CN115341654A - 一种带摩擦阻尼器的自复位耗能腋撑 - Google Patents

一种带摩擦阻尼器的自复位耗能腋撑 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种带摩擦阻尼器的自复位耗能腋撑，包括分别连接至框架梁和框架柱的第一连接座和第二连接座，第一连接座和第二连接座通过摩擦阻尼器连接，摩擦阻尼器外侧还平行设有双向复位机构。本发明在钢框架关键节点位置增设腋撑装置，并且在腋撑中部位置安装摩擦阻尼器和双向复位机构，双向复位机构采用蝶形弹簧抗压复位和受拉复位筋抗拉复位相结合的方式，形成双向复位机制，减轻主体结构损伤，此外，结合装配式技术，加快损伤修复进度。

Description

一种带摩擦阻尼器的自复位耗能腋撑
技术领域
本发明属于消能减震技术领域，具体涉及一种带摩擦阻尼器的自复位耗能腋撑。
背景技术
在建筑结构抗震领域，为了改善框架结构中梁柱节点受力性能，工程人员常采用钢支撑、混凝土支撑等构件，现有技术中，通过布置支撑形成框架-支撑结构体系可以提高结构的承载力和侧向刚度，但是这类支撑形式对建筑结构的使用空间影响较大，此外构件在地震的往复作用下，较长的支撑形式容易发生平面外失稳而破坏。
发明内容
本发明的目的是提供一种带摩擦阻尼器的自复位耗能腋撑，以解决上述问题。
本发明提供一种带摩擦阻尼器的自复位耗能腋撑，包括分别连接至框架梁和框架柱的第一连接座和第二连接座，第一连接座和第二连接座通过摩擦阻尼器连接，摩擦阻尼器外侧还平行设有双向复位机构，双向复位机构包括对应连接至第一连接座和第二连接座的一对自复位底座，自复位底座之间设有碟簧套筒和限位套筒，限位套筒套接在碟簧套筒外壁且位于其上方，限位套筒顶端连接至位于上方的自复位底座，碟簧套筒底端连接至位于下方的自复位底座，自复位底座之间还连接有受拉复位筋，受拉复位筋穿过碟簧套筒和限位套筒，碟簧套筒和限位套筒连接处还抵触连接有蝶形弹簧。
作为上述方案进一步的优选
所述碟簧套筒远离限位套筒的一端设有套筒底座，限位套筒靠近碟簧套筒一端设有第一碟簧挡板，另一端设有限位套筒底座，受拉复位筋穿过套筒底座和第一碟簧挡板，碟簧套筒外壁设有第二碟簧挡板，第一碟簧挡板和第二碟簧挡板之间设有所述蝶形弹簧。
作为上述方案进一步的优选
所述摩擦阻尼器包括平行设置的上滑动副板和下滑动副板，上滑动副板和下滑动副板之间夹设有滑动主板，滑动主板通过若干个预紧螺栓与上滑动副板和下滑动副板相连接。
作为上述方案进一步的优选
所述滑动主板上开设有长槽孔，预紧螺栓穿过长槽孔并且其顶部和底部通过螺母分别连接至上滑动副板和下滑动副板。
作为上述方案进一步的优选
所述预紧螺栓的螺母和上滑动副板和下滑动副板之间还安装有蝶簧片。
作为上述方案进一步的优选
所述上滑动副板和下滑动副板远离滑动主板的一端通过第一连接挡板连接至第一连接座，滑动主板另一端通过第二连接挡板连接至第二连接座。
作为上述方案进一步的优选
所述第一连接座包括第一连接板和倾斜连接在第一连接板下方的H型钢，第一连接板连接至框架梁，第一连接底座封闭连接在H型钢的底端。
作为上述方案进一步的优选
所述第二连接座包括第二连接板和倾斜连接在第二连接板外侧的H型钢，第二连接板连接至框架柱，第二连接底座连接在H型钢封板上。
本发明的有益效果：在钢框架关键节点位置增设腋撑装置，并且在腋撑中部位置安装摩擦阻尼器和双向复位机构，双向复位机构采用蝶形弹簧抗压复位和受拉复位筋抗拉复位相结合的方式，形成双向复位机制，消能减震，具体如下：
(1)本发明提高了结构的抗震性能，在结构出现变形时消耗地震能量，起到“保险丝”的作用，从而有效保护主体结构在强震中的安全，且震后可快速修复。本发明可以根据不同地区的设防烈度，选择不同的滑移荷载。在小震下，带摩擦阻尼器的自复位耗能腋撑不发生滑移，相当于普通腋撑，为梁柱节点提供一点强度；而在中震或大震下，达到起滑荷载后，摩擦阻尼器发生滑移摩擦耗能，减小主体结构的地震损伤。
(2)本发明例构造简单、安装方便、不影响建筑实用功能，且震后可快速修复、修复费用低；与传统构造不同，腋撑两端为连接底座，在中间部位安装摩擦阻尼器，震后可实现快速更换的特点；摩擦阻尼器可根据实际需求调整螺栓预紧力，调整阻尼器的出力，可根据实际工程结构需求进行性能化设计。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是实施例中带摩擦阻尼器的自复位耗能腋撑安装在框架梁和框架柱之间时的示意图；
图2是实施例中带摩擦阻尼器的自复位耗能腋撑的示意图；
图3是实施例中摩擦阻尼器的示意图；
图4是实施例中第一连接座的示意图；
图5是实施例中双向复位机构的示意图；
图6是实施例中摩擦阻尼器恢复力模型；
图7是实施例中碟簧的恢复力模型；
图8是实施例中预应力筋恢复力模型；
图9为实施例中组装完成之后的带摩擦阻尼器的自复位耗能腋撑恢复力模型示意图；
图10是实施例中SMA筋的恢复力模型；
图11是实施例中所提出的一种带摩擦阻尼器的自复位耗能腋撑恢复力模型示意图；
图中标记为：1、框架梁；2、框架柱；3、第一连接座；31、第一连接板；32、H型钢；321、第一连接面；322、第二连接面；33、加劲肋；34、H型钢封板；4、第二连接座；41、第二连接板；5、摩擦阻尼器；51、上滑动副板；52、下滑动副板；53、滑动主板；531、长槽孔；54、连接挡板；541、螺栓孔；55、预紧螺栓；56、蝶簧片；57、第二连接底座；6、双向复位机构；61、自复位底座；62、受拉复位筋卡扣；63、碟簧套筒；631、套筒底座；64、限位套筒；641、限位套筒底座；642、第一碟簧挡板；632、第二碟簧挡板；65、蝶形弹簧；66、受拉复位筋。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。现结合说明书附图，详细说明本发明的结构特点。
参见图1和图2，本实施例中提供一种带摩擦阻尼器的自复位耗能腋撑，布置在框架梁1和框架柱2的连接处，包括分别连接至框架梁1和框架柱2的第一连接座3和第二连接座4，第一连接座3和第二连接座4通过摩擦阻尼器5连接，摩擦阻尼器5外侧还平行设有双向复位机构6，摩擦阻尼器5和双向复位机构6均倾斜设置，双向复位机构6两端连接至第一连接座3和第二连接座4。结合图2和图5，双向复位机构6的结构具体为：包括对应连接至第一连接座3和第二连接座4的一对自复位底座61，自复位底座61之间设有碟簧套筒63和限位套筒64，限位套筒64套接在碟簧套筒63外壁且位于其上方，限位套筒64顶端连接至位于上方的自复位底座61，碟簧套筒63底端连接至位于下方的自复位底座61，自复位底座61之间还连接有受拉复位筋66，受拉复位筋66穿过碟簧套筒63和限位套筒64，碟簧套筒63和限位套筒64连接处还抵触连接有蝶形弹簧65。
本实施例在钢框架关键节点位置增设腋撑装置，并且在腋撑中部位置安装摩擦阻尼器和双向复位机构6，双向复位机构6采用蝶形弹簧65抗压复位和受拉复位筋66抗拉复位相结合的方式，形成双向复位机制。本实施例还提高了结构承载和抗侧刚度，在结构出现变形时消耗地震能量，起到“保险丝”的作用，从而有效保护主体结构在强震中的安全，且震后可快速修复。
本实施例可以根据不同地区的设防烈度，选择不同的滑移荷载。在小震下，带摩擦阻尼器的自复位耗能腋撑不发生滑移，相当于普通腋撑，为结构提供有一定强度；而在中震或者大震作用下，达到起滑荷载后，摩擦阻尼器发生滑移消耗地震能量，减小主体结构的地震损伤。本实施例构造简单、安装方便、不影响建筑实用功能，且震后可快速修复、修复费用低。
参见图3，摩擦阻尼器5的结构具体为：包括平行设置的上滑动副板51和下滑动副板52，上滑动副板51和下滑动副板52之间夹设有滑动主板53，上滑动副板51和下滑动副板52之间形成滑动主板53的滑动空间，上滑动副板51和下滑动副板52远离滑动主板53的一端通过第一连接底座54连接至第一连接座3，滑动主板53另一端通过第二连接底座57连接至第二连接座4，进一步的，滑动主板53通过若干个预紧螺栓55与上滑动副板51和下滑动副板52相连接，具体的，滑动主板53上开设有长槽孔531，长槽孔531的孔径略大于预紧螺栓55的直径，预紧螺栓55穿过长槽孔531并且其顶部和底部通过螺母分别连接至上滑动副板51和下滑动副板52，预紧螺栓55的螺母和上滑动副板51和下滑动副板52之间还安装有蝶簧片56，用于防止滑动主板53滑移过程中预紧螺栓55发生松动变形。本实施例的摩擦阻尼器5起到可靠且有效的耗能减振作用，消耗地震能量，从而减小地震作用对结构主体的破坏。
参见图2和图4，本实施例中，第一连接座3的结构具体为：包括第一连接板31和倾斜连接在第一连接板31下方的H型钢32，H型钢32的凹槽中分布设有若干加劲肋33，用于保证H型钢32的刚度，第一连接板31通过螺栓孔541和螺栓的配合与框架梁1相连接，前述摩擦阻尼器5的第一连接底座54通过螺栓孔541和螺栓的配合连接在H型钢32的H型钢封板34上。进一步的，H型钢32的外壁面形成第一连接面321，前述位于上方的自复位底座61连接至第一连接面321。
参见图2和图4，本实施例中，第二连接座4的结构具体为：包括第二连接板41和倾斜连接在第二连接板41外侧的H型钢32，H型钢32的凹槽中分布设有若干加劲肋33，第二连接板41通过螺栓孔541和螺栓的配合与框架柱2相连接，前述摩擦阻尼器5的第二连接底座57通过螺栓孔541和螺栓的配合连接在H型钢32的H型钢封板34上。进一步的，H型钢32的外壁面形成第二连接面322，前述位于下方的自复位底座61连接至第二连接面322。
参见图5，前述受拉复位筋66两端通过受拉复位筋卡扣62连接至自复位底座61的弯折板，弯折板与自复位底座61之间相互垂直设置，安装双向复位机构6时，串上蝶形弹簧65，将碟簧套筒63插入限位套筒64，安装到自复位装置底座上61，施加预应力(让蝶形弹簧65和受拉复位筋66同时受拉压的力)，然后将两侧受拉复位筋卡扣62安装，这样完成了双向复位机构6的安装。进一步的，碟簧套筒63远离限位套筒64的一端设有套筒底座631，限位套筒64尾端设有第一碟簧挡板642，受拉复位筋66穿过套筒底座631和第一碟簧挡板642，碟簧套筒63外壁设有环形结构的第二碟簧挡板632，第一碟簧挡板642和第二碟簧挡板632之间设有前述蝶形弹簧65；限位套筒64与碟簧套筒63相套接并抵住蝶形弹簧65，这样的结构，采用蝶形弹簧65抗压复位和受拉复位筋66抗拉复位相结合的方式，形成双向复位机制。
参见图6为本实施例中摩擦阻尼器恢复力模型，当摩擦阻尼器所受外部力小于设计起滑力Fh时，阻尼器不工作，阻尼器起滑前初始刚度Kh如式(1)，当其所受外力大于设计起滑力Fh时，阻尼器开始工作，起滑刚度Kh近似为0。
Figure BDA0003810776430000051
其中，A1,A2分别为摩擦阻尼器左右两侧滑动板的截面面积，E为摩擦阻尼器滑动板弹模。
本实施例中碟簧的恢复力模型如图7所示，碟簧采用串联方式，通过合理的设计，碟簧始终在其弹性范围内工作，碟簧刚度Kd计算如式(2)
Figure BDA0003810776430000061
其中，k1,k2,…,kn分别为第1,2,…,n个碟簧的刚度。
参见图8，采用预应力筋作为受拉复位筋，调整其截面面积，使其刚度与碟簧保持一致。首先进行预应力的张拉，使碟簧和受拉复位筋分别受压和受拉，并达到平衡。碟簧的恢复力模型和预应力筋的恢复力模型分别如图7和图8所示，图9为组装完成之后的带摩擦阻尼器的自复位耗能腋撑恢复力模型示意图。
参考图6、图7、图10和图11，采用SMA筋作为受拉复位筋。首先进行预应力的张拉，使碟簧和受拉复位筋分别受压和受拉，并达到平衡。受拉复位筋的恢复力模型如图10所示，其初始刚度为Ks1，屈服后刚度为Ks2，此外，Fy和Δy分别为受拉复位筋的屈服力和屈服位移，Fu和Δu分别为受拉复位筋的卸载恢复力和恢复位移，从图中可以看出，受拉复位筋也有一定耗能能能力，当受拉复位筋的屈服卸载比R越大时，耗能效果越好。
图11为本发明所提出的一种带摩擦阻尼器的自复位耗能腋撑恢复力模型示意图。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种带摩擦阻尼器的自复位耗能腋撑，其特征在于，包括分别连接至框架梁（1）和框架柱（2）的第一连接座（3）和第二连接座（4），第一连接座（3）和第二连接座（4）通过摩擦阻尼器（5）连接，摩擦阻尼器（5）外侧还平行设有双向复位机构（6），双向复位机构（6）包括对应连接至第一连接座（3）和第二连接座（4）的一对自复位底座（61），自复位底座（61）之间设有碟簧套筒（63）和限位套筒（64），限位套筒（64）套接在碟簧套筒（63）外壁且位于其上方，限位套筒（64）顶端连接至位于上方的自复位底座（61），碟簧套筒（63）底端连接至位于下方的自复位底座（61），自复位底座（61）之间还连接有受拉复位筋（66），受拉复位筋（66）穿过碟簧套筒（63）和限位套筒（64），碟簧套筒（63）和限位套筒（64）连接处还抵触连接有蝶形弹簧（65）。
2.根据权利要求1所述的带摩擦阻尼器的自复位耗能腋撑，其特征在于：所述碟簧套筒（63）远离限位套筒（64）的一端设有套筒底座（631），限位套筒（64）靠近碟簧套筒（63）一端设有第一碟簧挡板（642），另一端设有限位套筒底座（641），受拉复位筋（66）穿过套筒底座（631）和第一碟簧挡板（642），碟簧套筒（63）外壁设有第二碟簧挡板（632），第一碟簧挡板（642）和第二碟簧挡板（632）之间设有所述蝶形弹簧（65）。
3.根据权利要求1所述的带摩擦阻尼器的自复位耗能腋撑，其特征在于：所述摩擦阻尼器（5）包括平行设置的上滑动副板（51）和下滑动副板（52），上滑动副板（51）和下滑动副板（52）之间夹设有滑动主板（53），滑动主板（53）通过若干个预紧螺栓（55）与上滑动副板（51）和下滑动副板（52）相连接。
4.根据权利要求3所述的带摩擦阻尼器的自复位耗能腋撑，其特征在于：所述滑动主板（53）上开设有长槽孔（531），预紧螺栓（55）穿过长槽孔（531）并且其顶部和底部通过螺母分别连接至上滑动副板（51）和下滑动副板（52）。
5.根据权利要求4所述的带摩擦阻尼器的自复位耗能腋撑，其特征在于：所述预紧螺栓（55）的螺母和上滑动副板（51）和下滑动副板（52）之间还安装有蝶簧片（56）。
6.根据权利要求1所述的带摩擦阻尼器的自复位耗能腋撑，其特征在于：所述上滑动副板（51）和下滑动副板（52）远离滑动主板（53）的一端通过第一连接挡板（54）连接至第一连接座（3），滑动主板（53）另一端通过第二连接挡板（57）连接至第二连接座（4）。
7.根据权利要求6所述的带摩擦阻尼器的自复位耗能腋撑，其特征在于：所述第一连接座（3）包括第一连接板（31）和倾斜连接在第一连接板（31）下方的H型钢（32），第一连接板（31）连接至框架梁（1），第一连接底座（54）封闭连接在H型钢（32）的底端。
8.根据权利要求6所述的带摩擦阻尼器的自复位耗能腋撑，其特征在于：所述第二连接座（4）包括第二连接板（41）和倾斜连接在第二连接板（41）外侧的H型钢（32），第二连接板（41）连接至框架柱（2），第二连接底座（57）连接在H型钢封板（34）上。
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