CN115110658B - 一种木剪力墙体的复位耗能组件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种木剪力墙体的复位耗能组件,包括固定板,所述固定板的一侧设有均布的摩擦凸起Ⅰ,所述固定板的另一侧活动连接有均布的滚动球,所述滚动球上开设有环槽,所述环槽内固定连接有均布的环形齿,所述固定板内活动套接有均布的齿条,所述固定板内活动套接有对称的碟簧,两个所述碟簧的相对端分别于齿条的两端贴合。本发明通过插接球与滚动球的扣合,使木剪力墙在受到任何方向的外力(水平的推拉力、竖直的推拉力等方向上的推拉力)时,扣合板和摩擦板将与固定板发生相对位移,从而使插接球与滚动球发生位移摩擦、摩擦凸起Ⅱ与摩擦凸起Ⅰ发生位移摩擦,从而对外力进行快速高效的摩擦耗能。

Description

一种木剪力墙体的复位耗能组件
技术领域
本发明属于建筑工程技术领域,具体涉及一种木剪力墙体的复位耗能组件。
背景技术
木剪力墙是一种广泛应用于木结构的抗侧力体系,其侧向刚度大,能有效地抵抗水平荷载,在水平荷载作用下,木剪力墙由于墙脚受力集中导致破坏较为严重,修复起来困难。为此,很多人在木剪力墙的一些部位增加复位装置和可更换构件实现木剪力墙的自复位功能。
现有的一种复位耗能组件(Pall和Marsh等首先设计的限位滑移螺栓节点,参考谢新莹的《外置摩擦耗能部件自复位剪力墙实现研究》正文第七页),采用螺栓固定扣合的摩擦件,并通过在螺栓处增设预应力的碟簧,使受到外力时,摩擦件在相对位移下发生摩擦而完成摩擦耗能,并通过预应力的碟簧,在外力消失时带动摩擦件复位完成自复位,但是这种方式,会导致摩擦件在进行相对位移时,受螺栓固定的影响而导致相对位移量小,使得摩擦耗能小,同时螺栓还会因此发生形变,在复位后其形变也无法复原,这就会导致复位耗能组件的快速破坏失效,且这种复位耗能组件,在承受不同方向的外力时(例如地震时的晃动),其受摩擦部位的摩擦凸起的设置方向限制,使得其无法对不同方向的外力进行同等或相近的摩擦耗能。
发明内容
针对背景技术中提出的现有剪力墙体复位耗能组件在使用过程中存在的不足,本发明提供了一种木剪力墙体的复位耗能组件,具备摩擦凸起Ⅰ和摩擦凸起Ⅱ卡接、插接球与滚动球形成的凹槽卡接形成扣合、不需要螺栓进行相对位移板件的固定、相对位移量增大,摩擦耗能增强、任何方向的外力均能通过插接球的动作而挤压滚动球转化为斜向的力进行汇聚、滚动球受挤压滚动而带动齿条挤压碟簧蓄能、蓄能的碟簧带动各部件自复位的优点,解决了上述背景技术中提出螺栓固定导致形变失效、螺栓固定导致位移量小而使得摩擦耗能低、无法对不同方向的外力进行等效或相近的摩擦耗能的技术问题。
一种木剪力墙体的复位耗能组件,包括固定板,所述固定板的一侧设有均布的摩擦凸起Ⅰ,所述固定板的另一侧活动连接有均布的滚动球,所述滚动球上开设有环槽,所述环槽内固定连接有均布的环形齿,所述固定板内活动套接有均布的齿条,所述固定板内活动套接有对称的碟簧,两个所述碟簧的相对端分别于齿条的两端贴合,所述齿条与环形齿啮合,所述固定板的一侧安装有扣合板,所述扣合板正对固定板的一侧固定连接有均布的插接球。
进一步,所述固定板的一侧安装有摩擦板,所述摩擦板正对固定板的一端设有均布的摩擦凸起Ⅱ,所述摩擦凸起Ⅱ卡接在相邻摩擦凸起Ⅰ形成的凹槽内。
进一步,所述固定板与摩擦板之间存在间隙,所述摩擦凸起Ⅱ与相邻摩擦凸起Ⅰ形成的凹槽存在间隙。
进一步,所述扣合板的顶部两端设有螺栓,所述扣合板通过螺栓与摩擦板的顶部固定连接。
进一步,四个相邻的所述滚动球之间形成凹槽,所述滚动球超过二分之一的体积铰接在固定板内。
进一步,所述插接球卡接在四个相邻的滚动球之间形成凹槽内,所述插接球和滚动球的外表面均凹凸不平。
有益效果:
1、本发明通过扣合板和摩擦板扣合在固定板上,使插接球卡在滚动球之间形成配合限位,使摩擦凸起Ⅰ与摩擦凸起Ⅱ形成配合限位,从而使扣合板、摩擦板不需要通过螺栓就能与固定板进行位置固定,使扣合板、摩擦板在受外力进行移动完成摩擦耗能时,能进行更大范围的位移摩擦,消耗更大的能量,避免了螺栓固定导致受力发生相对位移使得螺栓形变导致的整体损坏以及螺栓固定导致位移量小,使得耗能少的问题。
2、本发明通过插接球与滚动球的扣合,使木剪力墙在受到任何方向的外力(水平的推拉力、竖直的推拉力等方向上的推拉力)时,扣合板和摩擦板将与固定板发生相对位移,从而使插接球与滚动球发生位移摩擦、摩擦凸起Ⅱ与摩擦凸起Ⅰ发生位移摩擦,从而对外力进行快速高效的摩擦耗能。
3、本发明通过扣合板在于固定板发生相对位移时,其上的插接球将挤压滚动球,使二者在进行摩擦耗能的同时,插接球将使滚动球发生滚动,使滚动球上的环形齿啮合齿条,使齿条发生位移而挤压一侧的碟簧,使被挤压的碟簧蓄能,当外力撤去时,蓄能的碟簧能挤压齿条使其移动复位,从而使齿条啮合环形齿,使滚动球滚动而挤压贴合的插接球,使插接球在挤压下带动扣合板完成复位,从而使本装置能在无预应力的情况下完成自复位。
附图说明
图1为本发明立体结构示意图;
图2为本发明固定板结构示意图;
图3为本发明齿条分布示意图;
图4为本发明摩擦板结构示意图;
图5为本发明扣合板结构示意图;
图6为本发明插接球和滚动球的分布示意图;
图7为本发明滚动球结构示意图。
图中:1、固定板;2、摩擦凸起Ⅰ;3、滚动球;4、环槽;5、环形齿;6、齿条;7、碟簧;8、扣合板;9、插接球;10、摩擦板;11、摩擦凸起Ⅱ;12、螺栓。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。
请参阅图1至图2,图7,一种木剪力墙体的复位耗能组件,包括固定板1,固定板1的一侧设有均布的摩擦凸起Ⅰ2,固定板1的另一侧活动连接有均布的滚动球3,四个相邻的滚动球3之间形成凹槽,滚动球3超过二分之一的体积铰接在固定板1内,使滚动球3在进行滚动时不会发生滚动球3脱离固定板1的情况,避免了滚动球3的位置发生改变导致各部件无法正常复位的问题,滚动球3上开设有环槽4,环槽4与水平面的夹角为四十五度,使扣合板8在受到任何方向的外力作用时,滚动球3最终的滚动方向均为斜向滚动,使任何方向的外力均能被本装置吸收消耗,环槽4内固定连接有均布的环形齿5。
参阅图3,图7,固定板1内活动套接有均布的齿条6,固定板1内活动套接有对称的碟簧7,两个碟簧7的相对端分别于齿条6的两端贴合,齿条6与水平面的夹角为四十五度,齿条6与环形齿5啮合,使扣合板8在使扣合板8在受到任何方向的外力作用时,滚动球3都能在斜向滚动,使滚动球3在滚动时能通过环形齿5啮合齿条6,使齿条6在斜向上移动,使齿条6挤压其中一个碟簧7,使其蓄能,当外力消失时,蓄能的碟簧7能反向推动齿条6位移,使滚动球3受力反转。
参阅图1,图4,固定板1的一侧安装有摩擦板10,摩擦板10正对固定板1的一端设有均布的摩擦凸起Ⅱ11,摩擦凸起Ⅱ11卡接在相邻摩擦凸起Ⅰ2形成的凹槽内,使摩擦凸起Ⅱ11与摩擦凸起Ⅰ2卡接配合而固定摩擦板10和固定板1,使受到外力时,固定板1和摩擦板10能发生相对位移而时摩擦凸起Ⅰ2和摩擦凸起Ⅱ11进行摩擦耗能,固定板1与摩擦板10之间存在间隙,摩擦凸起Ⅱ11与相邻摩擦凸起Ⅰ2形成的凹槽存在间隙,使固定板1和摩擦板10、固定板1和扣合板8在进行相对位移时能有进行位移的空间,。
参阅图1,图5至图6,固定板1的一侧安装有扣合板8,扣合板8的顶部两端设有螺栓12,扣合板8通过螺栓12与摩擦板10的顶部固定连接,扣合板8正对固定板1的一侧固定连接有均布的插接球9,插接球9卡接在四个相邻的滚动球3之间形成凹槽内,使插接球9卡在滚动球3之间形成配合限位,使摩擦凸起Ⅰ2与摩擦凸起Ⅱ11形成配合限位,从而扣合板8、摩擦板10不需要通过螺栓就能与固定板进行位置固定,使扣合板8、摩擦板10在受外力进行移动完成摩擦耗能时,能进行更大范围的位移摩擦,消耗更大的能量,避免了螺栓固定导致受力时发生相对位移而使得螺栓形变导致的整体损坏以及螺栓固定导致位移量小,使得耗能少的问题,插接球9和滚动球3的外表面均凹凸不平,使受到外力时,扣合板8与固定板1的相对位移,使得插接球9不断挤压滚动球3,使插接球9上的凹凸不平与滚动球3上的凹凸不平增大摩擦力,提高摩擦耗能的同时,也使得插接球9能推动滚动球3进行滚动。
固定板1的底端与地面固定连接,扣合板8、摩擦板10的顶端与木剪力墙固定连接。
本发明的使用方法如下:
首先(参考图1),将摩擦板10扣合在固定板1设有摩擦凸起Ⅰ2的一侧,使摩擦凸起Ⅱ11与摩擦凸起Ⅰ2相适配卡接,接着将扣合板8扣合在固定板1设有滚动球3的一侧,使每个插接球9卡接在四个滚动球3形成的凹槽内,接着通过螺栓12将扣合板8和摩擦板10进行螺栓固定(固定板1的底端与地面固定连接,扣合板8、摩擦板10的顶端与木剪力墙固定连接,通过木剪力墙、地面交界处的变形带动扣合板8、摩擦板10与固定板进行相对滑移);
然后,当发生地震时,使木剪力墙承受外力(例如向上的拉力),此时扣合板8和摩擦板10受拉力向上移动,与固定板1发生相对位移,使摩擦凸起Ⅱ11挤压摩擦凸起Ⅰ2,完成一部分的能量消耗,同时插接球9将向上移动挤压滚动球3,使插接球9的外表面摩擦靠近的滚动球3的外表面,使插接球9不断滚过滚动球3进行摩擦耗能,使滚动球3在齿条6和环形齿5的限位下发生斜向上的滚动,使环形齿5啮合齿条6,使齿条6向斜向上的方向位移,使上方的碟簧7受力压缩蓄能;
最后,当外力停止时,上方蓄能的碟簧7复位,推动齿条6向斜向下方向移动,使齿条6啮合环形齿5,使滚动球3发生斜向下的滚动,使滚动球3的外表面摩擦靠近的插接球9,使插接球9受力向下移动复位,使扣合板8和摩擦板10完成复位移动即可,其它方向上的受力各部件运行原理相同,只是各部件的移动方向不同(参考图3),主要分为主体向上移动(向上、斜向上、向右侧的力)压缩上方的碟簧7以及主体向下(向下、斜向下、向左侧的力)移动压缩下方的碟簧7。

Claims (1)

1.一种木剪力墙体的复位耗能组件,包括固定板(1),其特征在于:所述固定板(1)的一侧设有均布的摩擦凸起Ⅰ(2),所述固定板(1)的另一侧活动连接有均布的滚动球(3),所述滚动球(3)上开设有环槽(4),所述环槽(4)内固定连接有均布的环形齿(5),所述固定板(1)内活动套接有均布的齿条(6),所述固定板(1)内活动套接有对称的碟簧(7),两个所述碟簧(7)的相对端分别于齿条(6)的两端贴合,所述齿条(6)与环形齿(5)啮合,所述固定板(1)的一侧安装有扣合板(8),所述扣合板(8)正对固定板(1)的一侧固定连接有均布的插接球(9);
所述固定板(1)的一侧安装有摩擦板(10),所述摩擦板(10)正对固定板(1)的一端设有均布的摩擦凸起Ⅱ(11),所述摩擦凸起Ⅱ(11)卡接在相邻摩擦凸起Ⅰ(2)形成的凹槽内,所述固定板(1)与摩擦板(10)之间存在间隙,所述摩擦凸起Ⅱ(11)与相邻摩擦凸起Ⅰ(2)形成的凹槽存在间隙,所述扣合板(8)的顶部两端设有螺栓(12),所述扣合板(8)通过螺栓(12)与摩擦板(10)的顶部固定连接,四个相邻的所述滚动球(3)之间形成凹槽,所述滚动球(3)超过二分之一的体积铰接在固定板(1)内,所述环槽(4)与水平面的夹角为四十五度,所述齿条(6)与水平面的夹角为四十五度,所述插接球(9)卡接在四个相邻的滚动球(3)之间形成凹槽内,所述插接球(9)和滚动球(3)的外表面均凹凸不平。
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