CN113323485B - 一种附加震后可更换的弯曲型阻尼器的柱脚节点 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种附加震后可更换的弯曲型阻尼器的柱脚节点，属于结构工程抗震技术领域，包括上下柱、位于上下柱轴向中心的碗状支座和围设在碗状支座四周的弯曲型阻尼器；上下两个碗状支座的端面分别具有弧形凸起和弧形凹槽，二者之间加设弧形橡胶垫和钢丝网；弯曲型阻尼器有多种结构型式，其中间钢管段和侧边钢管段之间连接弯曲板，中间钢管段或者侧边钢管段分成上下两个，在上下两个中间钢管段，或者上下两个侧边钢管段之间活动插接连接钢管段防止偏移，并在连接钢管段上设置钢挡块来限位。本发明传力路径分配明确，碗状支座承担轴力和剪力，并实现各个方向的转动，弯曲型阻尼器可以耗散地震能量，提高抗震能力，震后更换、维修方便。

Description

一种附加震后可更换的弯曲型阻尼器的柱脚节点
技术领域
本发明属于结构工程抗震技术领域，涉及一种附加震后可更换的弯曲型阻尼器的柱脚节点。
背景技术
目前，基于性能的抗震设计成为了抗震设计的主流，如何在地震发生后，使整个建筑物乃至整个城市甚至整个社会具有恢复功能，近几年来引起了地震工程界的密切关注和广泛讨论。如何设计出地震中不发生破坏或是仅发生可以迅速修复破坏的结构，将成为可持续发震工程抗震的重要研究方向之一。通过“弱化”结构体系的某些部位，并在这些部位实现集中消能，就可以有效控制结构在地震作用下的破坏，并且可以通过更换受损的部位，使建筑物地震后可以快速恢复功能。
震后混凝土框架柱端会出现塑性铰，影响了整个结构的稳定。柱端损伤后难以修复，震后的可恢复性差。若将此处损伤集中于耗能机构，震后仅更换耗能机构即可快速恢复结构的功能。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种附加震后可更换的弯曲型阻尼器的柱脚节点，以解决现有混凝土框架结构的柱脚节点存在的震后维修困难的问题。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种附加震后可更换的弯曲型阻尼器的柱脚节点，包括上下相对的上柱和下柱、分别位于上柱和下柱的轴向中心且上下相对的碗状支座，以及围设在碗状支座四周的弯曲型阻尼器；
上柱和下柱均为钢筋混凝土方柱，二者相互朝向的柱面分别固定有钢端板，两个钢端板的中心分别连接钢制的碗状支座，其中，上柱的碗状支座的端面具有弧形凸起，下柱的碗状支座的端面具有弧形凹槽，弧形凸起和弧形凹槽形成凸凹弧形配合结构；
上柱的碗状支座的弧形凸起与下柱的碗状支座的弧形凹槽之间加设相适配的弧形橡胶垫和设于弧形橡胶垫凹面内的钢丝网；
碗状支座弯曲型阻尼器包括上下两个对应设置的中间钢管段和对称设置在中间钢管段两侧的侧边钢管段，上下两个中间钢管段之间活动插接有连接钢管段，连接钢管段上设有钢挡块以对连接钢管段进行轴向限位，上下两个中间钢管段与侧边钢管段之间分别连接有一组弯曲板，上下两个中间钢管段相互远离的一端分别连接有钢安装条，并分别与上柱和下柱的钢端板可拆卸连接。
进一步，每组弯曲板并排有两个以上弯曲板，每组弯曲板中全部弯曲板采用钢材制成，或者每组弯曲板中部分弯曲板采用形状记忆合金制成，剩余部分弯曲板采用钢材制成。
进一步，上柱和下柱的钢端板上均布有螺纹孔，上下两个钢安装条上对应设有与螺纹孔相适配的螺栓孔，通过插入螺栓孔内的螺栓以紧固。
进一步，弯曲板采用焊接方式进行固定，钢挡块采用焊接方式进行固定。
一种附加震后可更换的弯曲型阻尼器的柱脚节点，包括上下相对的上柱和下柱、分别位于上柱和下柱的轴向中心且上下相对的碗状支座，以及围设在碗状支座四周的弯曲型阻尼器；
上柱和下柱均为钢筋混凝土方柱，二者相互朝向的柱面分别固定有钢端板，两个钢端板的中心分别连接钢制的碗状支座，其中，上柱的碗状支座的端面具有弧形凸起，下柱的碗状支座的端面具有弧形凹槽，弧形凸起和弧形凹槽形成凸凹弧形配合结构；
上柱的碗状支座的弧形凸起与下柱的碗状支座的弧形凹槽之间加设相适配的弧形橡胶垫和设于弧形橡胶垫凹面内的钢丝网；
碗状支座弯曲型阻尼器包括一个中间钢管段、分别对称设置在中间钢管段两侧的两个侧边上钢管段和两个侧边下钢管段，两个侧边上钢管段和两个侧边下钢管段在相同侧边上下对应设置，相同侧的侧边上钢管段和侧边下钢管段之间活动插接有连接钢管段，连接钢管段上设有钢挡块以对连接钢管段进行轴向限位，中间钢管段与两个侧边上钢管段之间、中间钢管段与两个侧边下钢管段之间分别连接有一组弯曲板，两个侧边上钢管段的上端、两个侧边下钢管段的下端分别连接有钢安装条，并分别与上柱和下柱的钢端板可拆卸连接。
进一步，每组弯曲板并排有两个以上弯曲板，每组弯曲板中全部弯曲板采用钢材制成，或者每组弯曲板中部分弯曲板采用形状记忆合金制成，剩余部分弯曲板采用钢材制成。
进一步，上柱和下柱的钢端板上均布有螺纹孔，上下两个钢安装条上对应设有与螺纹孔相适配的螺栓孔，通过插入螺栓孔内的螺栓以紧固。
进一步，弯曲板采用焊接方式进行固定。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明传力明确，碗状支座可以承担轴力和剪力，地震时可以实现各个方向的转动。
(2)本发明公开的柱脚节点附加了弯曲型阻尼器，将柱脚节点的上柱和下柱的对接部分围裹在其内，发生地震时，与上柱和下柱相连的弯曲型阻尼器起到耗能作用，承受地震载荷，将损伤控制在弯曲型阻尼器上，从而对柱脚节点的主体部分进行保护，提高柱脚节点的抗震性能。由于弯曲型阻尼器与上柱、下柱可拆卸连接，震后发生损伤易于更换。
(2)本发明公开的柱脚节点，上柱碗状支座的弧形凸起与下柱碗状支座的弧形凹槽之间加设相适配的弧形橡胶垫和设于弧形橡胶垫凹面内的钢丝网，也能消能减震，进一步改善抗震性能。
(3)本发明公开的柱脚节点，弯曲板可采用形状记忆合金(Shape Memory Alloys，SMA)材料制成，外力作用下，形状记忆合金具有比一般金属大的多的变形恢复能力，即加载过程中产生的大应变会随着卸载而恢复，有利于增强抗震能力。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
图1为本发明实施例1的柱脚节点的结构示意图；
图2为本发明实施例1的柱脚节点的剖视示意图；
图3为本发明实施例1的弯曲型阻尼器的结构示意图；
图4为弧形橡胶垫的结构示意图；
图5为钢丝网的结构示意图；
图6为本发明实施例2的弯曲型阻尼器的结构示意图。
附图标记：上柱1、下柱2、钢端板3、碗状支座4、弧形凸起5、弧形凹槽6、弯曲型阻尼器7、中间钢管段701、侧边钢管段702、连接钢管段703、钢挡块704、弯曲板705、钢安装条706、弧形橡胶垫707、钢丝网708、侧边上钢管段709、侧边下钢管段710。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，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的具体含义。
实施例1：
请参阅图1～图5，为一种附加震后可更换的弯曲型阻尼器7的柱脚节点，包括上下相对的上柱1和下柱2、分别位于上柱1和下柱2的轴向中心且上下相对的碗状支座4，以及围设在碗状支座4四周的弯曲型阻尼器7。
具体来说，上柱1和下柱2均为钢筋混凝土方柱，二者相互朝向的柱面分别固定有钢端板3，两个钢端板3的中心分别连接钢制的碗状支座4，其中，上柱1的碗状支座4的端面具有弧形凸起5，下柱2的碗状支座4的端面具有弧形凹槽6，弧形凸起5和弧形凹槽6形成凸凹弧形配合结构。
碗状支座4可以承担轴力和剪力，地震时可以实现各个方向的转动。
弯曲型阻尼器7有四组，每组弯曲型阻尼器7包括上下两个对应设置的中间钢管段701和对称设置在中间钢管段701两侧的侧边钢管段702，上下两个中间钢管段701之间活动插接有连接钢管段703，连接钢管段703上设有钢挡块704以对连接钢管段703进行轴向限位，上下两个中间钢管段701与侧边钢管段702之间分别焊接有一组弯曲板705，上下两个中间钢管段701相互远离的一端分别焊接有钢安装条706，钢安装条706上对应设有与上柱1和下柱2钢端板3上圆周均布的螺纹孔相适配的螺栓孔，通过插入螺栓孔和相应螺纹孔内的螺钉，将上下两个钢安装条706分别固定在上柱1和下柱2的钢端板3上。
由于两个中间钢管段701之间活动插接连接钢管段703，在地震作用下，两个中间钢管段701能够产生轴向相互靠近或远离的弹性变形来消能，地震作用结束后则可以恢复。连接钢管段703上焊接的钢挡块704对连接钢管段703轴向限位，避免连接钢管段703掉落进靠下的中间钢管段701内，确保连接钢管段703的两端始终分别插接在上下两个中间钢管段701内。
本实施例中，每组弯曲板705并排有四个弯曲板705，其中居中的两个弯曲板705采用形状记忆合金制成，另外两个弯曲板705采用钢材制成。外力作用下，形状记忆合金具有比一般金属大的多的变形恢复能力，即加载过程中产生的大应变会随着卸载而恢复，有利于增强抗震能力。
上柱1的碗状支座4的弧形凸起5与下柱2的碗状支座4的弧形凹槽6之间加设相适配的弧形橡胶垫707和设于弧形橡胶垫707凹面内的钢丝网708，也能消能减震，进一步改善抗震性能。
该弯曲型阻尼器7将柱脚节点的上柱1和下柱2的对接部分围裹在其内，发生地震时，与上柱1和下柱2相连的弯曲型阻尼器7起到耗能作用，承受地震载荷，将损伤控制在弯曲型阻尼器7上，从而对柱脚节点的主体部分进行保护，提高柱脚节点的抗震性能。由于弯曲型阻尼器7与上柱1、下柱2可拆卸连接，震后发生损伤易于更换。
实施例2：
如图6所示，实施例2与实施例1的主要区别在于弯曲型阻尼器7的结构不同，具体来说，每组弯曲型阻尼器7包括一个中间钢管段701、分别对称设置在中间钢管段701两侧的两个侧边上钢管段709和两个侧边下钢管段710，两个侧边上钢管段709和两个侧边下钢管段710在相同侧边上下对应设置，相同侧的侧边上钢管段709和侧边下钢管段710之间活动插接有连接钢管段703，连接钢管段703上设有钢挡块704以对连接钢管段703进行轴向限位，中间钢管段701与两个侧边上钢管段709之间、中间钢管段701与两个侧边下钢管段710之间分别连接有一组弯曲板705，两个侧边上钢管段709的上端、两个侧边下钢管段710的下端分别连接有钢安装条706，并分别与上柱1和下柱2的钢端板3可拆卸连接。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种附加震后可更换的弯曲型阻尼器的柱脚节点，其特征在于：包括上下相对的上柱和下柱、分别位于上柱和下柱的轴向中心且上下相对的碗状支座，以及围设在碗状支座四周的弯曲型阻尼器；
上柱和下柱均为钢筋混凝土方柱，二者相互朝向的柱面分别固定有钢端板，两个钢端板的中心分别连接钢制的碗状支座，其中，上柱的碗状支座的端面具有弧形凸起，下柱的碗状支座的端面具有弧形凹槽，弧形凸起和弧形凹槽形成凸凹弧形配合结构；
上柱的碗状支座的弧形凸起与下柱的碗状支座的弧形凹槽之间加设相适配的弧形橡胶垫和设于弧形橡胶垫凹面内的钢丝网；
碗状支座弯曲型阻尼器包括上下两个对应设置的中间钢管段和对称设置在中间钢管段两侧的侧边钢管段，上下两个中间钢管段之间活动插接有连接钢管段，连接钢管段上设有钢挡块以对连接钢管段进行轴向限位，上下两个中间钢管段与侧边钢管段之间均连接有一组弯曲板，每组弯曲板并排有两个以上端部分别与对应中间钢管段、侧边钢管段固定连接的弯曲板，每组弯曲板中全部弯曲板采用钢材制成，或者每组弯曲板中部分弯曲板采用形状记忆合金制成，剩余部分弯曲板采用钢材制成，上下两个中间钢管段相互远离的一端分别连接有钢安装条，并分别与上柱和下柱的钢端板可拆卸连接。
2.根据权利要求1所述的附加震后可更换的弯曲型阻尼器的柱脚节点，其特征在于：所述上柱和下柱的钢端板上均布有螺纹孔，上下两个钢安装条上对应设有与螺纹孔相适配的螺栓孔，通过插入螺栓孔内的螺栓以紧固。
3.根据权利要求1所述的附加震后可更换的弯曲型阻尼器的柱脚节点，其特征在于：所述弯曲板采用焊接方式进行固定，钢挡块采用焊接方式进行固定。
4.一种附加震后可更换的弯曲型阻尼器的柱脚节点，其特征在于：包括上下相对的上柱和下柱、分别位于上柱和下柱的轴向中心且上下相对的碗状支座，以及围设在碗状支座四周的弯曲型阻尼器；
上柱和下柱均为钢筋混凝土方柱，二者相互朝向的柱面分别固定有钢端板，两个钢端板的中心分别连接钢制的碗状支座，其中，上柱的碗状支座的端面具有弧形凸起，下柱的碗状支座的端面具有弧形凹槽，弧形凸起和弧形凹槽形成凸凹弧形配合结构；
上柱的碗状支座的弧形凸起与下柱的碗状支座的弧形凹槽之间加设相适配的弧形橡胶垫和设于弧形橡胶垫凹面内的钢丝网；
碗状支座弯曲型阻尼器包括一个中间钢管段、分别对称设置在中间钢管段两侧的两个侧边上钢管段和两个侧边下钢管段，两个侧边上钢管段和两个侧边下钢管段在相同侧边上下对应设置，相同侧的侧边上钢管段和侧边下钢管段之间活动插接有连接钢管段，连接钢管段上设有钢挡块以对连接钢管段进行轴向限位，中间钢管段与两个侧边上钢管段之间、中间钢管段与两个侧边下钢管段之间分别连接有一组弯曲板，每组弯曲板并排有两个以上端部分别与对应中间钢管段、侧边上钢管段或侧边下钢管段固定连接的弯曲板，每组弯曲板中全部弯曲板采用钢材制成，或者每组弯曲板中部分弯曲板采用形状记忆合金制成，剩余部分弯曲板采用钢材制成，两个侧边上钢管段的上端、两个侧边下钢管段的下端分别连接有钢安装条，并分别与上柱和下柱的钢端板可拆卸连接。
5.根据权利要求4所述的附加震后可更换的弯曲型阻尼器的柱脚节点，其特征在于：所述上柱和下柱的钢端板上均布有螺纹孔，上下两个钢安装条上对应设有与螺纹孔相适配的螺栓孔，通过插入螺栓孔内的螺栓以紧固。
6.根据权利要求4所述的附加震后可更换的弯曲型阻尼器的柱脚节点，其特征在于：所述弯曲板采用焊接方式进行固定。
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