CN113833144A - 一种摩擦耗能旋转自复位节点装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种摩擦耗能旋转自复位节点装置技术,属于结构工程技术领域。摩擦耗能旋转自复位节点装置的第一连接端与第二连接端的相对端部设有铰接环,铰接环的中心设有供铰接螺栓贯穿的铰接孔,第一连接端上的铰接环与第二连接端上的铰接环同心布置,所述的铰接螺栓贯穿铰接孔将第一连接端及第二连接端相连;铰接螺栓位于铰接环两侧的延伸段分别设有旋转自复位机构。本发明提供摩擦耗能旋转自复位节点装置,采用接触面为正螺旋面的摩擦底板和摩擦盖板作为垫块,与蝶形弹簧组合,提供节点的自复位能力和耗能能力,大大降低结构地震响应和震后残余变形,对结构抗震十分有利。
Description
技术领域
本发明涉及一种摩擦耗能旋转自复位节点装置技术,属于结构工程技术领域。
背景技术
传统建筑结构体系采用基于承载力的抗震设计理念并通过构造措施保证延性,期望结构在地震作用下达到理想的破坏模式依靠结构自身的塑性变形耗散地震能量。采用该指导思想设计的结构在震后会产生严重的塑性损伤和残余变形,修复或重建结构会造成巨大的经济损失。因此,近年来地震工程的研究发展呈现从抗震、减隔震走向可恢复功能的趋势。自复位结构是一种典型的可恢复功能结构体系,是在摇摆结构基础上额外增加可使结构或构件恢复到初始位置的自复位装置,从而减小结构或构件的震后残余和修复难度。
发明内容
本发明的目的是提供一种摩擦耗能旋转自复位节点装置,可应用于建筑结构梁-柱节点、柱脚节点,连梁-剪力墙节点等,具有较好的自复位能力和耗能能力。
本发明采用如下技术方案:
本发明所述的摩擦耗能旋转自复位节点装置,包括第一连接端、第二连接端、铰接环,铰接螺栓,旋转自复位机构;所述的第一连接端与第二连接端的相对端部设有铰接环,铰接环的中心设有供铰接螺栓贯穿的铰接孔,第一连接端上的铰接环与第二连接端上的铰接环同心布置,所述的铰接螺栓贯穿铰接孔将第一连接端及第二连接端相连;铰接螺栓位于铰接环两侧的延伸段分别设有旋转自复位机构。
本发明所述的摩擦耗能旋转自复位节点装置,所述的第一连接端、第二连接端均由两块连接板组合形成的“T”字形结构;位于中部的连接板的顶端设置铰接环。
本发明所述的摩擦耗能旋转自复位节点装置,所述的旋转自复位机构包括第一摩擦底板、第二摩擦底板、第一摩擦盖板、第二摩擦盖板、第一碟形弹簧组、第二碟形弹簧组、第一内垫板、第二内垫板、第一外垫板、第二外垫板;
所述的第一摩擦底板、第二摩擦底板分别位于第一连接端及第二连接端中部的连接板两侧壁;
所述的第一摩擦底板的外侧端依次布置第一摩擦盖板、第一内垫板、第一碟形弹簧组及第一外垫板,且中心处均设有铰接孔;
所述的第二摩擦底板的外侧端依次布置第二摩擦盖板,第二内垫板、第二碟形弹簧组及第二外垫板,且中心处均设有铰接孔;
铰接螺栓依次穿过第一摩擦底板、第二摩擦底板、第一摩擦盖板、第二摩擦盖板、第一碟形弹簧组、第二碟形弹簧组、第一内垫板、第二内垫板、第一外垫板及第二外垫板的铰接孔铰接连接。
本发明所述的摩擦耗能旋转自复位节点装置,所述的第一摩擦底板与第一摩擦盖板的接触面沿环向分别预制若干个偶数等分的正螺旋面;相邻的正螺旋面呈连续凹凸分布;第一摩擦底板和第一摩擦盖板的接触面分别呈凹凸相对布置;
所述的第二摩擦底板与第二摩擦盖板的接触面沿环向分别预制若干个偶数等分的正螺旋面;相邻的正螺旋面呈连续凹凸分布;第二摩擦底板和第二摩擦盖板的接触面分别呈凹凸相对布置。
本发明所述的摩擦耗能旋转自复位节点装置,所述的第一摩擦底板、第二摩擦底板的与铰接螺栓的铰接端沿径向预制坡口。
本发明所述的摩擦耗能旋转自复位节点装置,所述的第一连接端、第二连接端中部的连接板上设有螺孔,通过锚固螺栓将第一摩擦底板、第二摩擦底板锚固在第一连接端、第二连接端两侧部。
本发明所述的摩擦耗能旋转自复位节点装置,所述的第一碟形弹簧组与第二碟形弹簧组为单个蝶形弹簧或多个蝶形弹簧串联而成。
有益效果
本发明提供摩擦耗能旋转自复位节点装置,采用接触面为正螺旋面的摩擦底板和摩擦盖板作为垫块,与蝶形弹簧组合,提供节点的自复位能力和耗能能力,大大降低结构地震响应和震后残余变形,对结构抗震十分有利。
本发明提供摩擦耗能旋转自复位节点装置,摩擦耗能旋转自复位节点装置体积小,无需占用建筑使用空间,也无需预应力筋提供自复位能力,原理十分简单,传力明确,力学性能易于掌握。
本发明提供摩擦耗能旋转自复位节点装置,摩擦耗能旋转自复位节点装置不仅可应用于建筑结构梁-柱节点、柱脚节点,连梁-剪力墙节点等,也可广泛应用于其他需要提供自复位能力和耗能能力的机械装置中。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为图1的爆炸结构示意图。
图3为本发明的第一摩擦盖板或第二摩擦盖板的放大示意图;
图4为本发明的第一摩擦底板或第二摩擦底板的放大示意图。
图中:1a为第一连接端;1b为第二连接端;2a为第一摩擦底板;2b为第二摩擦底板;3a为第一摩擦盖板; 3b为第二摩擦盖板;4a为第一碟形弹簧组;4b为第二碟形弹簧组;5a为第一内垫板;5b为第二内垫板;6a为第一外垫板;6b为第二外垫板;7为铰接螺栓;8为锚固螺栓;9为螺孔;10为铰接环;11为正螺旋面;12为铰接孔;13为坡口。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚,下面将结合本发明实施例的附图,对本发明实施例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的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例,本领域普通技术人员在无需创造性劳动的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。
本发明如附图1所示,本发明提供的摩擦耗能旋转自复位节点装置主要包括第一连接端1a、第二连接端1b、第一摩擦底板2a、第二摩擦底板2b、第一摩擦盖板3a、第二摩擦盖板3b、第一碟形弹簧组4a、第二碟形弹簧组4b、第一内垫板5a、第二内垫板5b、第一外垫板6a、第二外垫板6b、铰接螺栓7和锚固螺栓8。
如图2所示:第一连接端1a和第二连接端1b在连接端分别预制相对应的铰接环10,铰接环10内部预制铰接孔12;另外,在第一摩擦底板2a、第二摩擦底板2b、第一摩擦盖板3a、第二摩擦盖板3b、第一碟形弹簧组4a、第二碟形弹簧组4b、第一内垫板5a、第二内垫板5b、第一外垫板6a、第二外垫板6b的内部也分别预制与第一连接端1a和第二连接端1b相对应的铰接孔12。
第一连接端1a和第二连接端1b的一个侧面依次安装第一摩擦底板2a、第一摩擦盖板3a、第一内垫板5a、第一碟形弹簧组4a、第一外垫板6a;第一连接端1a和第二连接端1b的另一个侧面依次安装第二摩擦底板2b、第二摩擦盖板3b、第二内垫板5b、第二碟形弹簧组4b、第二外垫板6b;铰接螺栓7依次穿过各部件的铰接孔12进行铰接连接。
第一摩擦底板2a和第二摩擦底板2b均由左右两个对称的独立部件组成;第一连接端1a和第二连接端1b在靠近铰接连接端分别预制螺孔9,用于通过锚固螺栓8将第一摩擦底板2a、第二摩擦底板2b与第一连接端1a、第二连接端1b进行锚固连接;第一连接端1a、第二连接端1b、第一摩擦底板2a、第二摩擦底板2b在靠近铰接连接端预制坡口13,便于第一连接端1a和第二连接端1b绕铰接孔12中心产生相对转动,实现铰接连接。
如图3、图4所示:第一摩擦底板2a和第一摩擦盖板3a的接触面、第二摩擦底板2b和第二摩擦盖板3b的接触面沿环向分别预制四或四以上偶数等分的正螺旋面11,各相邻正螺旋面11呈连续凹凸分布;第一摩擦底板2a和第一摩擦盖板3a的接触面、第二摩擦底板2b和第二摩擦盖板3b的接触面分别凹凸相对布置,使得第一摩擦底板2a和第一摩擦盖板3a的接触面、第二摩擦底板2b和第二摩擦盖板3b的接触面在初始状态时可严密扣合;布置正螺旋面11使得第一摩擦底板2a和第一摩擦盖板3a的接触面、第二摩擦底板2b和第二摩擦盖板3b的接触面在产生相对转动时仍可严密接触。第一内垫板5a、第二内垫板5b、第一外垫板6a、第二外垫板6b均为避免应力集中而设置。
本发明提供的摩擦耗能旋转自复位节点装置,第一碟形弹簧组4a和第二碟形弹簧组4b为根据设计需求设置的单个或多个蝶形弹簧串联而成;第一碟形弹簧组4a和第二碟形弹簧组4b在压力作用下可产生弹性变形和摩擦耗能,是较好的兼具自复位能力和耗能能力的元件;所述铰接螺栓7在安装完成后施加初始预应力,使得第一碟形弹簧组4a和第二碟形弹簧组4b具有一定的弹性势能,当第一连接端1a和第二连接端1b产生相对转动时,带动第一摩擦底板2a和第二摩擦底板2b也产生相对转动;第一摩擦底板2a和第一摩擦盖板3a、第二摩擦底板2b和第二摩擦盖板3b的接触面之间因产生相对转动而摩擦耗能,同时在转动过程中第一摩擦盖板3a和第二摩擦盖板3b沿正螺旋面11被抬升;则第一摩擦盖板3a和第二摩擦盖板3b分别压缩第一碟形弹簧组4a和第二碟形弹簧组4b,从而使第一碟形弹簧组4a和第二碟形弹簧组4b的弹性势能进一步增大,提供该摩擦耗能旋转自复位节点装置充分的自复位能力和耗能能力。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种摩擦耗能旋转自复位节点装置,其特征在于:包括第一连接端、第二连接端、铰接环,铰接螺栓,旋转自复位机构;所述的第一连接端与第二连接端的相对端部设有铰接环,铰接环的中心设有供铰接螺栓贯穿的铰接孔,第一连接端上的铰接环与第二连接端上的铰接环同心布置,所述的铰接螺栓贯穿铰接孔将第一连接端及第二连接端相连;铰接螺栓位于铰接环两侧的延伸段分别设有旋转自复位机构。
2.根据权利要求1所述的摩擦耗能旋转自复位节点装置,其特征在于:所述的第一连接端、第二连接端均由两块连接板组合形成的“T”字形结构;位于中部的连接板的顶端设置铰接环。
3.根据权利要求1或2所述的摩擦耗能旋转自复位节点装置,其特征在于:所述的旋转自复位机构包括第一摩擦底板、第二摩擦底板、第一摩擦盖板、第二摩擦盖板、第一碟形弹簧组、第二碟形弹簧组、第一内垫板、第二内垫板、第一外垫板、第二外垫板;
所述的第一摩擦底板、第二摩擦底板分别位于第一连接端及第二连接端中部的连接板两侧壁;
所述的第一摩擦底板的外侧端依次布置第一摩擦盖板、第一内垫板、第一碟形弹簧组及第一外垫板,且中心处均设有铰接孔;
所述的第二摩擦底板的外侧端依次布置第二摩擦盖板,第二内垫板、第二碟形弹簧组及第二外垫板,且中心处均设有铰接孔;
铰接螺栓依次穿过第一摩擦底板、第二摩擦底板、第一摩擦盖板、第二摩擦盖板、第一碟形弹簧组、第二碟形弹簧组、第一内垫板、第二内垫板、第一外垫板及第二外垫板的铰接孔铰接连接。
4.根据权利要求3所述的摩擦耗能旋转自复位节点装置,其特征在于:所述的第一摩擦底板与第一摩擦盖板的接触面沿环向分别预制若干个偶数等分的正螺旋面;相邻的正螺旋面呈连续凹凸分布;第一摩擦底板和第一摩擦盖板的接触面分别呈凹凸相对布置;
所述的第二摩擦底板与第二摩擦盖板的接触面沿环向分别预制若干个偶数等分的正螺旋面;相邻的正螺旋面呈连续凹凸分布;第二摩擦底板和第二摩擦盖板的接触面分别呈凹凸相对布置。
5.根据权利要求3所述的摩擦耗能旋转自复位节点装置,其特征在于:所述的第一摩擦底板、第二摩擦底板的与铰接螺栓的铰接端沿径向预制坡口。
6.根据权利要求3所述的摩擦耗能旋转自复位节点装置,其特征在于:所述的第一连接端、第二连接端中部的连接板上设有螺孔,通过锚固螺栓将第一摩擦底板、第二摩擦底板锚固在第一连接端、第二连接端两侧部。
7.根据权利要求3所述的摩擦耗能旋转自复位节点装置,其特征在于:所述的第一碟形弹簧组与第二碟形弹簧组为单个蝶形弹簧或多个蝶形弹簧串联而成。
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