CN112627373A - 弯曲型装配式抗剪防屈曲耗能装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种弯曲型装配式抗剪防屈曲耗能装置，属于结构工程技术领域。所述的装置包括至少两个肢及至少一个帽，所述肢与帽为刚接，帽能够拆卸。该装置用于多高层建筑抗侧力体系，正常使用情况下可以提供抗侧刚度和抗侧力，大震作用下能够在多个肢‑帽节点处形成肢端塑性铰区，从而有效耗能。所述装置可以通过调整肢的截面、数量以及帽的数量改变装置的抗侧刚度与耗能性能。所述装置可以通过拆卸、安装各个肢与帽实现装配式安装、可调式安装以及大震作用后的局部拆卸、更换与装置的再设计、再使用。本发明的装置构造灵活、施工方便、受力合理，具有良好的技术经济效益。

Description

弯曲型装配式抗剪防屈曲耗能装置

本申请是申请日为2015年07月20日、申请号为201510427004.2、专利名称为弯曲型装配式抗剪防屈曲耗能装置的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种应用于建筑结构的弯曲型装配式抗剪防屈曲耗能装置，特别涉及一种多高层建筑结构抗侧体系的弯曲型装配式抗剪防屈曲耗能装置，属于结构工程技术领域。

背景技术

日本阪神地震与美国北岭地震后，各类消能减震装置在日美等地震灾害多发的发达国家得到了深入的研究和快速的推广应用。在我国，消能减震装置的研究正处于快速发展阶段。我国也是一个多震的国家，受环太平洋地震带、地中海-喜马拉雅地震带的作用，地震灾害频发，同时，随着我国经济的快速发展、社会的不断进步，对各类多高层、超高层建筑物的需求越来越大，故加快消能减震技术的研究、发明更多性能良好的消能减震装置具有极大的经济价值与社会意义。

发明内容

本发明目的在于提供一种弯曲型装配式抗剪防屈曲耗能装置，以满足我国快速发展的经济与不断进步的社会对性能良好的、可拆卸装配的消能减震装置提出的迫切需求。

本发明的一种弯曲型装配式抗剪防屈曲耗能装置，所述的装置包括至少两个肢及至少一个帽，所述肢与帽为刚接，帽能够拆卸。

所述的肢为热轧H型钢。

所述的帽位于肢上，与肢刚接。

所述的帽为夹式帽，夹式帽包括夹板、丝杠、丝帽与垫板，夹板上有预留孔，丝杠通过预留孔穿过夹板，丝帽套在丝杠上，通过拧紧丝帽对夹板施加夹紧力；垫板位于每两个肢之间。

所述的帽为卡式帽，卡式帽包括卡板、丝杠与丝帽，卡板上在肢穿过的位置开设通槽，卡板上有预留孔，丝杠通过预留孔穿过卡板，丝帽套在丝杠上，通过拧紧丝帽对卡板施加夹紧力。

本发明相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)大震作用下能有效耗能。由于肢1的线刚度较小，帽2的线刚度较大，且肢1与帽2固接，并根据需要采取了肢1加劲或肢端削弱等措施，故在大侧向变形作用下，肢1端多处出现塑性铰区，即耗能区；同时，肢1使用热轧H型钢，弱轴方向仍具有较大的截面惯性矩，保证大变形作用下肢1平面外不发生整体屈曲，实现大震大侧向变形作用下的有效耗能。

(2)装配式安装，刚度可调。由于帽2可拆卸，且肢1的截面、数量与帽2的数量均可调，故可以实现装配式安装；另外，装置可以在正常使用荷载、小震作用下为建筑结构提供抗侧刚度，同时由于装置具有可拆卸、装配式的特点，故可以实现装置提供的抗侧刚度可调。

(3)大震作用后装置可局部拆卸、更换、再设计、再使用。由于帽2可拆卸、肢1可更换，故在大震作用后，可以拆卸并更换装置中变形过大、不宜再使用的部分肢1或帽2，结合装置具有的刚度可调的特点，实现装置在大震作用后的建筑结构中的再设计、再使用。

(4)该装置构造明确、便于工厂化生产，取材方便、施工便捷，通过合理的力学设计，具有良好的耗能能力与结构性能。

附图说明

图1为本发明的弯曲型装配式抗剪防屈曲耗能装置示意图；

图2为本发明实施例一夹式帽的弯曲型装配式抗剪防屈曲耗能装置示意图；

图3为本发明夹式帽示意图；

图4为本发明实施例二卡式帽的弯曲型装配式抗剪防屈曲耗能装置示意图；

图5为本发明卡式帽示意图；

图6为本发明工作原理示意图，其中：图6a为实际受力情况示意图；图6b为受力及耗能原理示意图；图6c为变形及耗能原理示意图。

图中：1—肢；2—帽；3—夹式帽；4—卡式帽；5—夹板；6—丝杠；7—丝帽；8—垫块；9—卡板。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

以下结合附图，对本发明的结构、作进一步描述如下。

如图6所示，My—截面屈服弯矩；F—侧向力；Δ—侧向变形。弯曲型装配式抗剪防屈曲耗能装置由线刚度较低的多根肢1与线刚度较高的多个帽2组成，肢1与帽2固接，在侧向力F作用下，肢1的弯矩内力图呈图6所示分布，随着侧向力F的增大，肢1的端部截面首先达到截面屈服弯矩，进入屈服；在侧向变形Δ作用下，装置的变形图呈图6所示分布，肢1端部截面首先屈服，随着侧向变形Δ的的增大，肢1端部发展并形成塑性铰区，即耗能区，实现消能减震。

实施例一：

如图2～3所示，本发明采用夹式帽的弯曲型装配式抗剪防屈曲耗能装置的帽2使用夹式帽3。夹式帽3由夹板5、丝杠6、丝帽7与垫板8组成，夹板5上有预留孔，丝杠6通过预留孔穿过夹板5，丝帽7套在丝杠上，通过拧紧丝帽7对夹板5施加夹紧力；垫板8位于每两个肢1之间，以传递夹紧压力，实现肢1与帽2固接。采用夹式帽的弯曲型装配式抗剪防屈曲耗能装置由肢1与夹式帽3组成，肢1与夹式帽3固接，并且夹式帽3可拆卸。肢1使用热轧H型钢。采用夹式帽的弯曲型装配式抗剪防屈曲耗能装置可以通过调整肢1的截面尺寸、数量，调整装置的抗侧刚度与耗能能力；也可以通过调整夹式帽3的数量，现场实时调整装置的抗侧刚度。肢1间的间隙通常取较小值，以保证夹式帽3的线刚度足够大，实现图6所示的变形分布与耗能形式。

实施例二：

如图4～5所示，本发明采用卡式帽的弯曲型装配式抗剪防屈曲耗能装置的卡式帽4由卡板9、丝杠6与丝帽7组成，卡板9上在肢1穿过的位置开设通槽，卡板9上有预留孔，丝杠6通过预留孔穿过卡板9，丝帽7套在丝杠上，通过拧紧丝帽7对卡板9施加夹紧力，同样实现肢1与帽2固接。采用卡式帽的弯曲型装配式抗剪防屈曲耗能装置由肢1与卡式帽4组成，肢1与卡式帽4固接，并且卡式帽4可拆卸。肢1使用热轧H型钢。采用卡式帽的弯曲型装配式抗剪防屈曲耗能装置可以通过调整肢1的截面尺寸、数量，调整装置的抗侧刚度与耗能能力；也可以通过调整卡式帽4的数量，现场实时调整装置的抗侧刚度。肢1间的间隙通常取较小值，以保证卡式帽4的线刚度足够大，实现图6所示的变形分布与耗能形式。

本发明提供了一种弯曲型装配式抗剪防屈曲耗能装置，可用于建筑结构，特别是多高层建筑中的消能减震结构。该装置在大震作用下能实现有效耗能，大变形作用下不发生面外整体屈曲，装配式安装，刚度可调，且大震作用后装置可局部拆卸、更换、再设计、再使用。该装置构造明确、便于工厂化生产，取材方便、施工便捷，通过合理的力学设计，具有良好的耗能能力与结构性能，经济性能较优。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种弯曲型装配式抗剪防屈曲耗能装置，其特征在于：所述的装置包括至少两个肢(1)及至少一个帽(2)，至少两个所述肢(1)平行设置，至少一个所述帽(2)沿与所述肢(1)的延伸方向垂直的方向固定连接至少两个所述肢(1)，所述肢(1)与所述帽(2)为刚接，所述帽(2)能够拆卸；所述肢(1)的线刚度小于所述帽(2)的线刚度，肢端为所述肢(1)靠近所述肢-帽节点处的位置，所述肢端形成耗能区；

所述的帽(2)为卡式帽(4)，所述卡式帽(4)包括卡板(9)、丝杠(6)与丝帽(7)，所述卡板(9)上在所述肢(1)穿过的位置开设通槽，所述卡板(9)上有预留孔，所述丝杠(6)通过所述预留孔穿过所述卡板(9)，所述丝帽(7)套在所述丝杠(6)上，通过拧紧所述丝帽(7)对所述卡板(9)施加夹紧力。

2.根据权利要求1所述的弯曲型装配式抗剪防屈曲耗能装置，其特征在于，所述的肢(1)为热轧H型钢。

3.根据权利要求2所述的弯曲型装配式抗剪防屈曲耗能装置，其特征在于，所述肢(1)的数量为四个，四个所述肢(1)平行设置，至少一个所述帽(2)沿与所述肢(1)的延伸方向垂直的方向固定连接四个所述肢(1)。

4.根据权利要求3所述的弯曲型装配式抗剪防屈曲耗能装置，其特征在于，所述卡板(9)上有五组所述预留孔，五组所述预留孔分别开设于所述卡板(9)延伸方向的两端以及相邻两个所述肢(1)之间。

5.根据权利要求4所述的弯曲型装配式抗剪防屈曲耗能装置，其特征在于，每两个所述预留孔形成一组所述预留孔，形成一组的两个所述预留孔沿所述肢(1)的延伸方向间隔开设于所述卡板(9)。

6.根据权利要求1所述的弯曲型装配式抗剪防屈曲耗能装置，其特征在于，所述的帽(2)位于肢(1)上，与肢刚接。

7.根据权利要求1所述的弯曲型装配式抗剪防屈曲耗能装置，其特征在于，所述帽(2)的数量为两个，两个所述帽(2)分别沿与所述肢(1)的延伸方向垂直的方向固定连接至少两个所述肢(1)。

8.根据权利要求7所述的弯曲型装配式抗剪防屈曲耗能装置，其特征在于，两个所述帽(2)沿所述肢(1)的延伸方向间隔设置于所述肢(1)。

9.根据权利要求8所述的弯曲型装配式抗剪防屈曲耗能装置，其特征在于，两个所述帽(2)三等分所述肢(1)。

10.根据权利要求1所述的弯曲型装配式抗剪防屈曲耗能装置，其特征在于，所述丝帽与所述丝杠(6)之间通过左旋螺纹或者右旋螺纹连接。

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