CN114622761A - 复合型摩擦屈曲约束支撑 - Google Patents

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Abstract

本发明属于建筑减隔震技术领域，具体涉及复合型摩擦屈曲约束支撑；包括通过限位装置连接的摩擦阻尼器和屈曲约束支撑，摩擦阻尼器设置在限位装置内部，屈曲约束支撑连接于限位装置的一端；摩擦板可在滑动槽内自由滑动，在外框内用两块压板和螺栓将摩擦材料压紧贴合在摩擦板上，外框可限制压板随着摩擦板滑动，摩擦板上加装限位装置来限制摩擦阻尼器拉压的位移，当达到限位后外框将力传递给屈曲约束支撑的芯材以使屈曲约束支撑开始发挥耗能作用，以此来解决屈曲约束支撑小震不耗能的问题。

Description

复合型摩擦屈曲约束支撑
技术领域
本发明属于建筑减隔震技术领域，具体涉及复合型摩擦屈曲约束支撑。
背景技术
在地震多发区，高层建筑往往会采用柜架、剪力墙、柜剪等结构来提高抗震能力，但这样要加大梁柱尺寸，满足结构的强度和刚度的要求，势必增加钢筋混凝土用量，而增加了造价。
随着社会经济水平均不断提高，技术水平的不断发展，人们认识到在建筑物中使用减震技术同样可以满足“小震不坏、中震可修，大震不倒”的要求。在诸多减震技术中，比较成熟的有屈曲约束支撑、黏滞阻尼器、金属屈服型阻尼器、摩擦阻尼器等，而屈曲约束支撑BRB由于其耗能能力强、滞回曲线饱满、拉压性能相近、疲劳性能好等特点，被广泛运用于新建建筑抗震设防及老旧建筑的抗震加固。常规的屈曲约束支撑仅有单一屈服点，不能满足结构小震耗能的需求，而摩擦阻尼器通过调整其预压力即可满足小震耗能的要求。因此，提出一种复合型屈曲约束支撑结构，将屈曲约束支撑和摩擦阻尼器串联起来，就能很好地解决屈曲约束支撑小震耗能的需求问题。
发明内容
本发明的目的在于提出复合型摩擦屈曲约束支撑，来解决屈曲约束支撑小震不耗能的问题。
为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：
复合型摩擦屈曲约束支撑，包括通过限位装置连接的摩擦阻尼器和屈曲约束支撑，摩擦阻尼器设置在限位装置内部，屈曲约束支撑连接于限位装置的一端。
进一步，限位装置包括限位装置外框连接板、限位装置外框端板一、限位装置外框端板二四块板组成的长条框式结构，外框的一端焊接或通过螺栓连接固定于屈曲约束支撑芯材上。
进一步，长条框式结构内设置有隔板，限位块位于限位装置外框端板一和隔板之间，摩擦板的高度和限位装置的内壁高度一致，摩擦钢板两侧设置加劲肋板，摩擦板的两侧焊接加劲肋板以达到防止摩擦板受力屈曲失稳的目的，限位装置外框端板二和隔板上开设有可供摩擦板和加劲肋板通过其做往复运动的位移槽，摩擦板和加劲肋板组焊后穿过限位装置外框端板二和隔板滑动限位槽后一端焊接限位板上，另一端焊接或螺栓连接于节点板上。
进一步，隔板上下端与连接板固定连接，隔板至限位装置外框端板二的距离为压板的长度，即可限制压板的左右移动，隔板至限位装置外框端板一的距离为摩擦阻尼器的设计位移加上限位板的板厚。
进一步，隔板和限位板的接触面的槽边缘可选择开倒角以规避限位板和摩擦板的焊缝，使得限位板受拉到达限位后可与隔板紧密贴合。
摩擦板上开制腰形孔，腰形孔的长度应大于摩擦阻尼器设计位移的长度，以防止螺栓受剪切作用。
进一步，连接板中间开槽，并且摩擦板上下两长边上留有凸台，将凸台插入连接板的槽内，限位槽的宽度和凸台宽度相同，限位槽的长度为凸台长度加上摩擦阻尼器的设计位移，以此来限制摩擦板的拉压位移，使得摩擦阻尼器到达限位后限位装置整体受拉压而预紧螺栓不受剪切作用。
进一步，摩擦板表面设置有摩擦材料，摩擦材料通过压板和紧固螺栓组件紧贴于摩擦板表面，其中压板和摩擦材料的表面开圆孔，摩擦材料用沉头螺钉固定在压板上。
进一步，摩擦材料的两端头用档条限位，档条焊接于压板上。
进一步，紧固螺栓组件与压板之间可设置垫片，其中垫片可以是碟形弹簧垫片、宽垫片，垫片可以使压板受力均匀，防止压板翘曲，紧固螺栓施加压力通过垫片传递给压板和摩擦板。
进一步，摩擦板与摩擦材料的接触面可选择镀硬铬处理或贴焊不锈钢板，确保摩擦面的防腐性能。
进一步，摩擦材料由耐磨性能优异的橡胶配方材料、耐磨涂层、模压高分子材料、黄铜合金等材料制成。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果之一：
摩擦板受多重限位，不会发生跑偏失稳；摩擦板两侧加劲，在拉压作用下不易发生局部屈曲而导致面外失稳；压板四周不焊接，通过限位装置外框和螺栓即可起到限位作用，方便施加及调整预紧压力，更方便后期的维护及更换；摩擦材料与摩擦板利用率高，贴合面积高；当拉压到达限位后限位装置整体受力而螺栓不受剪切作用，对螺栓起到很好的保护作用；结构简单，安装方便，可与任何截面形式的屈曲约束支撑串联，适用范围广，施工安装简单。
摩擦板可在滑动槽内自由滑动，在外框内用两块压板和螺栓将摩擦材料压紧贴合在摩擦板上，外框可限制压板随着摩擦板滑动，摩擦板上加装限位装置来限制摩擦阻尼器拉压的位移，当达到限位后外框将力传递给屈曲约束支撑的芯材以使屈曲约束支撑开始发挥耗能作用，以此来解决屈曲约束支撑小震不耗能的问题。
本发明通过一种简易的限位装置将屈曲约束支撑和摩擦阻尼器串联起来，解决了屈曲约束支撑小震不耗能的问题，该结构做到了压板不焊接，方便调整预紧压力，由于限位装置的存在使得在拉压作用下螺栓不受剪切作用，整体结构受力合理。
本发明的发明原理介绍：用四块钢板左右端板和上下连接板组成一个外框，外框的一端板通过焊接或螺栓连接固定于屈曲约束支撑芯材上，另一端板中间开设滑动槽，使得摩擦板可在滑动槽内自由滑动，滑动槽还可对摩擦板起到限位作用，为了防止摩擦板发生屈曲导致失稳，可在摩擦板两侧增加加劲肋板，其中加劲肋板的长度和摩擦板相同，摩擦板上开腰形孔，且腰孔长度应大于摩擦阻尼器设计位移，然后在外框内用压板和螺栓将摩擦材料压紧贴合在摩擦板上，通过调节螺栓的预紧力来控制摩擦阻尼器的起滑力，外框内设有一块开有滑动槽的隔板，隔板和外框的上下连接板焊接在一起，隔板一端抵在压板端面可限制压板随摩擦板滑动，另一端可阻挡限位块起到限位作用。
另一种实施方式为：不设置隔板和限位板，而是将摩擦板的两侧面加工出凸台来当做限位块，在外框上下连接板上开限位槽，槽的宽度和凸台宽度一致，长度为凸台长度加上摩擦阻尼器的位移，装配时将凸台卡进限位槽里，以此来起到拉压限位作用。以上两种结构形式，无论哪一种都可实现当限位块拉压达到限位后外框整体受力，便可将力传递给屈曲约束支撑的芯材以使屈曲约束支撑开始发挥耗能作用，以此来解决屈曲约束支撑小震风振不耗能的问题。
其中摩擦板和摩擦材料的接触面可贴焊不锈钢材料或做防腐处理来确保摩擦面的防腐性能。可通过沉头螺钉将摩擦材料固定在压板上，摩擦材料两端设置档条来阻挡摩擦材料发生位移，档条焊接在压板上，摩擦材料的两个面分别与摩擦板和压板接触，侧面可选择使用密封材料进行密封，可以有效的防止摩擦材料老化，隔绝水分、油污、灰尘等进入摩擦阻尼器内部。螺栓与压板之间可设置垫片，其中垫片可以是碟形弹簧垫片、宽垫片，垫片可以使压板受力均匀，防止压板翘曲。
附图说明
图1是根据本发明实施方式1的结构示意图；
图2是根据本发明实施方式1的剖视图；
图3是根据本发明实施方式2的结构示意图；
图4是根据本发明实施方式2的剖视图；
图5是根据本发明实施方式2的俯视图；
图6是根据本发明实施方式1和2的左视图；
图7是摩擦钢板安装示意图；
图8是产品安装示意图一；
图9是产品安装示意图二。
图中，1-屈曲约束支撑外约束套管；2-屈曲约束支撑芯材；3-限位装置外框端板一；4-限位装置外框连接板；5-压板；6-紧固螺栓组件；7-限位装置外框限位装置外框端板二；8-摩擦板；9-加劲肋板；10-档条；11-摩擦材料；12-垫片；13-隔板；14-限位板。
具体实施方式
如图1-9示，为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
复合型摩擦屈曲约束支撑，包括通过限位装置连接的摩擦阻尼器和屈曲约束支撑，摩擦阻尼器设置在限位装置内部，屈曲约束支撑耗能芯材2连接于限位装置的一端，屈曲约束支撑耗能芯材2的结构形式是一字型型式，屈曲约束支撑耗能芯材2是矩形管型式，限位装置包括限位装置外框连接板4、限位装置外框端板一3、限位装置外框端板二7四块板组成的长条框式结构；长条框式结构内设置有隔板13，限位块14位于限位装置外框端板一3和隔板13之间，限位装置外框端板二7和隔板13上开设有可供摩擦板8和加劲肋板9通过其做往复运动的位移槽，摩擦板8和加劲肋板9组焊后穿过限位装置外框端板二7和隔板13滑动限位槽后一端焊接限位板14上，另一端焊接连接于节点板上；隔板13上下端与连接板4固定连接，摩擦板8表面设置有摩擦材料11，摩擦材料11通过压板5和紧固螺栓组件6紧贴于摩擦板8表面；摩擦材料11的两端头用档条限位11，档条11焊接于压板5上，紧固螺栓组件6与压板5之间可设置垫片12，其中垫片是碟形弹簧垫片、垫片可以使压板受力均匀，防止压板翘曲，紧固螺栓施加压力通过垫片传递给压板和摩擦板。，摩擦钢板与摩擦材料的接触面选择镀硬铬处理，确保摩擦面的防腐性能，摩擦材料由耐磨性能优异的橡胶配方材料制成；
本实施例用四块钢板左右端板和上下连接板组成一个外框，外框的一端板通过焊接连接固定于屈曲约束支撑芯材上，另一端板中间开设滑动槽，使得摩擦板可在滑动槽内自由滑动，滑动槽还可对摩擦板起到限位作用，为了防止摩擦板发生屈曲导致失稳，可在摩擦板两侧增加加劲肋板，其中加劲肋板的长度和摩擦板相同，摩擦加劲板两端分别焊接限位块，一块限位块位于框内，另一限位块位于框外，摩擦板上开腰形孔，且腰孔长度应大于摩擦阻尼器设计位移，然后在外框内用压板和螺栓将摩擦材料压紧贴合在摩擦板上，通过调节螺栓的预紧力来控制摩擦阻尼器的起滑力，外框内设有一块开有滑动槽的隔板，隔板和外框的上下连接板焊接在一起，隔板一端抵在压板端面可限制压板随摩擦板滑动，另一端可阻挡限位块起到限位作用。
实施例2
复合型摩擦屈曲约束支撑，包括通过限位装置连接的摩擦阻尼器和屈曲约束支撑，摩擦阻尼器设置在限位装置内部，屈曲约束支撑耗能芯材2连接于限位装置的一端，屈曲约束支撑耗能芯材2的结构形式是一字型型式，屈曲约束支撑耗能芯材2圆管型式，限位装置包括限位装置外框连接板4、限位装置外框端板一3、限位装置外框端板二7四块板组成的长条框式结构；连接板4中间开槽，并且摩擦板8上下两长边上留有凸台，将凸台插入连接板4的槽内，摩擦板8表面设置有摩擦材料11，摩擦材料11通过压板5和紧固螺栓组件6紧贴于摩擦板8表面；摩擦材料11的两端头用档条限位11，档条11焊接于压板5上，紧固螺栓组件6与压板5之间可设置垫片12，其中垫片是宽垫片，垫片可以使压板受力均匀，防止压板翘曲，紧固螺栓施加压力通过垫片传递给压板和摩擦板。，摩擦钢板与摩擦材料的接触面选择贴焊不锈钢板，确保摩擦面的防腐性能，摩擦材料由耐磨涂层材料制成，
本实施例不设置隔板和限位板，而是将摩擦板的两侧面加工出凸台来当做限位块，在外框上下连接板上开限位槽，槽的宽度和凸台宽度一致，长度为凸台长度加上摩擦阻尼器的位移，装配时将凸台卡进限位槽里，以此来起到拉压限位作用。
实施例3
复合型摩擦屈曲约束支撑，包括通过限位装置连接的摩擦阻尼器和屈曲约束支撑，摩擦阻尼器设置在限位装置内部，屈曲约束支撑耗能芯材2连接于限位装置的一端，屈曲约束支撑耗能芯材2的结构形式是工字型等型式，屈曲约束支撑耗能芯材2是矩形管，限位装置包括限位装置外框连接板4、限位装置外框端板一3、限位装置外框端板二7四块板组成的长条框式结构；长条框式结构内设置有隔板13，限位块14位于限位装置外框端板一3和隔板13之间，限位装置外框端板二7和隔板13上开设有可供摩擦板8和加劲肋板9通过其做往复运动的位移槽，摩擦板8和加劲肋板9组焊后穿过限位装置外框端板二7和隔板13滑动限位槽后一端焊接限位板14上，另一端焊接连接于节点板上；隔板13上下端与连接板4固定连接，摩擦板8表面设置有摩擦材料11，摩擦材料11通过压板5和紧固螺栓组件6紧贴于摩擦板8表面；摩擦材料11的两端头用档条限位11，档条11焊接于压板5上，紧固螺栓组件6与压板5之间可设置垫片12，其中垫片是碟形弹簧垫片，垫片可以使压板受力均匀，防止压板翘曲，紧固螺栓施加压力通过垫片传递给压板和摩擦板。，摩擦钢板与摩擦材料的接触面选择镀硬铬处理，确保摩擦面的防腐性能，摩擦材料模压高分子材料材料制成，
本实施例用四块钢板左右端板和上下连接板组成一个外框，外框的一端板通过焊接连接固定于屈曲约束支撑芯材上，另一端板中间开设滑动槽，使得摩擦板可在滑动槽内自由滑动，滑动槽还可对摩擦板起到限位作用，为了防止摩擦板发生屈曲导致失稳，可在摩擦板两侧增加加劲肋板，其中加劲肋板的长度和摩擦板相同，摩擦加劲板两端分别焊接限位块，一块限位块位于框内，另一限位块位于框外，摩擦板上开腰形孔，且腰孔长度应大于摩擦阻尼器设计位移，然后在外框内用压板和螺栓将摩擦材料压紧贴合在摩擦板上，通过调节螺栓的预紧力来控制摩擦阻尼器的起滑力，外框内设有一块开有滑动槽的隔板，隔板和外框的上下连接板焊接在一起，隔板一端抵在压板端面可限制压板随摩擦板滑动，另一端可阻挡限位块起到限位作用。
实施例4
复合型摩擦屈曲约束支撑，包括通过限位装置连接的摩擦阻尼器和屈曲约束支撑，摩擦阻尼器设置在限位装置内部，屈曲约束支撑耗能芯材2连接于限位装置的一端，屈曲约束支撑耗能芯材2的结构形式是十字型型式，屈曲约束支撑耗能芯材2矩形管、圆管型式，限位装置包括限位装置外框连接板4、限位装置外框端板一3、限位装置外框端板二7四块板组成的长条框式结构；
连接板4中间开槽，并且摩擦板8上下两长边上留有凸台，将凸台插入连接板4的槽内，摩擦板8表面设置有摩擦材料11，摩擦材料11通过压板5和紧固螺栓组件6紧贴于摩擦板8表面；摩擦材料11的两端头用档条限位11，档条11焊接于压板5上，紧固螺栓组件6与压板5之间可设置垫片12，其中垫片是碟形弹簧垫片，垫片可以使压板受力均匀，防止压板翘曲，紧固螺栓施加压力通过垫片传递给压板和摩擦板。
摩擦钢板与摩擦材料的接触面选择贴焊不锈钢板，确保摩擦面的防腐性能，摩擦材料黄铜合金材料制成。
本实施例不设置隔板和限位板，而是将摩擦板的两侧面加工出凸台来当做限位块，在外框上下连接板上开限位槽，槽的宽度和凸台宽度一致，长度为凸台长度加上摩擦阻尼器的位移，装配时将凸台卡进限位槽里，以此来起到拉压限位作用。
实施例5
复合型摩擦屈曲约束支撑，包括通过限位装置连接的摩擦阻尼器和屈曲约束支撑，摩擦阻尼器设置在限位装置内部，屈曲约束支撑耗能芯材2连接于限位装置的一端，屈曲约束支撑耗能芯材2的结构形式是十字型型式，屈曲约束支撑耗能芯材2是矩形管，限位装置包括限位装置外框连接板4、限位装置外框端板一3、限位装置外框端板二7四块板组成的长条框式结构；长条框式结构内设置有隔板13，限位块14位于限位装置外框端板一3和隔板13之间，限位装置外框端板二7和隔板13上开设有可供摩擦板8和加劲肋板9通过其做往复运动的位移槽，摩擦板8和加劲肋板9组焊后穿过限位装置外框端板二7和隔板13滑动限位槽后一端焊接限位板14上，另一端焊接连接于节点板上；隔板13上下端与连接板4固定连接，摩擦板8表面设置有摩擦材料11，摩擦材料11通过压板5和紧固螺栓组件6紧贴于摩擦板8表面；摩擦材料11的两端头用档条限位11，档条11焊接于压板5上，紧固螺栓组件6与压板5之间可设置垫片12，其中垫片是碟形弹簧垫片，垫片可以使压板受力均匀，防止压板翘曲，紧固螺栓施加压力通过垫片传递给压板和摩擦板。，摩擦钢板与摩擦材料的接触面选择镀硬铬处理，确保摩擦面的防腐性能，摩擦材料由耐磨性能优异的橡胶配方材料。
本实施例用四块钢板左右端板和上下连接板组成一个外框，外框的一端板通过螺栓连接固定于屈曲约束支撑芯材上，另一端板中间开设滑动槽，使得摩擦板可在滑动槽内自由滑动，滑动槽还可对摩擦板起到限位作用，为了防止摩擦板发生屈曲导致失稳，可在摩擦板两侧增加加劲肋板，其中加劲肋板的长度和摩擦板相同，摩擦加劲板两端分别焊接限位块，一块限位块位于框内，另一限位块位于框外，摩擦板上开腰形孔，且腰孔长度应大于摩擦阻尼器设计位移，然后在外框内用压板和螺栓将摩擦材料压紧贴合在摩擦板上，通过调节螺栓的预紧力来控制摩擦阻尼器的起滑力，外框内设有一块开有滑动槽的隔板，隔板和外框的上下连接板焊接在一起，隔板一端抵在压板端面可限制压板随摩擦板滑动，另一端可阻挡限位块起到限位作用。
实施例6
复合型摩擦屈曲约束支撑，包括通过限位装置连接的摩擦阻尼器和屈曲约束支撑，摩擦阻尼器设置在限位装置内部，屈曲约束支撑耗能芯材2连接于限位装置的一端，屈曲约束支撑耗能芯材2的结构形式是十字型和工字型型式，屈曲约束支撑耗能芯材2可以圆管等型式，限位装置包括限位装置外框连接板4、限位装置外框端板一3、限位装置外框端板二7四块板组成的长条框式结构；连接板4中间开槽，并且摩擦板8上下两长边上留有凸台，将凸台插入连接板4的槽内，摩擦板8表面设置有摩擦材料11，摩擦材料11通过压板5和紧固螺栓组件6紧贴于摩擦板8表面；摩擦材料11的两端头用档条限位11，档条11焊接于压板5上，紧固螺栓组件6与压板5之间可设置垫片12，其中垫片可以是碟形弹簧垫片，垫片可以使压板受力均匀，防止压板翘曲，紧固螺栓施加压力通过垫片传递给压板和摩擦板。，摩擦钢板与摩擦材料的接触面贴焊不锈钢板，确保摩擦面的防腐性能，摩擦材料由黄铜合金材料制成。
本实施例不设置隔板和限位板，而是将摩擦板的两侧面加工出凸台来当做限位块，在外框上下连接板上开限位槽，槽的宽度和凸台宽度一致，长度为凸台长度加上摩擦阻尼器的位移，装配时将凸台卡进限位槽里，以此来起到拉压限位作用。
尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变形和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (10)

1.复合型摩擦屈曲约束支撑，其特征在于：包括通过限位装置连接的摩擦阻尼器和屈曲约束支撑，摩擦阻尼器设置在限位装置内部，屈曲约束支撑连接于限位装置的一端。
2.根据权利要求1所述的复合型摩擦屈曲约束支撑，其特征在于：限位装置包括限位装置外框连接板（4）、限位装置外框端板一（3）、限位装置外框端板二（7）四块板组成的长条框式结构。
3.根据权利要求2所述的复合型摩擦屈曲约束支撑，其特征在于：长条框式结构内设置有隔板（13），限位块（14）位于限位装置外框端板一（3）和隔板（13）之间，限位装置外框端板二（7）和隔板（13）上开设有可供摩擦板（8）和加劲肋板（9）通过其做往复运动的位移槽，摩擦板（8）和加劲肋板（9）组焊后穿过限位装置外框端板二（7）和隔板（13）滑动限位槽后一端焊接限位板（14）上，另一端焊接或螺栓连接于节点板上。
4.根据权利要求3所述的复合型摩擦屈曲约束支撑，其特征在于：隔板（13）上下端与连接板（4）固定连接。
5.根据权利要求2所述的复合型摩擦屈曲约束支撑，其特征在于：连接板（4）中间开槽，并且摩擦板（8）上下两长边上留有凸台，将凸台插入连接板（4）的槽内。
6.根据权利要求3或5所述的复合型摩擦屈曲约束支撑，其特征在于：摩擦板（8）表面设置有摩擦材料（11），摩擦材料（11）通过压板（5）和紧固螺栓组件（6）紧贴于摩擦板（8）表面。
7.根据权利要求6所述的复合型摩擦屈曲约束支撑，其特征在于：摩擦材料（11）的两端头用档条限位（11），档条（11）焊接于压板（5）上。
8.根据权利要求7所述的复合型摩擦屈曲约束支撑，其特征在于：摩擦材料（11）为耐磨性能优异的橡胶配方材料、耐磨涂层、模压高分子材料、黄铜合金等材料制成。
9.根据权利要求6所述的复合型摩擦屈曲约束支撑，其特征在于：摩擦板（8）材料为普通钢板镀硬铬处理或贴焊不锈钢板材料。
10.根据权利要求6所述的复合型摩擦屈曲约束支撑，其特征在于：紧固螺栓组件（6）与压板（5）之间设置垫片（12）。
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