CN211548164U - 一种可调节摩擦力的钢框架梁柱节点半主动耗能装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可调节摩擦力的钢框架梁柱节点半主动耗能装置，包括扇形直角波纹板、梁、柱端板、弧形钢板、摩擦腔体、摩擦杆、压电陶瓷装置、SMA弹簧及SMA丝；波纹板两端分别通过高强螺栓固定于梁、柱侧端板上，梁、柱端板通过销轴连接以实现转动，通过高强螺栓将压电陶瓷驱动器固定于最外侧弧形钢板上，SMA丝固定于分别固定于梁柱端板上的高阻尼垫块上。小震时波纹板可产生塑性变形，摩擦杆在摩擦腔体内进行摩擦，SMA丝产生拉伸或压缩变形，大震时通过压电陶瓷装置可增大摩擦实现充分耗能；震后SMA丝以及SMA弹簧可使节点减震装置复位；本实用新型具有耗能充分、可半主动控制、震后可自复位的优点。

Description

一种可调节摩擦力的钢框架梁柱节点半主动耗能装置

技术领域

本实用新型属于土木工程抗震与减震领域，具体涉及一种可调节摩擦力的钢框架梁柱节点半主动耗能装置。

背景技术

目前高层、超高层建筑越来越多，减震技术在建筑结构上的运用越来越多，打破了传统的依靠结构自身刚度抵御地震作用的观念，通过在结构上加设耗能元件的方式消耗地震能量，减小地震作用对结构的破坏作用。传统钢框架梁柱节点可以提供较好的强度与延性，但是在强震作用下会产生较大的残余变形，增加了结构震后修复的费用，其经济性不好。

智能材料作为一种新兴的多功能材料，现已成为土木工程结构振动控制领域的研究热点，取得了丰硕的成果，有着广泛的应用前景。形状记忆合金(SMA)具有形状记忆、相变超弹性和高阻尼特性，压电陶瓷材料电致变形响应快，可实时调节控制力。将两者结合应用具有良好的互补优势。

现如今使用的金属阻尼器大多为剪切型或摩擦型阻尼器，有些学者将其与智能材料组合在一起实现节点耗能，但并且不具有自复位功能兼有实时调节摩擦力的功能。因此，研制一种具有自复位功能的半主动耗能装置，具有非常重要的工程应用价值。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种可调节摩擦力的钢框架梁柱节点半主动耗能装置，以解决现有技术中存在的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种可调节摩擦力的钢框架梁柱节点半主动耗能装置，括固定在横梁上的梁端板和固定在立柱上的柱端板；扇形直角波纹板一端固定在柱端板上，另一端固定在梁端板上；柱端板上固定有第一弧形钢板，梁端板上固定有与第一弧形钢板相贴合的第二弧形钢板；压电陶瓷装置固定在第一弧形钢板和/或第二弧形钢板的非贴合面上，用于压紧第一弧形钢板和第二弧形钢板；摩擦杆一端铰接在柱端板上部，另一端设置在摩擦腔的非铰接端的腔体内，摩擦腔的铰接端铰接在摩擦块上；所述摩擦块设置于固定在梁端板上的高强外壳内，摩擦块的两端分别与两个SMA弹簧的一端连接，所述两个SMA弹簧的另一端分别固定在高强外壳两端的内壁上。

进一步的，所述高强外壳内还设有压电陶瓷块，压电陶瓷块与摩擦块之间设有挡板；所述摩擦块的一侧顶在高强外壳的一侧内壁上，摩擦块另一侧顶在挡板的一侧上；所述压电陶瓷块一侧顶在挡板的另一侧上，压电陶瓷块的另一侧顶在高强外壳的另一侧内壁上。

进一步的，所述与摩擦块相接的高强外壳侧壁上和挡板上均设有滑槽，所述摩擦腔的铰接端设有滑棍，所述用于在滑槽内滑动；所述滑棍和滑槽相配合，对摩擦腔限位。

进一步的，所述第一弧形钢板和第二弧形钢板上均设有相互配合的条形限位孔；连杆(18)穿过条形限位孔，两端分别固定有压电陶瓷装置。

进一步的，所述柱端板上端的中部固定有第一高阻尼垫块，梁端板上远离立柱一端的中部固定有第二高阻尼垫块；SMA丝一端依次穿过第一高阻尼垫块和柱端板固定在立柱上，另一端依次穿过第二高阻尼垫块和梁端板固定在横梁上。

进一步的，所述第一弧形钢板的数量为两个或两个以上，第二弧形钢板设置在两个第一弧形钢板之间。

进一步的，所述摩擦腔的腔体内壁表面涂有四氟乙烯。

进一步的，所述第一弧形钢板与第二弧形钢板的接触面上均铺设有碳纤维耐磨材料。

进一步的，所述压电陶瓷装置与第一弧形钢板和第二弧形钢板的接触端设有护头垫块。

进一步的，所述柱端板和梁端板在立柱与横梁的节点处采用销轴的方式铰接。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型一种可调节摩擦力的钢框架梁柱节点半主动耗能装置，通过设置扇形直角波纹板，在地震时，扇形直角波纹板可产生塑性变形，吸收能量，实现有效耗能；

2、本实用新型一种可调节摩擦力的钢框架梁柱节点半主动耗能装置，通过设置摩擦杆和摩擦腔体相配合，立柱和横梁的节点的转动使得摩擦杆在摩擦腔内滑动，摩擦腔推拉摩擦块使得SMA弹簧产生拉伸或压缩变形，吸收能量，通过摩擦和弹簧的拉力耗能；

3、本实用新型一种可调节摩擦力的钢框架梁柱节点半主动耗能装置，通过在弧形钢板外侧设置压电陶瓷装置，压紧弧形钢板，使得相邻的弧形钢板通过摩擦耗能；

4、本实用新型一种可调节摩擦力的钢框架梁柱节点半主动耗能装置，通过设置压电陶瓷块，通过外部电压使其伸长，增大各部分摩擦力，以此实现摩擦力可调，并提高耗能能力；

5、本实用新型一种可调节摩擦力的钢框架梁柱节点半主动耗能装置，通过设置多种耗能装置，组成共同耗能体系，使耗散能量更加充分；同时，当震动过后，SMA丝以及SMA弹簧可使节点减震装置自复位。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型的立体结构示意图；

图2为本实用新型的主视图；

图3为本实用新型的俯视图；

图4为本实用新型的侧视图；

图5为本实用新型的高强外壳内部构件结构示意图；

图6为本实用新型的压电陶瓷装置结构安装位置示意图；

图7为本实用新型的摩擦腔与摩擦块铰接连接示意图；

图8为本实用新型的摩擦腔透视图；

图中：1为摩擦杆，2为摩擦腔，3为第一弧形钢板，4为第一高阻尼垫块，5为SMA丝，6为压电陶瓷装置，7为扇形直角波纹板，8为护头垫块，9为高强外壳，10为压电陶瓷块，11为SMA弹簧，12为摩擦块，13为梁端板，14为柱端板，15位第二弧形钢板，16第二高阻尼垫块，17挡板，18连杆，19滑棍。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

以下详细说明均是示例性的说明，旨在对本实用新型提供进一步的详细说明。除非另有指明，本实用新型所采用的所有技术术语与本申请所属领域的一般技术人员的通常理解的含义相同。本实用新型所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而并非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。

如图1、6、7和8所示，一种可调节摩擦力的钢框架梁柱节点半主动耗能装置，括固定在横梁上的梁端板13和固定在立柱上的柱端板14；扇形直角波纹板7通过高强螺栓，一端固定在柱端板14上，另一端固定在梁端板13上；柱端板14上固定有第一弧形钢板3，梁端板13上固定有与第一弧形钢板3相贴合的第二弧形钢板15；压电陶瓷装置6固定在第一弧形钢板3和/或第二弧形钢板15的非贴合面上，用于将第一弧形钢板3和第二弧形钢板15压合在一起；摩擦杆1一端铰接在柱端板14上部，另一端设置在摩擦腔2的非铰接端的腔体内，所述摩擦杆1及摩擦腔2在节点发生转动时产生拉伸或压缩，可推拉摩擦块12在滑槽中滑动，实现耗能；摩擦腔2的铰接端铰接在摩擦块12上，所述摩擦块12设置于固定在梁端板13上的高强外壳9内，摩擦块12的两端分别与两个SMA弹簧11的一端连接，所述两个SMA弹簧11的另一端分别固定在高强外壳9两端的内壁上。所述柱端板14上端的中部固定有第一高阻尼垫块4，梁端板13上远离立柱一端的中部固定有第二高阻尼垫块16；SMA丝5一端依次穿过第一高阻尼垫块4和柱端板14固定在立柱上，另一端依次穿过第二高阻尼垫块16和梁端板13固定在横梁上。所述第一弧形钢板3的数量为两个或两个以上，第二弧形钢板15设置在两个第一弧形钢板3之间。所述高强外壳9的顶部设有长条形的开孔，摩擦腔2穿过所述长条形开孔铰接在摩擦块12上。

如图5所示，所述高强外壳9内还设有压电陶瓷块10，压电陶瓷块10与摩擦块12之间设有挡板17；所述摩擦块12的一侧顶在高强外壳9的一侧内壁上，摩擦块12另一侧顶在挡板17的一侧上；所述压电陶瓷块10一侧顶在挡板17的另一侧上，压电陶瓷块10的另一侧顶在高强外壳9的另一侧内壁上。

进一步的，所述与摩擦块12相接的高强外壳9侧壁上和挡板17上均设有滑槽，所述摩擦腔2的铰接端设有滑棍19，用于在滑槽内滑动；所述滑棍19和滑槽相配合，对摩擦腔2限位。

如图6所示所述第一弧形钢板3和第二弧形钢板15上均设有相互配合的条形限位孔；连杆(18)穿过条形限位孔，两端分别固定有压电陶瓷装置6。所述压电陶瓷装置6与第一弧形钢板3和第二弧形钢板15的接触端设有护头垫块8。

进一步的，所述摩擦腔2的腔体内壁表面涂有四氟乙烯。

进一步的，所述第一弧形钢板3与第二弧形钢板15的接触面上设有碳纤维耐磨材料。

进一步的，所述柱端板14和梁端板13在立柱与横梁的节点处采用销轴的方式铰接。

进一步的，所述SMA丝5以及SMA弹簧11均可根据受力情况对其数量进行增减。

由技术常识可知，本实用新型可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本实用新型范围内或在等同于本实用新型的范围内的改变均被本实用新型包含。

Claims (10)

1.一种可调节摩擦力的钢框架梁柱节点半主动耗能装置，其特征在于，包括固定在横梁上的梁端板(13)和固定在立柱上的柱端板(14)；扇形直角波纹板(7)一端固定在柱端板(14)上，另一端固定在梁端板(13)上；柱端板(14)上固定有第一弧形钢板(3)，梁端板(13)上固定有与第一弧形钢板(3)相贴合的第二弧形钢板(15)；压电陶瓷装置(6)固定在第一弧形钢板(3)和/或第二弧形钢板(15)的非贴合面上，用于压紧第一弧形钢板(3)和第二弧形钢板(15)；摩擦杆(1)一端铰接在柱端板(14)上部，另一端设置在摩擦腔(2)的非铰接端的腔体内，摩擦腔(2)的铰接端铰接在摩擦块(12)上；所述摩擦块(12)设置于固定在梁端板(13)上的高强外壳(9)内，摩擦块(12)的两端分别与两个SMA弹簧(11)的一端连接，所述两个SMA弹簧(11)的另一端分别固定在高强外壳(9)两端的内壁上。

2.根据权利要求1所述的一种可调节摩擦力的钢框架梁柱节点半主动耗能装置，其特征在于，所述高强外壳(9)内还设有压电陶瓷块(10)，压电陶瓷块(10)与摩擦块(12)之间设有挡板(17)；所述摩擦块(12)的一侧顶在高强外壳(9)的一侧内壁上，摩擦块(12)另一侧顶在挡板(17)的一侧上；所述压电陶瓷块(10)一侧顶在挡板(17)的另一侧上，压电陶瓷块(10)的另一侧顶在高强外壳(9)的另一侧内壁上。

3.根据权利要求2所述的一种可调节摩擦力的钢框架梁柱节点半主动耗能装置，其特征在于，所述与摩擦块(12)相接的高强外壳(9)侧壁上和挡板(17)上均设有滑槽，所述摩擦腔(2)的铰接端设有滑棍(19)，所述滑棍(19)用于在滑槽内滑动。

4.根据权利要求1所述的一种可调节摩擦力的钢框架梁柱节点半主动耗能装置，其特征在于，所述第一弧形钢板(3)和第二弧形钢板(15)上均设有相互配合的条形限位孔；连杆(18)穿过条形限位孔，两端分别固定有压电陶瓷装置(6)。

5.根据权利要求1所述的一种可调节摩擦力的钢框架梁柱节点半主动耗能装置，其特征在于，所述柱端板(14)上端的中部固定有第一高阻尼垫块(4)，梁端板(13)上远离立柱一端的中部固定有第二高阻尼垫块(16)；SMA丝(5)一端依次穿过第一高阻尼垫块(4)和柱端板(14)固定在立柱上，另一端依次穿过第二高阻尼垫块(16)和梁端板(13)固定在横梁上。

6.根据权利要求1所述的一种可调节摩擦力的钢框架梁柱节点半主动耗能装置，其特征在于，所述第一弧形钢板(3)的数量为两个或两个以上，第二弧形钢板(15)设置在两个第一弧形钢板(3)之间。

7.根据权利要求1所述的一种可调节摩擦力的钢框架梁柱节点半主动耗能装置，其特征在于，所述摩擦腔(2)的腔体内壁表面涂有四氟乙烯。

8.根据权利要求1所述的一种可调节摩擦力的钢框架梁柱节点半主动耗能装置，其特征在于，所述第一弧形钢板(3)与第二弧形钢板(15)的接触面上均铺设有碳纤维耐磨材料。

9.根据权利要求1所述的一种可调节摩擦力的钢框架梁柱节点半主动耗能装置，其特征在于，所述压电陶瓷装置(6)与第一弧形钢板(3)和第二弧形钢板(15)的接触端设有护头垫块(8)。

10.根据权利要求1所述的一种可调节摩擦力的钢框架梁柱节点半主动耗能装置，其特征在于，所述柱端板(14)和梁端板(13)在立柱与横梁的节点处采用销轴的方式铰接。

Images