CN206737465U - 一种三联杆铰接自复位装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种三联杆铰接自复位装置，包括连接木梁的水平钢刚性杆，和连接木柱的竖向钢刚性杆，在水平钢刚性杆上设有SMA弹簧，在竖向钢刚性杆上通过球形铰接点铰接有斜撑刚性杆，斜撑刚性杆的顶端连接在SMA弹簧的铰接球上。该装置解决了现有榫卯节点加固方式中存在的难以自复位的问题，依靠形状记忆材料的形状记忆效应跟三联杆工作原理，使节点产生可恢复的转动，达到自复位的目的，能有效提高榫卯节点抗震性能。

Description

一种三联杆铰接自复位装置

技术领域

本实用新型涉及一种基于形状记忆材料的古建筑节点三联杆自复位装置，属于古建筑木结构加固修缮领域。适合传统木结构古建筑榫卯节点加固修缮需求。

背景技术

木结构建筑是中华传统建筑的主要形式，具有极高的历史、科学和艺术价值。古建筑木结构中的柱和额枋组成的构架以及其他构件之间采用榫卯连接，无需一铁一钉，具体是将梁端做成榫头形式，柱顶做成卯口形式，使梁与柱连接后形成整体。榫卯节点为典型的半刚性连接，从而使得各节点刚柔相济，具有一定的抗弯能力及良好的抗震性能。然而由于外界因素作用(地震、台风、环境温湿度等)和木材自身缺陷等原因，在榫卯节点部位发生挤压变形后，榫和卯均出现不同程度的残余变形，这就使得榫卯节点逐渐变得松动、榫和卯之间空隙加大，更甚者出现局部拔榫、折榫破坏及卯口破坏等现象。

传统木结构榫卯节点的加固方式很多，主要有U型铁箍加固、L型铁箍加固、外包扁钢加固、扒钉加固等。这些加固方式均采用屈服点较高的普通钢材，由于采用的钢材为普通钢材，这些既有加固方式在限制榫卯间相对位移的同时，木结构的耗能能力也有所下降，且这些加固方式存在着耐久性不足、更换繁琐、易对木结构造成伤害、难以自复位等问题。

实用新型内容

针对以上背景技术存在的缺陷或不足，本实用新型的目的在于提供一种基于SMA材料的三联杆铰接自复位装置，解决现有榫卯节点加固方式中存在的难以自复位的问题，依靠形状记忆材料的形状记忆效应跟双联杆工作原理，使节点产生可恢复的转动，达到自复位的目的，能有效提高榫卯节点抗震性能。

达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

根据本实用新型提供的一个实施例，本实用新型提供了一种三联杆铰接自复位装置，包括连接木梁的水平钢刚性杆，和连接木柱的竖向钢刚性杆，在水平钢刚性杆上设有SMA弹簧，在竖向钢刚性杆上通过球形铰接点铰接有斜撑刚性杆，斜撑刚性杆的顶端连接在SMA弹簧的铰接球上。

作为优选，所述水平钢性杆通过木梁卡箍连接木梁，竖向钢性杆通过木柱卡箍连接木柱。

作为优选，所述水平钢性杆和竖向钢性杆为一体结构，为直角形支撑架结构，在直角处为圆弧段。

作为优选，所述水平钢性杆上设有开槽段，SMA弹簧固连在开槽段的两端，SMA弹簧的中部设有与斜撑刚性杆连接的铰接球。

进一步，所述水平钢性杆的开槽段外端部距离水平钢性杆端部有一段距离。

作为优选，所述斜撑刚性杆采用弹性较好的低屈服点钢材LY100。

本实用新型采用基于SMA材料的三联杆铰接自复位装置。由SMA材料制成的弹簧具有形状记忆效应，能在受压或者是受拉状态时恢复到原来的样子，具有变形可自动回复的特点。双联杆组件由两根低屈服钢杆铰接而成，低屈服点钢的力学特点是屈服强度低且相对稳定，屈强比较小，具有良好的抗低周疲劳性能，伸长率大，塑性变形能力好，在进入塑性状态后具有良好的滞回特性，可在一定程度上减少地震的动力效应。装置采用的可调节距离卡箍，减少了连接件对古建筑本身的伤害，提高了连接件的应用范围，提高了不同加固元件的适用范围。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型SMA弹簧设在开槽中结构示意图。

图中的附图标记分别表示：1、木柱；2、木梁；3、榫卯节点；4、木梁卡箍；5、木柱卡箍；6、木梁水平钢杆；7、竖向钢性杆；8、斜撑刚性杆；9、SMA弹簧；10、球形铰接点。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

图1给出了一种三联杆铰接自复位装置的侧视图，图2给出了本实用新型自复位装置的构造形式示意图。其中，三联杆铰接自复位装置装在在通过榫卯节点3连接木柱1与木梁2构成的木构架上，木梁2上设有通过木梁卡箍4连接的木梁水平钢杆6，木柱1上设有通过木柱卡箍5连接的竖向钢性杆7，木柱卡箍、木梁卡箍采用可调式连接件。水平刚性杆6截面为正方形，上部与木梁2紧密贴合，下部开槽，且下部左右两端均有固定的SMA材料制成的SMA弹簧9，并在中间点处不连接，见图2所示，水平钢性杆6的开槽段外端部距离水平钢性杆6端部有一段距离，SMA弹簧9设在开槽段中。在竖向钢刚性杆7上通过球形铰接点10铰接有斜撑刚性杆8，斜撑刚性杆8的顶端连接在SMA弹簧9的铰接球上，可在槽道上滑动。

该结构中，水平钢性杆6和竖向钢性杆7为一体结构，为直角形支撑架结构，在直角处为圆弧段。

在竖向钢性杆7上设有一球形铰接点10连接斜撑刚性杆8，在木梁水平钢杆6下侧开有槽道，槽道左右两端分别固结有SMA弹簧，见图2所示。斜撑钢性杆8的截面为圆形，其上端设有铰接球，铰接球设在SMA弹簧9的中段，SMA弹簧9两端固连在中，斜撑钢性杆8可在开槽处滑动。

斜撑刚性杆8采用弹性较好的低屈服点钢材LY100。

当在外力作用下使发生木梁、木柱位置偏移时，其作用效应会使斜撑刚性杆发生转动，三联杆组件开始发挥作用，加上球形铰接点的在槽道上的轻微滑动，这样外界对榫卯节点的效应会转化为对三联杆组件的影响。固定在水平位置的SMA弹簧会在发生位移时产生相反方向的力，加之SMA材料本身具有的形状记忆效应，使斜撑刚性杆恢复到原来的位置，达到自复位的目的。另外，在榫卯节点遭受地震、风震等外力作用下，连接钢板开槽段首先进入屈服状态，提高节点耗能性能。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员可在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。

Claims (6)

1.一种三联杆铰接自复位装置，其特征在于：包括连接木梁(2)的水平钢刚性杆(6)，和连接木柱(1)的竖向钢刚性杆(7)，在水平钢刚性杆(6)上设有SMA弹簧(9)，在竖向钢刚性杆(7)上通过球形铰接点(10)铰接有斜撑刚性杆(8)，斜撑刚性杆(8)的顶端连接在SMA弹簧(9)的铰接球上。

2.根据权利要求1所述的三联杆铰接自复位装置，其特征在于：所述水平钢性杆(6)通过木梁卡箍(4)连接木梁(2)，竖向钢性杆(7)通过木柱卡箍(5)连接木柱(1)。

3.根据权利要求1所述的三联杆铰接自复位装置，其特征在于：所述水平钢性杆(6)和竖向钢性杆(7)为一体结构，为直角形支撑架结构，在直角处为圆弧段。

4.根据权利要求1所述的三联杆铰接自复位装置，其特征在于：所述水平钢性杆(6)上设有开槽段，SMA弹簧(9)固连在开槽段的两端，SMA弹簧(9)的中部设有与斜撑刚性杆(8)连接的铰接球。

5.根据权利要求4所述的三联杆铰接自复位装置，其特征在于：所述水平钢性杆(6)的开槽段外端部距离水平钢性杆(6)端部有一段距离。

6.根据权利要求1所述的三联杆铰接自复位装置，其特征在于：所述斜撑刚性杆(8)采用钢材LY100。