CN115492234A - 一种双向变形协同和多阶段工作的摩擦消能柱 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种双向变形协同和多阶段工作的摩擦消能柱，包括两个悬臂段工字形钢柱、一个中间段工字形钢柱，中间段工字形钢柱位于两悬臂段工字形钢柱之间，且中间段工字形钢柱与两悬臂段工字形钢柱之间通过销轴连接件以及摩擦耗能组件可拆卸连接。摩擦消能柱的上端以及下端腹板通过连接板与框梁连接，且两侧翼缘设有加腋撑。本发明提供的一种双向变形协同和多阶段工作的摩擦消能柱，具有能够避免上下柱段发生面外破坏、面内工作时无变形集中问题、可实现分阶段耗能、不影响建筑使用功能等优点。

Description

一种双向变形协同和多阶段工作的摩擦消能柱

技术领域

本发明涉及建筑结构抗震领域，具体涉及一种双向变形协同和多阶段工作的摩擦消能柱。

背景技术

消能减震技术是指在结构的某些部位设置阻尼器，通过合理的设计使得阻尼器先于主体结构发生屈服，从而吸收地震输入结构的能量，并达到保护主体结构的一种有效抗震手段。常见的阻尼器类型有：金属阻尼器、摩擦阻尼器、粘滞阻尼器、粘弹性阻尼器等等，其于结构中的常见布置方式有斜撑式布置、人字型布置、肘节型布置、支墩型布置，分别如图1中的A、B、C、D所示。这几种常见布置方式中，支墩型具有以下优点：1)对建筑使用功能影响较小，在装有阻尼器的子结构两侧均留有一定的空间，能够满足门、窗布置需求；2)相对斜撑型、人字型、肘节型布置，其造价低，利于推广应用；3)适用性广，可用于包括金属阻尼器、摩擦阻尼器、粘弹性阻尼器等安装。

支墩型连接节省建筑使用空间，适用范围广的优点对于建筑使用功能具有重要意义，将是未来实际工程应用的一个重要方向。但是目前对于支墩型阻尼器，设计时往往只考虑了阻尼器平面内方向受力，但实际地震作用是双向的，阻尼器本身不仅发生平面内的变形，而且在平面外也会发生变形。如图2所示，当阻尼器具有足够的平面外刚度时，阻尼器主要发生刚体转动，此时面外变形主要发生在支墩和框架梁上，当阻尼器平面外刚度不足时，支墩、阻尼器以及框架梁均发生面外弯曲变形。无论阻尼器平面外刚度是否充足，支墩均发生平面外变形，当其平面外变形过大时将发生面外破坏，提前退出工作，使得阻尼器消能作用失效，不利于消能减震的有效发挥。

金属阻尼器因其耗能能力强、耐久性好、价格相对低廉以及安装替换较为方便，常常作为支墩型阻尼器的消能元件。值得注意的是，当楼层发生较大层间位移时，金属阻尼器也会发生较大的弯曲或者剪切变形，这将导致金属阻尼器存在明显的变形集中现象，从而局部应力过大，不利于其低周疲劳性能的有效发挥。

张超等人提出了一种调节式消能预制墙柱(申请号CN202110822197.7)包括预制下支墩构件、预制上支墩构件、阻尼器构件和竖向调节构件。但这种支墩型阻尼器均未考虑平面外变形的不利影响，上下支墩容易发生面外弯曲破坏，同时上下支墩间的金属阻尼器在大的往复位移下易发生变形集中现象。

发明内容

为解决支墩式阻尼器实际地震作用下上下支墩双向受力时容易发生面外破坏失效、采用金属消能技术存在应变集中等问题，本发明提出一种既节省建筑使用空间又能有效发挥消能减震作用的双向变形协同和多阶段工作的摩擦消能柱。

为了实现本发明目的，本发明提供的一种双向变形协同和多阶段工作的摩擦消能柱，包括悬臂段工字形钢柱、中间段工字形钢柱、摩擦耗能组件和销轴连接件；

所述中间段工字形钢柱位于两悬臂段工字形钢柱之间，且两悬臂段工字形钢柱与中间段工字形钢柱的中轴线对齐；

每个所述悬臂段工字形钢柱与中间段工字形钢柱之间均通过摩擦耗能组件以及销轴连接件可拆卸连接；

所述摩擦耗能组件分别对称布置于悬臂段工字形钢柱与中间段工字形钢柱的腹板两侧。

进一步地，所述上悬臂段工字形钢柱腹板与框架梁通过上连接板进行连接，所述上悬臂段工字形钢柱与所述上连接板均开设一一对应的圆孔，所述上悬臂段工字形钢柱与上连接板通过螺栓进行紧固连接，所述上悬臂段工字形钢柱腹板与框架梁腹板位于同一平面；

所述下悬臂段工字形钢柱腹板与框架底梁通过下连接板进行连接，所述下悬臂段工字形钢柱开设圆孔，所述下连接板开设竖向槽孔，所述下悬臂段工字形钢柱与所述下连接板通过螺栓进行紧固连接，所述下悬臂段工字形钢柱腹板与框架底梁腹板位于同一平面。

进一步地，两悬臂段工字形钢柱的左右侧翼缘处均设有加腋撑。

进一步地，所述加腋撑包括三角加腋板、第一端板和第二端板，所述第一端板与框架梁翼缘通过紧固连接，所述第二端板与所述悬臂段工字形钢柱侧翼缘紧固连接；所述三角加腋板与所述悬臂段工字形钢柱腹板位于同一平面；且所述第一端板与第二端板在三角加腋板直角处设有间隙，相互间不发生接触。

进一步地，所述悬臂段工字形钢柱的右侧翼缘以及腹板处开设有多个螺栓圆孔，且右侧翼缘处螺孔对称布置于腹板两侧；所述中间段工字形钢柱的右侧翼缘以及腹板处均开设长圆孔，且右侧翼缘处长圆孔对称布置于腹板两侧，所述螺栓圆孔和所述长圆孔用于安装摩擦耗能组件。

进一步地，所述摩擦耗能组件包括摩擦钢板、摩擦角钢和三角加劲肋，所述摩擦钢板可拆卸连接于悬臂段工字形钢柱右侧翼缘与中间段工字形钢柱右侧翼缘的右侧，所述摩擦角钢与工字形钢柱右侧翼缘以及中间段工字形钢柱右侧翼缘可拆卸连接，所述摩擦角钢与工字形钢柱腹板以及中间段工字形钢柱腹板也为可拆卸连接，且两个摩擦角钢对称布置于悬臂段工字形钢柱与中间段工字形钢柱的腹板两侧。

进一步地，所述摩擦钢板与所述悬臂段工字形钢柱右侧翼缘以及所述中间段工字形钢柱右侧翼缘之间设有第一摩擦片，所述摩擦角钢与所述悬臂段工字形钢柱右侧翼缘以及中间段工字形钢柱右侧翼缘之间设有第二摩擦片；所述摩擦角钢与所述悬臂段工字形钢柱腹板以及中间段工字形钢柱腹板之间设有低摩擦材料；

所述摩擦消能柱上下两个摩擦耗能组件施加螺栓预紧力，且位于下侧的摩擦耗能组件施加的螺栓预紧力低于上侧的摩擦耗能组件施加的螺栓预紧力。

进一步地，所述摩擦角钢上设置有四个三角加劲肋，其中两个三角加劲肋的一侧分别与悬臂段工字形钢柱端面以及中间段工字形钢柱端面平齐，另两三角加劲肋对称布置于摩擦角钢两侧。

进一步地，所述销轴连接件包括两个主耳板、两个副耳板以及一个销轴，所述主耳板对称焊接于悬臂段工字形钢柱左侧翼缘上，所述副耳板对称焊接于中间段工字形钢柱左侧翼缘上，所述主耳板与所述副耳板通过销轴进行连接，两主耳板分别位于两副耳板的外侧，且各主耳板与副耳板间设有间隙。

本发明还提供前述双向变形协同和多阶段工作的摩擦消能柱的加工方法，包括以下步骤：

步骤1.将位于上方的悬臂段工字形钢柱的一端与中间段工字形钢柱的一端采用销轴连接件连接；

步骤2.将上悬臂段工字形钢柱以及中间段工字形钢柱的另一端通过摩擦耗能组件进行连接；

步骤3.按照同样的流程再将位于下方的悬臂段工字形钢柱与中间段工字形钢柱进行连接；

步骤4.将连接好的摩擦消能柱运往施工现场，在位于上方的悬臂段工字形钢柱的端部固定上连接板，在位于下方的悬臂段工字形钢柱的端部固定下连接板；

当设置加腋撑时，在两悬臂段工字形钢柱的左右侧翼缘处均分别固定安装加腋撑。

进一步地，在步骤1之前在相应位置对上连接板、悬臂段工字形钢柱、摩擦角钢、摩擦钢板开设圆孔，对下连接板开设槽孔，对中间段工字形钢柱开设长圆孔，且在悬臂段工字形钢柱翼缘焊接好两个主耳板，在中间段工字形钢柱翼缘焊接好两个副耳板，将开设好圆孔的上连接板与框架梁下翼缘进行焊接，将开设好槽孔的下连接板与框架底梁的上翼缘进行焊接。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)能够有效减小采用金属减震技术带来的变形集中问题。如图3所示，悬臂段柱与中间段柱间销轴连接相当于理想的铰接点，当上下楼层发生层间位移时，楼层间的相对平动位移转换为两个悬臂段柱与中间段柱之间的刚体转角变形，两个断口一个绕铰接点张开变形，另一个绕铰接点发生闭合变形，张开变形和闭合变形均使得中间柱段与摩擦片产生相对滑动，从而摩擦耗散地震能量。由图中几何关系可得，转角变形带来的相对滑动线位移

(θ为柱段间的相对转角，h为工字形钢柱截面高，θh为相对滑动线位移，Δ为楼层间平动位移，H为消能柱总长度，Hξ为中间段柱长度)远小于楼层间平动位移Δ，从而能够有效缓解应变集中问题，提高阻尼器的低周疲劳性能。

(2)能够有效避免上下柱段发生面外破坏，保证阻尼器平面内工作性能正常发挥。上下悬臂段柱与框架梁通过连接板和加腋撑进行连接，连接板、悬臂段柱腹板以及加腋撑在框架平面内呈现刚性，而平面外具有良好的弯曲变形能力并呈现柔性，当消能柱受到双向水平地震作用时，其上下连接节点平面内为现刚性连接，保证平面内工作机制能够正常发挥(如图3所示)；而上下连接节点平面外为柔性连接，即消能柱的平面外变形由上下连接板、悬臂段柱部分腹板、加腋撑的三角加腋板承担，上下悬臂段柱整体产生的平面外变形均很小，同时柱段间的摩擦角钢、三角加劲肋以及双耳板销轴连接使得断口处具有很强的抵抗平面外变形能力，三个柱段间平面外无扭转变形，因此，消能柱的平面外工作机制可以简化为如图4所示的连接节点面外呈现柔性，整个消能柱的柱段面外方向基本不发生弯曲变形的工作机制。这种连接节点平面外柔性连接，平面内刚性连接的构造将能避免传统支墩型阻尼器上下支墩发生面外破坏的可能性，同时又能保证阻尼器平面内工作性能的发挥。

(3)对建筑使用功能以及建筑使用空间的影响很小。相对斜撑式布置、人字型布置、肘节型布置等常见阻尼器布置方式，本发明提出的消能柱占用的建筑空间很小，剩余的建筑空间可以十分方便地开设门窗，大大降低支撑体系对建筑功能性的影响。而且，为保证极限阻尼力作用下支墩型阻尼器的支墩不发生破坏，往往需要加大支墩的截面高度，导致其仍占据较大建筑空间。而本发明提出的消能柱截面高度与框架梁相当，占据的建筑空间比支墩型阻尼器更小，同时可以在结构中实现分散布置，分散单个阻尼器出力，减小对子结构的不利影响。

(4)可以实现多阶段耗能。摩擦消能柱的摩擦片材料可以选择黄铜等耐磨性强、摩擦性能稳定的材料，而且位于下侧的摩擦耗能组件施加的螺栓预紧力低于上侧的摩擦耗能组件施加的螺栓预紧力，通过进一步合理设计，可以实现小震下只有下侧摩擦阻尼器参与耗能，中大震上下侧摩擦耗能组件均参与耗能，从而达到多阶段耗能的目的。

附图说明

图1是在梁柱开间中设置阻尼器的常见连接形式图；

图2是现有支墩型阻尼器平面外变形示意图；

图3是摩擦消能柱平面内结构-节点变形关系示意图；

图4是摩擦消能柱平面外变形简图；

图5a是本发明实施例提供的一种摩擦消能柱的结构示意图；

图5b是图5a的局部放大图；

图6是图5b的A-A剖面图；

图7是图5b的B-B剖面图；

图8是上悬臂段工字形钢柱与中间段工字形钢柱连接过程示意图；

图9是下悬臂段工字形钢柱与中间段工字形钢柱连接过程示意图；

图10是摩擦消能柱上端与框梁连接过程示意图；

图11是摩擦消能柱下端与框梁连接过程示意图；

图12中的E是本发明实施例的加腋撑结构示意图，F是主视图，G是侧视图；

图13是上连接板和下连接板开孔示意图；

图14是摩擦角钢结构示意图；

图15是摩擦消能柱上端连接节点示意图；

图16是摩擦消能柱下端连接节点示意图；

图中：1-悬臂段工字形钢柱；2-中间段工字形钢柱；3-上连接板；4-下连接板；5-加腋撑；51-第一端板；52-第二端板；53-三角加腋板；6-销轴连接件；61-主耳板；62-副耳板；63-销轴；7-摩擦耗能组件；71-第一摩擦片；72-第二摩擦片；73-摩擦钢板；74-低摩擦材料；75-摩擦角钢；76-三角加劲肋；8-框架梁。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案以及优点更加清楚明白，以下结合附图以及实施例，对本发明申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，因此不能理解为对本发明的限制；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体化连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个部件内部的连通。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在本发明中的具体含义。

结合图5a-图9进行说明，一种双向变形协同和多阶段工作的摩擦消能柱，包括两个悬臂段工字形钢柱1、一个中间段工字形钢柱2、两个摩擦耗能组件7、两个销轴连接件6；中间段工字形钢柱2位于两悬臂段工字形钢柱1之间，且两悬臂段工字形钢柱1与中间段工字形钢柱2的中轴线对齐，便于柱段间的连接；悬臂段工字形钢柱1与中间段工字形钢柱2的左侧通过含两对耳板的销轴连接件6进行连接，右侧通过摩擦耗能组件7进行连接；摩擦耗能组件7对称布置于悬臂段工字形钢柱1与中间段工字形钢柱2的腹板两侧。

在本发明的其中一些实施例中，结合图5b、图9-图11、图13进行说明，位于上方的悬臂段工字形钢柱1的腹板与项部的框架梁8通过上连接板3进行连接，上连接板3上安设有安装孔，且上悬臂段工字形钢柱1的腹板上开设有与上连接板3上安装孔一一对应的圆孔，以保证两者能够通过螺栓进行紧固连接；下悬臂段工字形钢柱1腹板与框架底梁通过下连接板4进行连接，且下悬臂段工字形钢柱1的腹板开设圆孔，下连接板4开设竖向槽孔，以调节摩擦消能柱实际安装时的间距，保证能够安装。

在本发明的其中一些实施例中，结合图5a、图5b、图12、图15、图16进行说明，上下悬臂段工字形钢柱1与框梁的连接除了连接板外，在悬臂段工字形钢柱1左右侧翼缘还设有加腋撑5。每个加腋撑5均包括三角加腋板53、第一端板51和第二端板52，实际安装时第一端板51与框架梁8的翼缘通过螺栓进行紧固连接，第二端板52与悬臂段工字形钢柱1的侧翼缘通过螺栓进行紧固连接；三角加腋板53与悬臂段工字形钢柱1腹板以及框架梁腹板均位于同一平面；第一端板51与第二端板52在三角加腋板53直角处设有一定的间隙，相互间不接触。如此设置，在双向地震作用下，消能柱平面外方向的抗弯主要由悬臂段工字形钢柱1连接节点处腹板、上下连接板3、4和三角加腋板53提供，这三者面外方向惯性矩相对面内方向惯性矩均很小，因此在面外方向连接节点呈现柔性，承担消能柱面外方向的弯曲变形，而面内方向呈现刚性，保证消能柱面内工作性能。

在本发明的其中一些实施例中，结合图5a、图5b、图8、图9进行说明，悬臂段工字形钢柱1右侧翼缘以及腹板处开设有若干螺栓圆孔，且翼缘处螺孔对称布置于腹板两侧；中间段工字形钢柱2右侧翼缘以及腹板处开设长圆孔，且翼缘处长圆孔对称布置于腹板两侧；悬臂段工字形钢柱1开设圆孔而中间段工字形钢柱2开设长圆孔，目的是使得柱段间发生相对转动时只有中间段工字形钢柱2与摩擦片有相对滑动，从而耗散地震能量。

在本发明的其中一些实施例中，结合图5a、图5b、图6、图7、图8、图9进行说明，摩擦耗能组件7包括一个摩擦钢板73、两个摩擦角钢75、分别布置在两个摩擦角钢75上的八个三角加劲肋76；摩擦钢板73可拆卸连接于悬臂段工字形钢柱1右侧翼缘与中间段工字形钢柱2右侧翼缘的右侧，两个摩擦角钢75对称布置在悬臂段工字形钢柱1与中间段工字形钢柱2的腹板两侧，并与悬臂段工字形钢柱1和中间段工字形钢柱2通过螺栓紧固连接；摩擦钢板73和摩擦角钢75上开设有若干螺栓圆孔，以通过螺栓将悬臂段工字形钢柱1与中间段工字形钢柱2进行连接。

在本发明的其中一些实施例中，结合图5b、图6、图7进行说明，摩擦钢板73与悬臂段工字形钢柱1右侧翼缘以及中间段工字形钢柱2右侧翼缘之间设有第一摩擦片71，摩擦角钢75与悬臂段工字形钢柱1右侧翼缘以及中间段工字形钢柱2右侧翼缘之间设有第二摩擦片72，第一摩擦片71和第二摩擦片72材料可采用黄铜等耐磨性强、摩擦性能稳定的材料；同时，对摩擦消能柱上下两个摩擦耗能组件7施加螺栓预紧力，且位于下侧的摩擦耗能组件7施加的螺栓预紧力低于上侧的摩擦耗能组件7施加的螺栓预紧力；如此设置，可以实现小震作用下摩擦消能柱下侧的摩擦耗能组件7发生相对滑动参与摩擦耗能，上侧的摩擦耗能组件7不发生相对滑动也不参与耗能，而大震作用下两者均参与耗能。

在本发明的其中一些实施例中，悬臂段工字形钢柱1一侧的第一摩擦片71及第二摩擦片72开设圆孔，中间段工字形钢柱2一侧的第一摩擦片71及第二摩擦片72开设长圆孔。

摩擦角钢75与悬臂段工字形钢柱1腹板以及中间段工字形钢柱2腹板之间设有低摩擦材料74，目的是使腹板侧不参与滑动摩擦耗能，只有翼缘侧参与摩擦耗能。在本发明的其中一些实施例中，低摩擦材料可以采用丁基橡胶。

在本发明的其中一些实施例中，结合图5b、图6、图7、图14进行说明，每个摩擦角钢75上设置有四个三角加劲肋76，其中两个三角加劲肋76的一侧分别与悬臂段工字形钢柱1端面以及中间段工字形钢柱2端面平齐，另两三角加劲肋76对称布置于摩擦角钢75两侧。如此设置，能够保证摩擦消能柱平面外受力时柱段间不发生面外相对错动，在面外方向近似为一直线，从而使得面外受力机制能够有效发挥。

在本发明的其中一些实施例中，结合图5b、图6、图7进行说明，销轴连接件6包括两个主耳板61、两个副耳板62以及一个销轴63，主耳板61对称焊接于悬臂段工字形钢柱1左侧翼缘上，副耳板62对称焊接于中间段工字形钢柱2左侧翼缘上，且两主耳板61分别位于两副耳板62的外侧，主耳板61与副耳板62通过销轴63进行连接，且各主耳板61与副耳板62间设有适配的安装间隙。设置双耳板能够限制柱段间的面外相对错动。

结合图8-图14进行说明，本发明提供的一种双向变形协同和多阶段工作的摩擦消能柱，其加工方法是按以下步骤实现的：

步骤1.将上悬臂段工字形钢柱1的两个主耳板61与中间段工字形钢柱2的两个副耳板62的孔位进行对中，其中两个主耳板61在外侧，两个副耳板62在内侧，再用销轴63连接好两对主耳板61与副耳板62；

步骤2.将上悬臂段工字形钢柱1以及中间段工字形钢柱2右侧通过摩擦耗能组件7进行连接，具体为根据悬臂段工字形钢柱1以及中间段工字形钢柱2的螺栓孔以及长圆孔位置放置第二摩擦片72，并在两柱段腹板处设置低摩擦材料74，然后放置好两个摩擦角钢75，最后放置第二摩擦片72以及摩擦钢板73，各孔位穿上高强螺栓进行紧固连接；

步骤3.按照同样的流程再将下悬臂段工字形钢柱1与中间段工字形钢柱2进行连接；

步骤4.将连接好的摩擦消能柱运往施工现场，按照孔位对应的原则将上悬臂段工字形钢柱1腹板与上连接板3通过高强螺栓紧固连接，再将两个加腋撑5的第一端板51与框架梁翼缘以及第二端板52与悬臂段工字形钢柱1翼缘通过高强螺栓紧固连接；

步骤5.调节下悬臂段工字形钢柱1的位置使其与下连接板4槽孔位置对应，将两者通过高强度螺栓进行紧固连接；再根据孔位对应的原则，将两个加腋撑5的第一端板51与框架梁翼缘以及第二端板52与下悬臂段工字形钢柱1翼缘通过高强螺栓紧固连接。

其中，在步骤1之前在相应位置对上连接板3、悬臂段工字形钢柱1、摩擦角钢75、摩擦钢板73开设圆孔，对下连接板4开设槽孔，对中间段工字形钢柱2开设长圆孔，且在悬臂段工字形钢柱1翼缘焊接好两个主耳板61，在中间段工字形钢柱2翼缘焊接好两个副耳板62。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双向变形协同和多阶段工作的摩擦消能柱，其特征在于，包括悬臂段工字形钢柱、中间段工字形钢柱、摩擦耗能组件和销轴连接件；

所述中间段工字形钢柱位于两悬臂段工字形钢柱之间，且两悬臂段工字形钢柱与中间段工字形钢柱的中轴线对齐；

每个所述悬臂段工字形钢柱与中间段工字形钢柱之间均通过摩擦耗能组件以及销轴连接件可拆卸连接；

所述摩擦耗能组件分别对称布置于悬臂段工字形钢柱与中间段工字形钢柱的腹板两侧。

2.根据权利要求1所述的一种双向变形协同和多阶段工作的摩擦消能柱，其特征在于，所述上悬臂段工字形钢柱腹板与框架梁通过上连接板进行连接，所述上悬臂段工字形钢柱与所述上连接板均开设一一对应的圆孔，所述上悬臂段工字形钢柱与上连接板通过螺栓进行紧固连接，所述上悬臂段工字形钢柱腹板与框架梁腹板位于同一平面；

所述下悬臂段工字形钢柱腹板与框架底梁通过下连接板进行连接，所述下悬臂段工字形钢柱开设圆孔，所述下连接板开设竖向槽孔，所述下悬臂段工字形钢柱与所述下连接板通过螺栓进行紧固连接，所述下悬臂段工字形钢柱腹板与框架底梁腹板位于同一平面。

3.根据权利要求1所述的一种双向变形协同和多阶段工作的摩擦消能柱，其特征在于，两悬臂段工字形钢柱的左右侧翼缘处均设有加腋撑。

4.根据权利要求3所述的一种双向变形协同和多阶段工作的摩擦消能柱，其特征在于，所述加腋撑包括三角加腋板、第一端板和第二端板，所述第一端板与框架梁翼缘通过紧固连接，所述第二端板与所述悬臂段工字形钢柱侧翼缘紧固连接；所述三角加腋板与所述悬臂段工字形钢柱腹板位于同一平面；且所述第一端板与第二端板在三角加腋板直角处设有间隙，相互间不发生接触。

5.根据权利要求1所述的一种双向变形协同和多阶段工作的摩擦消能柱，其特征在于，所述悬臂段工字形钢柱的右侧翼缘以及腹板处开设有多个螺栓圆孔，且右侧翼缘处螺孔对称布置于腹板两侧；所述中间段工字形钢柱的右侧翼缘以及腹板处均开设长圆孔，且右侧翼缘处长圆孔对称布置于腹板两侧，所述螺栓圆孔和所述长圆孔用于安装摩擦耗能组件。

6.根据权利要求1所述的一种双向变形协同和多阶段工作的摩擦消能柱，其特征在于，所述摩擦耗能组件包括摩擦钢板、摩擦角钢和三角加劲肋，所述摩擦钢板可拆卸连接于悬臂段工字形钢柱右侧翼缘与中间段工字形钢柱右侧翼缘的右侧，所述摩擦角钢与工字形钢柱右侧翼缘以及中间段工字形钢柱右侧翼缘可拆卸连接，所述摩擦角钢与工字形钢柱腹板以及中间段工字形钢柱腹板也为可拆卸连接，且两个摩擦角钢对称布置于悬臂段工字形钢柱与中间段工字形钢柱的腹板两侧。

7.根据权利要求6所述的一种双向变形协同和多阶段工作的摩擦消能柱，其特征在于，所述摩擦钢板与所述悬臂段工字形钢柱右侧翼缘以及所述中间段工字形钢柱右侧翼缘之间设有第一摩擦片，所述摩擦角钢与所述悬臂段工字形钢柱右侧翼缘以及中间段工字形钢柱右侧翼缘之间设有第二摩擦片；所述摩擦角钢与所述悬臂段工字形钢柱腹板以及中间段工字形钢柱腹板之间设有低摩擦材料；

所述摩擦消能柱上下两个摩擦耗能组件施加螺栓预紧力，且位于下侧的摩擦耗能组件施加的螺栓预紧力低于上侧的摩擦耗能组件施加的螺栓预紧力。

8.根据权利要求6所述的一种双向变形协同和多阶段工作的摩擦消能柱，其特征在于，所述摩擦角钢上设置有四个三角加劲肋，其中两个三角加劲肋的一侧分别与悬臂段工字形钢柱端面以及中间段工字形钢柱端面平齐，另两三角加劲肋对称布置于摩擦角钢两侧。

9.根据权利要求1-8任一所述的一种双向变形协同和多阶段工作的摩擦消能柱，其特征在于，所述销轴连接件包括两个主耳板、两个副耳板以及一个销轴，所述主耳板对称焊接于悬臂段工字形钢柱左侧翼缘上，所述副耳板对称焊接于中间段工字形钢柱左侧翼缘上，所述主耳板与所述副耳板通过销轴进行连接，两主耳板分别位于两副耳板的外侧，且各主耳板与副耳板间设有间隙。

10.一种权利要求1-9所述的双向变形协同和多阶段工作的摩擦消能柱的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1.将位于上方的悬臂段工字形钢柱的一端与中间段工字形钢柱的一端采用销轴连接件连接；

步骤2.将上悬臂段工字形钢柱以及中间段工字形钢柱的另一端通过摩擦耗能组件进行连接；

步骤3.按照同样的流程再将位于下方的悬臂段工字形钢柱与中间段工字形钢柱进行连接；

步骤4.将连接好的摩擦消能柱运往施工现场，在位于上方的悬臂段工字形钢柱的端部固定上连接板，在位于下方的悬臂段工字形钢柱的端部固定下连接板；

当设置加腋撑时，在两悬臂段工字形钢柱的左右侧翼缘处均分别固定安装加腋撑。

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