CN113089835A - 一种古建木构架榫卯节点装配式粘弹性阻尼器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种古建木构架榫卯节点装配式粘弹性阻尼器，具体结构为：中间钢板两侧粘连可更换粘弹性材料层，可更换粘弹性材料层外侧粘连扇形钢板；扇形钢板左侧与第一钢板垂直焊接，第一钢板通过第二螺栓与第二钢板连接，第二螺母用于固定第二钢板，第二钢板左侧垂直焊接与柱连接的第一抱箍；中间钢板底部焊接有垂直钢板，垂直钢板通过第三螺栓连接与梁连接的第二抱箍，第三螺母用于固定第二抱箍。本发明不仅减小了地震作用对古建筑木结构的损害，还易于更换受损的粘弹性材料层，避免了对结构二次损伤。

Description

一种古建木构架榫卯节点装配式粘弹性阻尼器
技术领域
本发明属于古建筑阻尼器领域，尤其涉及一种古建木构架榫卯节点装配式粘弹性阻尼器。
背景技术
榫卯连接是传统木结构构件中之间的主要连接方式，该连接表现为介于刚接和铰接之间的半刚性连接，具有一定的抗弯能力和摩擦耗能能力。但在强震下，榫卯节点容易发生松动、脱榫等，从而造成木结构构架整体倒塌。针对榫卯节点的加固，已经迫在眉睫。
目前，榫卯节点加固常见的方法有扁钢加固、FRP加固和阻尼器加固。扁钢加固是用螺丝将钢板和木梁、木柱联系起来，通过限制梁柱之间的相对运动来实现加固的作用。FRP加固是将FRP材料包裹在榫卯节点周围，利用FRP材料高强度的特点来抵抗外部荷载。阻尼器加固是将阻尼器固定在榫卯节点处，通过吸收地震作用时传递到结构构件的能量，来保护古建筑木结构。
然而现有的加固古建筑木结构榫卯节点的方式存在一定的弊端：
(1)多采用螺栓或者环氧树脂进行安装加固，对木结构产生不可逆的损伤。
(2)在地震作用下，螺栓受到剪切作用可能会产生弯曲，从而导致螺栓孔附近的木材开裂。而当结构构件产生大变形时，螺栓也可能会拔出致使木材出现劈裂。
(3)强震后，木结构建筑，尤其是古建筑木结构的原有加固构件若需要从木结构构件上拆除，不仅拆卸繁琐，而且会对木结构构件产生二次破坏。
发明内容
针对上述阻尼器加固方式存在的问题，本发明提供一种古建木构架榫卯节点装配式粘弹性阻尼器。
本发明的一种古建木构架榫卯节点装配式粘弹性阻尼器的结构为：中间钢板两侧粘连可更换粘弹性材料层，可更换粘弹性材料层外侧粘连扇形钢板。扇形钢板左侧与第一钢板垂直焊接，第一钢板通过第二螺栓与第二钢板连接，第二螺母用于固定第二钢板，第二钢板左侧垂直焊接与柱连接的第一抱箍。中间钢板底部焊接有垂直钢板，垂直钢板通过第三螺栓连接与梁连接的第二抱箍，第三螺母用于固定第二抱箍。
进一步的，第一抱箍两侧的钢板安装有预紧螺栓，通过调节第四螺母的旋紧力矩，可改变第一抱箍与柱的紧密程度。
进一步的，第二抱箍为一对可拼接成方形的第三钢板，第三钢板底部通过第五螺栓连接，通过调节与第五螺栓配合的第五螺母的旋紧力矩，可改变第二抱箍与梁的紧密程度。
进一步的，中间钢板两面开有第一扇形槽口，槽口的深度为可更换粘弹性材料层厚度的15％～20％。
进一步的，第一扇形槽口内焊有由七个抗滑螺栓构成的第一抗滑螺栓群，第一抗滑螺栓群的螺栓长度与第一扇形槽口的槽口深度一致。
进一步的，扇形钢板内表面开有第二扇形槽口，槽口的深度为可更换粘弹性材料层厚度的15％～20％。
进一步的，第二扇形槽口预留有五个孔洞，孔洞中的五个抗滑螺栓构成第二抗滑螺栓群。
本发明的有益技术效果为：
1、本发明的第一抱箍和第二抱箍均安装有预压螺栓，能够调节两个抱箍与木构架之间的紧密程度，方便阻尼器的安装拆卸。
2、本发明的古建木构架榫卯节点装配式粘弹性阻尼器，当木结构构件发生较大变形致使阻尼器损坏时，只需拆卸螺栓后更换损坏粘弹性材料层。不仅方便快捷，还避免了对木结构建筑物的二次损伤。
附图说明
图1是本发明装配式粘弹性阻尼器的三维图。
图2是本发明装配式粘弹性阻尼器正视图。
图3是本发明装配式粘弹性阻尼器侧视图。
图4是本发明装配式粘弹性阻尼器俯视图。
图5是本发明装配式粘弹性阻尼器内部中间钢板三维图。
图6是本发明装配式粘弹性阻尼器外侧扇形钢板三维图。
图7是本发明装配式粘弹性阻尼器的第一抱箍正视图。
图8是本发明装配式粘弹性阻尼器的第一抱箍侧视图。
图9是本发明装配式粘弹性阻尼器的第一抱箍俯视图。
图10是本发明装配式粘弹性阻尼器的第二抱箍正视图。
图11是本发明装配式粘弹性阻尼器的第二抱箍俯视图。
图12是本发明装配式粘弹性阻尼器的第二抱箍侧视图。
图13是本发明装配式粘弹性阻尼器的一种装配图。
图中：1、中间钢板，2、扇形钢板，3、可更换粘弹性材料层，4、第一抗滑螺栓群，5、孔洞，6、第一扇形槽口，7、第二扇形槽口，8、第一钢板，9、第一螺栓孔，10、垂直钢板，11、第三螺栓孔，12、第一抱箍，13、第四螺栓孔，14、第四螺母，15、第二钢板，16、第二螺栓，17、第二螺母，18、第三钢板，19、第三螺栓，20、第三螺母，21、第五螺栓孔，22、第五螺栓，23、第五螺母，24、第二抱箍。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方法对本发明做进一步详细说明。
本发明的一种古建木构架榫卯节点装配式粘弹性阻尼器的结构如图1、图2、图3、图4所示，具体为：中间钢板1两侧粘连可更换粘弹性材料层3，可更换粘弹性材料层3外侧粘连扇形钢板2。扇形钢板2左侧与第一钢板8垂直焊接，第一钢板8通过第二螺栓16与第二钢板15连接，第二螺母17用于固定第二钢板15，第二钢板15左侧垂直焊接与柱连接的第一抱箍12。中间钢板1底部焊接有垂直钢板10，垂直钢板10通过第三螺栓19连接与梁连接的第二抱箍24，第三螺母20用于固定第二抱箍24。
进一步的，如图7、图8、图9所示，第一抱箍12两侧的钢板安装有预紧螺栓，通过调节第四螺母14的旋紧力矩，可改变第一抱箍12与柱的紧密程度。
进一步的，如图10、图11、图12所示，第二抱箍24为一对可拼接成方形的第三钢板18，第三钢板18底部通过第五螺栓22连接，通过调节与第五螺栓22配合的第五螺母23的旋紧力矩，可改变第二抱箍24与梁的紧密程度。
进一步的，如图5所示，中间钢板1两面开有第一扇形槽口6，槽口的深度为可更换粘弹性材料层3厚度的15％～20％。
进一步的，第一扇形槽口6内焊有由七个抗滑螺栓构成的第一抗滑螺栓群4，第一抗滑螺栓群4的螺栓长度与第一扇形槽口6的槽口深度一致。
进一步的，如图6所示，扇形钢板2内表面开有第二扇形槽口7，槽口的深度为可更换粘弹性材料层3厚度的15％～20％。
进一步的，第二扇形槽口7预留有五个孔洞5，孔洞5中的五个抗滑螺栓构成第二抗滑螺栓群。
装配时，首先将可更换粘弹性材料层3的扇形表面和槽口表面涂抹胶结剂，然后将可更换粘弹性材料层3固定在第一扇形槽口6内，固定后将扇形钢板2夹在可更换粘弹性材料层3两侧并安装上第二抗滑螺栓5。装置工作时，中间钢板1和外侧的扇形钢板2发生相对位移，导致可更换粘弹性材料层3产生剪切变形，耗散振动能量。
安装时，首先将第一抱箍12、第二抱箍24分别安装在圆形木柱、矩形木梁上，然后将阻尼器上用第二螺栓16、第三螺栓19与第一抱箍12、第二抱箍24固定在一起。安装效果如图13所示。
工作原理：当中间钢板1和外侧的扇形钢板2发生相对位移时，可更换粘弹性材料层3产生剪切变形耗散振动能量，以此达到减震的目的。当榫卯节点发生较大位移导致可更换粘弹性材料层3破坏时，可以拆下螺栓，替换新的材料层。相较于传统的粘弹性阻尼器固定方式，本发明不仅安装拆卸简单便捷，还避免了阻尼器更换过程中对木结构建筑的二次损伤，符合《古建筑木结构维护与加固技术规范》(GB50165-2020)以及《中国文物古迹保护准则》中所规定的“保存现状，修旧如故”基本原则。

Claims (7)

1.一种古建木构架榫卯节点装配式粘弹性阻尼器，其特征在于，中间钢板(1)两侧粘连可更换粘弹性材料层(3)，可更换粘弹性材料层(3)外侧粘连扇形钢板(2)；扇形钢板(2)左侧与第一钢板(8)垂直焊接，第一钢板(8)通过第二螺栓(16)与第二钢板(15)连接，第二螺母(17)用于固定第二钢板(15)，第二钢板(15)左侧垂直焊接与柱连接的第一抱箍(12)；中间钢板(1)底部焊接有垂直钢板(10)，垂直钢板(10)通过第三螺栓(19)连接与梁连接的第二抱箍(24)，第三螺母(20)用于固定第二抱箍(24)。
2.根据权利要求1所述的一种古建木构架榫卯节点装配式粘弹性阻尼器，其特征在于，所述第一抱箍(12)两侧的钢板安装有预紧螺栓，通过调节第四螺母(14)的旋紧力矩，可改变第一抱箍(12)与柱的紧密程度。
3.根据权利要求1所述的一种古建木构架榫卯节点装配式粘弹性阻尼器，其特征在于，所述第二抱箍(24)为一对可拼接成方形的第三钢板(18)，第三钢板(18)底部通过第五螺栓(22)连接，通过调节与第五螺栓(22)配合的第五螺母(23)的旋紧力矩，可改变第二抱箍(24)与梁的紧密程度。
4.根据权利要求1所述的一种古建木构架榫卯节点装配式粘弹性阻尼器，其特征在于，所述中间钢板(1)两面开有第一扇形槽口(6)，槽口的深度为可更换粘弹性材料层(3)厚度的15％～20％。
5.根据权利要求4所述的一种古建木构架榫卯节点装配式粘弹性阻尼器，其特征在于，所述第一扇形槽口(6)内焊有由七个抗滑螺栓构成的第一抗滑螺栓群(4)，第一抗滑螺栓群(4)的螺栓长度与第一扇形槽口(6)的槽口深度一致。
6.根据权利要求1所述的一种古建木构架榫卯节点装配式粘弹性阻尼器，其特征在于，所述扇形钢板(2)内表面开有第二扇形槽口(7)，槽口的深度为可更换粘弹性材料层(3)厚度的15％～20％。
7.根据权利要求6所述的一种古建木构架榫卯节点装配式粘弹性阻尼器，其特征在于，所述第二扇形槽口(7)预留有五个孔洞(5)，孔洞(5)中的五个抗滑螺栓构成第二抗滑螺栓群。
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