CN110939304A - 一种用于框架结构节点的摩擦阻尼器及建筑框架结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用于框架结构节点的摩擦阻尼器及建筑框架结构,其中阻尼器包括第一能耗板、第二能耗板以及预应力组件。第一能耗板上的第一长条形孔的第一端的孔径小于其他位置处的孔径;建筑框架结构包括上述的摩擦阻尼器。当发生地震时,由于第一长条形孔的第一端靠近节点,其孔径小于第一长条形孔其他位置处的孔径,则当第二能耗板和框架横梁同时相对于框架柱在第一长条形孔内移动时,预应力组件可以抵接在第一端的内壁面上,第二能耗板和框架横梁同时以第一端处的预应力组件为转动轴相对于第一能耗板和框架柱转动,无需单独设置现有的连接套和转轴,简化整个摩擦阻尼器的结构,所占用空间,也便于摩擦阻尼器的装配和拆卸。
Description
技术领域
本发明属于建筑框架结构减震的技术领域,具体涉及一种用于框架结构节点的摩擦阻尼器及建筑框架结构。
背景技术
钢结构引其强度高、延展性、质量轻等优点,在抗震结构中广泛地应用,然而,近几十年来的地震中大量钢结构的横梁与框架柱连接位置的节点处出现了脆性破坏,较多钢结构房屋的节点处出现了应力集中现象,在地震中,容易引起钢结构的倒塌现象发生,即使钢结构即使不倒塌,但后续对钢结构的维修费用大。
随着抗震技术的不断发展,钢结构由抗倒塌设计逐渐向可恢复功能转变,以降低地震后的损失,此钢框架结构主要是在钢框架的节点处或钢架内部布置了专门的阻尼器。
比如,中国专利CN106812365A公开一种摩擦阻尼器,包括第一连接套、第一耗能板、第二连接套、第二耗能板及预应力组件,其中第一连接套固定在框架横梁上,第二连接套固定在框架柱上;第一耗能板的一端通过轴铰接在第一连接套上,第二耗能板的一端通过轴铰接在第二连接套上;同时,第二耗能板上设有沿其长度方向延伸的长腰孔,第一耗能板上设有与长腰孔可连通的若干间隔的连接孔;预应力组件穿过长腰孔和连接孔,给第一能耗板和第二能耗板施加预紧力,使第一能耗板和第二能耗板始终保持摩擦抵接并层叠地固定连接。
上述结构的摩擦阻尼器,当外界发生地震时,钢框架在地震作用下发生变形,引起节点处出现间隙并且框架柱和横梁之间发生相对运动,由于长腰孔的设置,使第一能耗板和预应力组件整体相对第二能耗板水平移动,两个能耗板在预应力组件作用下一直保持摩擦抵接;同时,第一能耗板和第二个能耗板中的任一个相对于各自对应的框架柱或横梁转动,从而使横梁可相对框架柱转动,以消耗地震对节点处产生的能耗;并在地震之后,由于第一能耗板和第二能耗板在始终保持摩擦抵接,并且横梁可相对框架柱转动,为节点处提供稳定的恢复力和耗能能力,使钢框架在地震后能够自行恢复到未地震之前的状态。
但是,上述的摩擦阻尼器,在实现横梁相对框架柱转动时,还需要单独设置第一连接套或第二连接套,以及转轴,才能够使能耗板转动,引起整个摩擦阻尼器的结构复杂和不紧凑,在框架结构的节点处所占用的空间大,不便于框架结构的装配。
发明内容
因此,本发明所要解决的技术问题在于现有的摩擦阻尼器的结构复杂和不紧凑,在框架结构节点处所占用的空间大及不便于框架结构的拆卸和装配。
为此,本发明提供一种用于框架结构节点的摩擦阻尼器,包括
至少一块第一能耗板,设有沿其长度方向延伸的第一长条形孔,所述第一长条形孔的第一端的孔径小于其他位置处的孔径;
至少一块第二能耗板,设有与所述第一长条形孔连通的至少一个第一连接孔;所述第一能耗板的一端适于固定在框架柱上,另一端层叠布置在所述第二能耗板上;
至少一个预应力组件,与所述第一连接孔一一对应;穿设在所述第一连接孔、第一长条形孔以及框架横梁上与所述第一连接孔一一对应的第二连接孔上,用于将所述第一能耗板和第二能耗板沿层叠方向固定在框架横梁上,并给所述第一能耗板和第二能耗板施加相互摩擦抵接的预紧力。
可选地,上述的用于框架结构节点的摩擦阻尼器,所述第一长条形孔的另一端作为第二端;所述第一长条形孔的孔径由所述第一端朝向所述第二端方向逐渐增大。
可选地,上述的用于框架结构节点的摩擦阻尼器,至少所述预应力组件的第一紧固件穿设在所述第一长条形孔内的外径与所述第一端的孔径匹配。
可选地,上述的用于框架结构节点的摩擦阻尼器,所述预应力组件还包括锁紧在所述第一紧固件的端部上的锁紧部件;及套设在所述第一紧固件上的至少一个弹性件,所述弹性件的两端分别抵接在所述锁紧部件和与该所述锁紧部件靠近的能耗板上,所述弹性件给该所述能耗板施加背向所述锁紧部件的预紧力。
可选地,上述的用于框架结构节点的摩擦阻尼器,所述第一能耗板和第二能耗板相互面对的表面上分别设有至少一个第一摩擦部和至少一个第二摩擦部,所述第一摩擦部与所述第二摩擦部一一对应且可滑动地紧密抵接。
可选地,上述的用于框架结构节点的摩擦阻尼器,所述第一摩擦部和所述第二摩擦部中的一个为向外凸出的凸齿,另一个为与所述凸齿配合的凹槽,所述凸齿和所述凹槽滑动抵接的至少一侧壁分别为第一坡面和第二坡面。
可选地,上述的用于框架结构节点的摩擦阻尼器,所述第一摩擦部为至少两个,对应地所述第二摩擦部为至少两个,所有所述第一摩擦部依次相邻布置,所有所述第二摩擦部依次相邻布置。
可选地,上述的用于框架结构节点的摩擦阻尼器,所述凸齿和凹槽的纵向截面形状均为三角形或梯形,所述三角形的斜边或梯形的斜腰作为所述第一坡面或第二坡面。
本发明还提供一种建筑框架结构,包括
至少两个框架柱,竖向设置且水平间隔布置:
至少一个框架横梁,水平布置在相邻两个所述框架柱之间;
至少两个上述任一项所述的用于框架结构节点的摩擦阻尼器,所述框架横梁的两端分别通过至少一个所述摩擦阻尼器与相邻的所述框架柱连接。
可选地,上述的建筑框架结构,还包括设在所述框架柱与所述框架柱节点上的至少一个耗能阻尼器;
任一所述耗能阻尼器包括固定件,所述固定件具有水平部及与所述水平部连接的竖直部,所述竖直部固定在框架柱上,所述水平部上设有由靠近节点朝向远离节点方向延伸的第二长条形孔;对应地所述框架横梁上设有与所述第二长条形孔连通的至少一个第三连接孔;以及
与所述第三连接孔一一对应,且穿设在所述第三连接孔和所述第二长条形孔上的紧固组件;
所述第二长条形孔的孔径由靠近框架结构节点朝向远离框架结构节点方向逐渐增大。
本发明的技术方案,具有如下优点:
1.本发明提供的用于框架结构节点的摩擦阻尼器,包括第一能耗板、第二能耗板以及预应力组件。第一能耗板设有沿其长度方向延伸的第一长条形孔,第一长条形孔的第一端的孔径小于其他位置处的孔径;第二能耗板设有与第一长条形孔连通的至少一个第一连接孔;第一能耗板的一端适于固定在框架柱上,另一端层叠布置在所述第二能耗板上;预应力组件与所述第一连接孔一一对应;穿设在所述第一连接孔、第一长条形孔以及框架横梁上与所述第一连接孔一一对应的第二连接孔上,用于将所述第一能耗板和第二能耗板沿层叠方向固定在框架横梁上,并给所述第一能耗板和第二能耗板施加相互摩擦抵接的预紧力。
此结构的摩擦阻尼器,在将框架横梁与框架柱的节点固定时,第一能耗板上靠近第一端的一端部固定在框架柱上,使第一能耗板和框架横梁处于相对固定状态;预应力组件穿设在第一连接孔、第一长条形孔及第二连接孔内,由于第一能耗板上设有第一长条形孔,则预应力组件将第二能耗板固定在框架横梁上,第二能耗板和框架横梁能够在第一长条形孔内沿其长度方向滑动,从而使第二能耗板和框架横梁处于相对固定状态;当发生地震时,框架横梁与框架柱在节点产生间隙时,第二能耗板和框架横梁同时相对于框架柱在第一长条形孔内移动;同时,由于第一长条形孔的第一端靠近节点,并且第一端的孔径小于第一长条形孔其他位置处的孔径,则当第二能耗板和框架横梁同时相对于框架柱在第一长条形孔内移动时,预应力组件可以抵接在第一端的内壁面上,从而第二能耗板和框架横梁同时以第一端处的预应力组件为转动轴相对于第一能耗板和框架柱转动,无需在摩擦阻尼器上单独设置现有的连接套和转轴,简化整个摩擦阻尼器的结构,在框架结构节点处所占用的空间更小,也便于摩擦阻尼器的装配和拆卸。
2.本发明提供的用于框架结构节点的摩擦阻尼器,第一长条形孔的另一端作为第二端;第一长条形孔的孔径由所述第一端朝向所述第二端方向逐渐增大,一方面便于在第一能耗板上加工出第一长条形孔,另一方面当预应力组件穿设在第一长条形孔内,第二能耗板和框架横梁移动时,逐渐增大的孔径对预应力组件在第一长条形孔内的滑动起到导向作用;同时,使得靠近节点的预应力组件更容易抵接在第一长条形孔的第一端的内壁面上,形成第二能耗板和框架横梁的转动轴。
3.本发明提供的用于框架结构节点的摩擦阻尼器,第一能耗板和第二能耗板相互面对的表面上分别设有至少一个第一摩擦部和至少一个第二摩擦部,所述第一摩擦部与所述第二摩擦部一一对应且可滑动地抵接配合,两个摩擦部的配合下,增大摩擦阻尼器的摩擦力,改善在抗震中起到散耗能量作用。
进一步地,第一摩擦部和第二摩擦部中的一个为向外凸出的凸齿,另一个为与凸齿配合的凹槽,且凸齿和凹槽配合的侧壁上分别具有第一坡面和第二坡面,通过第一坡面和第二坡面的滑动抵接形成摩擦的定心力,该定心力能够在竖向上产生竖向分力,当地震中,第一能耗板和第二能耗板相对移动,对应地第一坡面和第二坡面在竖向做相互远离滑动,该竖向分力进一步地增大预应力组件给第一能耗板和第二能耗板之间的预紧力,以使第一能耗板和第二能耗板在地震中的能耗可变;相反在地震后,第一坡面和第二坡面在竖向做相互靠近滑动,竖向分力减小来释放增大的预紧力,此时在预应力组件原来的预紧力作用下,第一能耗板和第二能耗板又能够复位到起始的状态。
4.本发明提供的用于建筑框架系统,包括至少两个框架柱、至少一个框架横梁及至少两个上述的用于框架结构节点的摩擦阻尼器,至少两个框架柱竖向设置且水平间隔布置:至少一个框架横梁水平布置在相邻两个所述框架柱之间;框架横梁的两端分别通过至少一个所述摩擦阻尼器与相邻的所述框架柱连接。
此结构的建筑框架系统,由于在框架横梁和框架柱的节点处采用上述任一项的摩擦阻尼器连接,使该框架系统在地震中,能够起到抗震作用;并在地震后能够恢复到起始状态,即能够实现能耗可变和功能可恢复的作用,还能够使整个建筑框架系统的结构紧凑,所占用的空间小,也便于装配。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式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,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,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,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例2中提供的建筑框架结构的俯视示意图;
图2为图1中建筑框架结构的局部放大图;
图3为图2中建筑框架结构沿A-A的纵向剖面示意图;
图4a为图3中建筑框架结构的摩擦阻尼器的第一能耗板面向框架横梁一侧表面的示意图;
图4b为图4a中第一能耗板另一侧表面的结构示意图;
图5a为图3中建筑框架结构的摩擦阻尼器的第二能耗板背向框架横梁一侧表面的结构示意图;
图5b为图5a中第二能耗板的另一侧表面示的结构示意图;
图6为图3中建筑框架结构的耗能阻尼器中固定件的结构示意图;
图7为图3中建筑框架结构的框架柱的正视方向的示意图;
图8为图3中建筑框架结构的框架横梁的俯视方向的示意图;
图9为图3中建筑框架结构中第一能耗板和第二能耗板相对移动的状态示意图;
图10为图3中建筑框架结构中的第二能耗板和框架横梁及摩擦板整体相对于框架柱变形的状态示意图;
图11为图3中建筑框架结构中耗能阻尼器的摩擦板的结构示意图;
附图标记说明:
11-框架柱;111-第八连接孔;112-第六连接孔;12-框架横梁;121-第二连接孔;122-第三连接孔;21-第一能耗板;211-第一长条形孔;212-第一摩擦部;22-第二能耗板;221-第一连接孔;231-第一紧固件;232-弹性件;233-锁紧部件;224-第二摩擦部;
31-固定件;311-第二长条形孔;312-第七连接孔;32-摩擦板;321-第四连接孔。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例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。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外,下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
本实施例提供一种用于框架结构节点的摩擦阻尼器,如图1至图11所示,其包括至少一块第一能耗板21、至少一块第二能耗板22、至少一个预应力组件23。
比如,如图3所示,第一能耗板21和第二能耗板22分别为两块,预应力组件23为若干个。对于第一能耗板21而言,如图4a所示,第一能耗板21上设有沿其长度方向延伸的第一长条形孔211,第一长条形孔211靠近框架结构节点的一端作为第一端(图4a中的右端),远离节点的另一端作为第二端(图4a中的左端),第一长条形孔211的孔径由第一端朝向第二端方向呈逐渐增大。如图3所示,在使用过程中,第一能耗板21靠近第一端的一端适于固定在框架柱11上,靠近第二端的另一端层叠布置在第二能耗板22上。
比如,如图3所示,第一能耗板21的一端设有竖向的第一折弯部(图3中的右端),第一折弯部上设有至少一个第五连接孔(图中未示意出),对应地框架柱11上设有与第五连接孔一一对应且连通的第六连接孔(图中未示意出),通过穿设在第五连接孔和第六连接孔内的紧固件,比如紧固件为螺栓或螺钉,将第一折弯部固定在框架柱11上。也即,第一能耗板21呈L型,L型的水平部上设有第一长条形孔211,L型的竖直部作为第一折弯部固定在框架柱11上,从而使第一能耗板21和框架柱11一直处于相对固定的状态。
如图5a和图5b所示,第二能耗板22上设有与第一长条形孔211连通的至少一个第一连接孔221。比如,第一连接孔221为七个,或者其他数量,比如一个、两个、三个、四个、五个、六个,或者八个、九个等等,具体设置数量可以根据实际需求来选取。
如图8所示,对应于上述的第一连接孔221,在框架横梁12上设有与第一连接孔221一一对应且竖向连通的第二连接孔121。若干个预应力组件23与第一连接孔221、第二连接孔121一一对应,预应力组件23穿设在第一连接孔221、第一长条形孔211以及第二连接孔121上,将第一能耗板21沿竖向方向固定在框架横梁12上,并给第一能耗板21和第二能耗板22施加相互摩擦抵接的预紧力,并使第二能耗板沿第一长条形孔的长度方向可滑动地设在第一能耗板上。
预应力组件23将第二能耗板22沿竖向固定在框架横梁12上,使第二能耗板22与框架横梁12一直处于相对固定状态,在沿第一长条形孔的长度方向上无相对运动。由于第一长条形孔211的设置,使若干个预应力组件23、第二能耗板22和框架横梁12整体相对于第一能耗板21和框架柱11在第一长条形孔211的长度方向上滑动;同时,若干个预应力组件23穿设在第一长条形孔211内,由于第一长条形孔211的孔径由第一端朝向第二端逐渐增大,当第二能耗板22、预应力组件23及框架横梁12整体相对于第一能耗板21滑动时,则靠近第一端的预应力组件23会抵接在第一端的内壁上,形成第二能耗板22和框架横梁12相对于第一能耗板21和框架柱11的转动轴进行转动,无需像现有技术中单独设置连接套和连接轴,来实现框架横梁12相对框架柱11的转动,从而简化摩擦阻尼器的结构。
对于预应力组件23而言,如图3所示,每个预应力组件23包括第一紧固件231、锁紧部件233及至少一个弹性件232。其中,锁紧部件233锁紧在第一紧固件231的端部上;弹性件232套设在第一紧固件231上,并且弹性件232的两端分别抵接在锁紧部件233和与该锁紧部件233靠近的能耗板上,弹性件232给该能耗板施加背向锁紧部件233的预紧力。
比如,两块第一能耗板21分别设在框架横梁12的顶部表面和底部表面上,两块第二能耗板22分别设在位于上方的第一能耗板21的顶部和位于下方的第一能耗板的底部上。也即,第一能耗板21被夹持在第二能耗板22和框架横梁12之间。最佳地,框架横梁12包括顶板、底板及夹持在顶板和底板之间的腹板,腹板伸出顶板和底板外,第一能耗板21则被夹持在第二能耗板22和腹板之间。
对于第一紧固件231而言,优选地,第一紧固件231为双头螺栓,锁紧部件233优选为螺母,弹性件232优选为碟形弹簧,螺母和碟形弹簧均为两个。
如图3所示,螺栓穿设在第一连接孔221、第一长条形孔211、第二连接孔121上,且螺栓的顶部和底部分别伸出各自对应的第二能耗板22外,两个螺母分别锁紧在螺栓的顶部和底部上;两个碟形弹簧均套设在螺栓上,位于上方的碟形弹簧的两端分别抵接在位于上方的螺母和第二能耗板22之间;位于下方的碟形弹簧的两端分别抵接在位于下方的螺母和第二能耗板22之间,位于上方的碟形弹簧对位于上方的第二能耗板22施加朝向下的预紧力,位于下方的碟形弹簧对位于下方的第二能耗板22施加朝向上的预紧力,从而使位于上方的第二能耗板22和第一能耗板21相互面对的表面始终摩擦抵接;位于下方的第二能耗板22和第一能耗板21相互面对的表面始终摩擦抵接,产生摩擦力起到耗能作用。
最佳地,螺栓的外径与第一端处的孔径匹配,也即相等或几乎相等,当第二能耗板22和框架横梁12相对于第一能耗板21和框架柱11移动时,该螺栓外壁可以完全抵接在第一端的内壁上,形成第二能耗板22的稳定的转动支点。当然,也可以只有与第一端相邻的预应力组件23的螺栓的外径与第一端处的孔径匹配,其他预应力组件23的螺栓的外径可以大于第一端的孔径,只需能够穿设在第一长条形孔211内,起到固定第一能耗板21、第二能耗板22、框架横梁12的作用即可。
最佳地,螺栓的外径与第一连接孔221、第二连接孔121的孔径相等或几乎相等,确保当预应力组件23安装到位后,第二能耗板22和框架横梁12始终保持固定状态,在竖向无相对运动,只在水平方向上整体移动及转动,以克服地震中节点处的变形。另外,螺栓均采用建筑行业的高强度螺栓。
优选地,如图4b和图5b所示,第一能耗板21和第二能耗板22相互面对的表面上分别设有至少两个第一摩擦部212和至少两个第二摩擦部224,所有第一摩擦部212依次相邻布置,所有第二摩擦部224依次相邻布置。比如,第一摩擦部212为凸齿,第二摩擦部224为适于供凸齿嵌入的凹槽,凸齿与凹槽一一对应形成凹凸配合,凸齿和凹槽配合的侧壁上分别具有第一坡面和第二坡面,比如,凸齿和凹槽的纵向截面形状均为三角形,凸齿对应的三角形的两斜边分别作为一个第一坡面,凹槽对应的三角形的两斜边分别作为一个第二坡面,第一坡面与第二坡面一一对应且可滑动地抵接,从而第一能耗板21和第二能耗板22相互面对的表面形成波纹式表面的抵接,以增大第一能耗板21和第二能耗板22之间的摩擦力,进一步地改善该摩擦阻尼器的耗能作用。
也即,凸齿的第一坡面与凹槽的第二坡面之间形成摩擦的定心力。该定心力能够在竖向上产生竖向分力,当地震中第一能耗板和第二能耗板相对移动,对应地第一坡面和第二坡面在竖向上做相互远离滑动,该竖向分力进一步增大蝶形弹簧的预紧力,使第一能耗板和第二能耗板在地震中的能耗可变;在地震后,第一坡面和第二坡面在竖向做相互靠近滑动,竖向分力减小并释放蝶形弹簧增大的压缩量,此时在蝶形弹簧的初始预紧力作用下,使第一能耗板和第二能耗板又复位到起始的状态。至于凸齿的第一坡面与水平面之间形成的坡度而言,可以是20度、15度、30度、45度等等,不做具体限定,可以根据实际需求而定,只需在上述碟簧的预紧力作用下,实现第一能耗板和第二能耗板的复位即可。
在使用过程中,采用摩擦阻尼器将框架横梁12和框架柱11的节点固定,当发生地震时,如图10所示,随着框架横梁12与框架柱11之间间隙的张开,由于第一长条形孔211的设置,第一能耗板21与框架柱11形成第一固定体,第二能耗板22和框架横梁12形成第二固定体,第一固定体和第二固定体朝相反的方向移动,预应力组件23中的螺栓在第一长条形孔内移动,第一能耗板21上的凸齿与对应的第二能耗板22上的凹槽之间出现相对滑动,比如,如图9所示,凸齿由图9中的左侧朝向右侧滑动,凹槽由图9中的右侧朝向左侧滑动,则第二能耗板22朝向螺母方向挤压碟形弹簧,碟形弹簧被进一步压缩变形,增加碟形弹簧对第一能耗板21和第二能耗板22之间的预紧力(也即,第一坡面和第二坡面之间的定心力在竖向分力增大蝶形弹簧的预紧力),增大第一能耗板21和第二能耗板22的摩擦力,确保在移动过程中,凸齿不会脱离对应的凹槽,提高阻尼器的能耗能力;同时在地震中,由于第一能耗板21和第二能耗板22的移动,最右侧的预应力组件23中的螺栓刚好抵接在第一端的内孔壁上,第二固定体以该螺栓为转动轴相对于第一固定体转动。
当地震后,框架横梁12和框架柱11的节点不受地震所带来的变形,框架横梁12与框架柱11节点处的间隙逐渐减小,第一能耗板21和第二能耗板22做相对靠近移动,如图9所示,凸齿由图9的右侧向左侧移动,凹槽由左侧向右侧移动,第一坡面和第二坡面做相互靠近滑动,碟形弹簧释放进一步被压缩的压缩量,在初始的预紧力下,驱动凸齿与凹槽复位,进而使第一能耗板21、第二能耗板22、框架横梁12和框架柱11复位到起始位置,实现框架结构的功能可恢复。
此实施方式的摩擦阻尼器,由于将第一长条形孔211的孔径由第一端朝向第二端方向逐渐增大,在地震过程中,抵接在第一端的孔壁内的螺栓形成第二能耗板22和框架横梁12的转动轴,从而无需像现有技术中单独设置转轴和连接套,简化整个摩擦阻尼器的结构,也便于摩擦阻尼器在节点处的装配和拆卸。
作为上述实施例的第一个可替换的实施方式,上述的凸齿和凹槽的纵向截面形状还可以为其他结构,比如呈梯形,对应梯形的两个腰分别作为一个第一坡面或第二坡面;或者为直角梯形,直角梯形的斜腰作为第一坡面或第二坡面。或者,作为变形,第一摩擦部212和第二摩擦部224分别呈摩擦的粗糙表面,第一摩擦部212和第二摩擦部224直接滑动抵接。或者,还可以不设置上述的第一摩擦部212和第二摩擦部224,只需在预应力组件23的预紧力作用下,使第一能耗板21和第二能耗板22相互面对的表面保持摩擦抵接即可。
作为上述实施例的第二个可替换的实施方式,预应力组件23中的弹性件232除了为上述的碟形弹簧外,还可以为其他形状的弹簧或者弹片,只需能够对第一能耗板21和第二能耗板22相互面对的表面施加紧密抵接的预紧力即可。
作为上述实施例的第三个可替换的实施方式,第一长条形孔211可以为长腰孔,或者,第一长条形孔211的第一端的孔径小于其他位置处的孔径,无需第一长条形孔211的孔径由第一端朝向第二端逐渐增大,此时第一端内的预应力组件23也能够形成第一能耗板21和框架横梁的转动支点。
实施例2
本实施例提供一种建筑框架结构,如图1和图2所示,包括至少两个框架柱11、至少一个框架横梁12及至少两个实施例1中任一个实施方式提供的摩擦阻尼器。
其中,多个框架柱11竖向设置且水平间隔布置;每个框架横梁12水平布置在相邻两个框架柱11之间;框架横梁12的两端分别通过至少一个摩擦阻尼器与相邻的框架柱11连接。比如,图1中分别采用两个摩擦阻尼器将框架横梁12的一端与其相邻的框架柱11连接。
此实施方式的建筑框架结构,由于采用实施例1中的摩擦阻尼器将框架横梁12与框架柱11的节点固定连接,使得该建筑框架结构在地震中具有耗能作用及功能可恢复的性能,同时该建筑框架结构的结构紧凑,所占用的空间小,便于框架结构的安装和拆卸。
如图1所示,建筑框架结构还包括设在框架柱11与框架柱11节点上的至少一个耗能阻尼器;耗能阻尼器在节点处的位置避开上述的摩擦阻尼器,比如,在两个摩擦阻尼器之间设置一个耗能阻尼器。
对于耗能阻尼器的结构而言,如图2、图6及图10所示,其包括固定件31及紧固组件。其中,固定件31具有水平部及与水平部连接的竖直部,竖直部固定在框架柱11上,水平部上设有由靠近节点朝向远离节点方向延伸的第二长条形孔311,比如固定件31为角钢;角钢的竖直部上设有第七连接孔312,如图7所示,框架柱11上设有与第七连接孔312一一对应的第八连接孔111,通过紧固件穿设在第七连接孔312和第八连接孔111上,将竖直部固定在框架柱11上。
对应地,如图8所示,框架横梁12上设有与第二长条形孔连通的至少一个第三连接孔122;紧固组件与第三连接孔122一一对应,穿设在第三连接孔122和第二长条形孔上;比如,紧固组件包括螺栓和螺母,螺栓穿设在第三连接孔122和第二长条形孔311内,螺母将螺栓的端部锁紧固定,实现将固定件31与框架横梁12连接;第二长条形孔311的孔径由靠近框架结构节点朝向远离框架结构节点方向呈逐渐增大,该第二长条形孔311和摩擦阻尼器中的第一长条形孔211所起到的作用相同,一方面是供框架横梁12和紧固组件整体相对于固定件31移动,另一方面紧固组件中的螺栓可以抵接在第二长条形孔311靠近节点的一端的孔径内壁,形成框架横梁12相对框架柱11转动的转动支点,进一步地加强框架结构的能耗作用。
最佳地,如图11所示,耗能阻尼器还包括摩擦板32,摩擦板32夹持设在框架横梁12与固定件31的水平部之间,最佳地,摩擦板32夹持在框架横梁的模板和固定件的水平部之间,摩擦板32上设有与第三连接孔122一一对应的第四连接孔321,紧固组件的螺栓穿设在第三连接孔122、第二长条形孔及第四连接孔321内,实现将摩擦板32固定在框架横梁12上,摩擦板32的设置,进一步增加框架横梁12与固定件31的水平部之间的摩擦力,提高耗能作用。当然,也可以不设置上述的摩擦板。
另外,最佳地,上述的框架横梁和框架柱均采用钢材质,或者建筑行业中采用的其他材质均可。
显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种用于框架结构节点的摩擦阻尼器,其特征在于,包括
至少一块第一能耗板(21),设有沿其长度方向延伸的第一长条形孔(211),所述第一长条形孔(211)的第一端的孔径小于其他位置处的孔径;
至少一块第二能耗板(22),设有与所述第一长条形孔(211)连通的至少一个第一连接孔(221);所述第一能耗板(21)的一端适于固定在框架柱(11)上,另一端层叠布置在所述第二能耗板(22)上;
至少一个预应力组件,与所述第一连接孔(221)一一对应;穿设在所述第一连接孔(221)、第一长条形孔(211)以及框架横梁(12)上与所述第一连接孔(221)一一对应的第二连接孔(121)上,用于将所述第一能耗板(21)和第二能耗板(22)沿层叠方向固定在框架横梁(12)上,并给所述第一能耗板(21)和第二能耗板(22)施加相互摩擦抵接的预紧力。
2.根据权利要求1所述的用于框架结构节点的摩擦阻尼器,其特征在于,所述第一长条形孔(211)的另一端作为第二端;所述第一长条形孔(211)的孔径由所述第一端朝向所述第二端方向逐渐增大。
3.根据权利要求1或2所述的用于框架结构节点的摩擦阻尼器,其特征在于,至少所述预应力组件的第一紧固件(231)穿设在所述第一长条形孔(211)内的外径与所述第一端的孔径匹配。
4.根据权利要求3所述的用于框架结构节点的摩擦阻尼器,其特征在于,所述预应力组件还包括锁紧在所述第一紧固件(231)的端部上的锁紧部件(233);及套设在所述第一紧固件(231)上的至少一个弹性件(232),所述弹性件(232)的两端分别抵接在所述锁紧部件(233)和与该所述锁紧部件(233)靠近的能耗板上,所述弹性件(232)给该所述能耗板施加背向所述锁紧部件(233)的预紧力。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的用于框架结构节点的摩擦阻尼器,其特征在于,所述第一能耗板(21)和第二能耗板(22)相互面对的表面上分别设有至少一个第一摩擦部(212)和至少一个第二摩擦部(224),所述第一摩擦部(212)与所述第二摩擦部(224)一一对应且可滑动地紧密抵接。
6.根据权利要求5所述的用于框架结构节点的摩擦阻尼器,其特征在于,所述第一摩擦部(212)和所述第二摩擦部(224)中的一个为向外凸出的凸齿,另一个为与所述凸齿配合的凹槽,所述凸齿和所述凹槽滑动抵接的至少一侧壁分别为第一坡面和第二坡面。
7.根据权利要求6所述的用于框架结构节点的摩擦阻尼器,其特征在于,所述第一摩擦部(212)为至少两个,对应地所述第二摩擦部(224)为至少两个,所有所述第一摩擦部(212)依次相邻布置,所有所述第二摩擦部(224)依次相邻布置。
8.根据权利要求6或7所述的用于框架结构节点的摩擦阻尼器,其特征在于,所述凸齿和凹槽的纵向截面形状均为三角形或梯形,所述三角形的斜边或梯形的斜腰作为所述第一坡面或第二坡面。
9.一种建筑框架结构,其特征在于,包括
至少两个框架柱(11),竖向设置且水平间隔布置:
至少一个框架横梁(12),水平布置在相邻两个所述框架柱(11)之间;
至少两个权利要求1-8中任一项所述的用于框架结构节点的摩擦阻尼器,所述框架横梁(12)的两端分别通过至少一个所述摩擦阻尼器与相邻的所述框架柱(11)连接。
10.根据权利要求9所述的建筑框架结构,其特征在于,还包括设在所述框架柱(11)与所述框架柱(11)节点上的至少一个耗能阻尼器;
任一所述耗能阻尼器包括固定件(31),所述固定件(31)具有水平部及与所述水平部连接的竖直部,所述竖直部固定在框架柱(11)上,所述水平部上设有由靠近节点朝向远离节点方向延伸的第二长条形孔(311);对应地所述框架横梁(12)上设有与所述第二长条形孔(311)连通的至少一个第三连接孔(122);以及
与所述第三连接孔(122)一一对应,且穿设在所述第三连接孔(122)和所述第二长条形孔(311)上的紧固组件;
所述第二长条形孔(311)的孔径由靠近框架结构节点朝向远离框架结构节点方向逐渐增大。
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