端，所述端部箱式钢板构件(10)顶部呈开口状，且其内壁上设有多个隔板(6)，所述隔板(6)的中部开设贯穿所述隔板(6)的凹槽(601)；
所述钢板消能构件(7)位于所述中间箱式钢板构件(3)与所述端部箱式钢板构件(10)之间；
所述拉杆(5)的一端穿过上箱式钢板构件(1)与所述上箱式钢板构件(1)连接，另一端贯穿所述凹槽(601)置于所述端部箱式钢板构件(10)的内部，且与所述碟形弹簧弹性复位组件(4)连接；
所述碟形弹簧弹性复位组件(4)包括：碟形弹簧(403)、刚性垫板(402)以及螺母(401)；所述碟形弹簧(403)、刚性垫板(402)以及螺母(401)均套设于所述拉杆(5)上，刚性垫板(402)置于所述碟形弹簧(401)的两端，所述刚性垫板(402)的外侧通过所述螺母(401)紧固；所述碟形弹簧(403)两端的刚性垫板(402)抵接在相邻两个所述隔板(6)之间。
2.根据权利要求1所述的一种自复位消能器，其特征在于，所述上箱式钢板构件(1)包括：两块相平行的第一翼缘板(101)和置于两块所述第一翼缘板(101)之间的第一加劲肋(102)，所述第一加劲肋(102)设有多个。
3.根据权利要求2所述的一种自复位消能器，其特征在于，所述中间箱式钢板构件(3)包括：两块相平行的第二翼缘板(301)和置于两块所述第二翼缘板(301)之间的第二加劲肋(302)，所述第二加劲肋(302)设有多个。
4.根据权利要求3所述的一种自复位消能器，其特征在于，所述第二翼缘板(301)与所述上箱式钢板构件(1)下方的所述第一翼缘板(101)的连接处通过第一三角板(8)进行支撑固定。
5.根据权利要求2-4任一项所述的一种自复位消能器，其特征在于，所述拉杆(5)的顶部贯穿且置于所述上箱式钢板构件(1)的顶部，所述拉杆(5)的外表面与所述上箱式钢板构件(1)顶部的所述第一翼缘板(101)之间通过第二三角板(9)进行支撑固定。
6.根据权利要求5所述的一种自复位消能器，其特征在于，所述钢板消能构件(7)在所述端部箱式钢板构件(10)和所述中间箱式钢板构件(3)之间设有一个或多个，所述钢板消能构件(7)包括：两个平行的连接板(701)和耗能钢板(702)，所述耗能钢板(702)设有多个均匀置于两个所述连接板(701)之间。
7.根据权利要求4所述的一种自复位消能器，其特征在于，所述下箱式钢板构件(2)包括：两块相平行的第三翼缘板(201)和第三加劲肋(202)，所述第三加劲肋(202)设有多个，置于两个所述第三翼缘板(201)之间。
8.根据权利要求7所述的一种自复位消能器，其特征在于，所述端部箱式钢板构件(10)由两块竖直平行的钢板(1001)组成，所述隔板(6)置于两块所述钢板(1001)之间，靠近所述钢板消能构件(7)的所述钢板(1001)与所述下箱式钢板构件(2)顶部的所述第三翼缘板(201)之间通过所述第一三角板(8)进行支撑固定。
9.根据权利要求1-4、6-8任一项所述的一种自复位消能器，其特征在于，所述螺母(401)和所述刚性垫板(402)对所述碟形弹簧(403)施加一定的预紧力，相邻两个所述隔板(6)之间的距离与所述碟形弹簧(403)预压紧后两个所述刚性垫板(402)之间的距离相同，所述螺母(402)表面的外接圆直径小于所述凹槽(601)直径。
10.一种权利要求1-9任一项所述的自复位消能器安装方法，其特征在于，安装步骤如下：
S1、将所述上箱式钢板构件(2)、中间箱式钢板构件(3)、下箱式钢板构件(2)、端部箱式钢板构件(10)预先安装完成，并将所述中间箱式钢板构件(3)安装在所述上箱式钢板构件(1)的下方，并用第一三角板(8)固定，将两个所述端部箱式钢板构件(10)安装在所述下箱式钢板构件(2)的两端，并用第一三角板(8)进行固定；
S2、将碟形弹簧(403)、刚性垫板(402)、螺母(401)套设在拉杆(5)上，将所述刚性垫板(402)置于所述碟形弹簧(403)的两端，并将所述螺母(401)置于所述刚性垫板(402)的外侧，压紧所述刚性垫板(402)对所述碟形弹簧(403)施加一定的预压力，当所述碟形弹簧弹性复位组件(4)设有多组时，多组所述碟形弹簧弹性复位组件(4)沿所述拉杆(5)的轴线方向并排设置；
S3、在所述端部箱式钢板构件(10)的内部设置至少两个所述隔板(6)，所述隔板(6)的中部开设所述凹槽(601)，预紧后的所述碟形弹簧(403)两端的所述刚性垫板(402)置于两个相邻的所述隔板(6)之间，相邻两个所述隔板(6)之间的距离与所述碟形弹簧(403)预压紧后两个所述刚性垫板(402)之间的距离相同；
S4、将所述拉杆(5)的顶部穿过所述上箱式钢板构件(1)，所述拉杆(5)为螺纹杆，将所述拉杆(5)穿过所述上箱式钢板构件(1)的部位的螺纹磨平，并在所述拉杆(5)的侧壁上设有多个第二三角板(9)，与所述上箱式钢板构件(1)相固定；
S5、将钢板消能构件(7)放置在所述中间箱式钢板构件(3)和所述端部箱式钢板构件(10)之间，并通过焊接或高强螺栓的连接方式与所述中间箱式钢板构件(3)、所述端部箱式钢板构件(10)连接。
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