CN212248759U - 轻量化消能套筒减震机构及包含其的梁柱面减震装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了轻量化消能套筒减震机构及包含其的梁柱面减震装置，轻量化消能套筒减震机构包括螺纹杆、碳纤维复合材料套筒和锁紧螺帽，所述碳纤维复合材料套筒包括套筒主体和封头，一对所述封头分别固定于套筒主体的两端，一对所述碳纤维复合材料套筒套设于螺纹杆的相对两侧，且二者远离彼此的一侧设有锁紧于螺纹杆上的锁紧螺帽，本实用新型用材量少、体积小、重量轻、结构紧促、组装快、安装简单、无需其他辅助工装或者技术装备的支持、使用寿命长。

Description

轻量化消能套筒减震机构及包含其的梁柱面减震装置

技术领域

本实用新型涉及梁柱面减震装置技术领域，尤其涉及轻量化消能套筒减震机构及包含其的梁柱面减震装置。

背景技术

现行国家抗震设计规范并没有现浇板、梁的双配和超配现象。设计实践中的做法往往违背“强柱弱梁”的概念设计。在施工过程中，柱端箍扎钢筋的加密措施也经常做得不到位，在地震表面波（L波）的往复剪切、震颤作用下，容易造成柱头的破坏，抗侧向承载力不足；而且传统的结构抗震体系主要是把结构的主要承重构件（梁、柱、节点）作为消能构件，地震中受损坏的是这些承重构件，甚至导致建筑倒塌，因此需要一种轻量化消能机构。

传统的加固方法要对整个建筑的梁柱横截面进行加固，如果仅加固个别楼层的梁柱，容易造成刚度的突变，形成“木桶效应”，因此势必要求对整个楼层的梁柱增加强度和刚度，增强整体的结构刚度，则结构在地震过程中吸收的能量反而更多，传统的加固方法主要是通过加大承重构件的截面、增设墙体、粘贴钢板、粘贴碳纤维板等方法提高结构的刚度，以“硬碰硬”为主，通常需要加固基础，构件截面变大压缩使用空间，材料和人工都大幅度上升，形成了一定范围内的恶性循环。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供轻量化消能套筒减震机构及包含其的梁柱面减震装置，用材量少、体积小、重量轻、结构紧促、组装快、安装简单、无需其他辅助工装或者技术装备的支持、使用寿命长。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：轻量化消能套筒减震机构，包括螺纹杆、碳纤维复合材料套筒和锁紧螺帽，所述碳纤维复合材料套筒包括套筒主体和封头，一对所述封头分别固定于套筒主体的两端，一对所述碳纤维复合材料套筒套设于螺纹杆的相对两侧，且二者远离彼此的一侧设有锁紧于螺纹杆上的锁紧螺帽。

作为进一步的优化，所述套筒主体为碳纤维浸胶纱复合材料材质。

套筒主体先由碳纤维纱浸渍热固性环氧树脂，通过缠绕法浸胶纱绕管堆积，经过真空负压脱气泡和保持负压下的高温梯度固化，构建成一定壁厚的圆环形复合材料元件，封头为高强度超耐磨的马氏体不锈钢材质，再用环氧结构胶将封头封闭在套筒主体两端。

作为进一步的优化，所述螺纹杆为镀锌螺纹钢杆。

作为进一步的优化，所述锁紧螺帽为镀锌六角子母螺帽。

本实用新型还提供了一种梁柱面减震装置，包括固定于柱上的第一安装架、固定于梁上的第二安装架，该减震装置还包括轻量化消能套筒减震机构，所述轻量化消能套筒减震机构设置于第一安装架和第二安装架上。

作为进一步的优化，所述第一安装架上靠近梁的一侧设有第一安装孔，所述第二安装架的下端具有吊耳板，所述吊耳板上设有第二安装孔，所述螺纹杆水平贯穿第一安装孔和第二安装孔，一对所述碳纤维复合材料套筒分别紧靠在吊耳板的两侧，远离第一安装架一侧的碳纤维复合材料套筒与一个锁紧螺帽抵接锁紧，靠近第一安装架一侧的碳纤维复合材料套筒与第一安装架抵接，所述第一安装架远离碳纤维复合材料套筒的一侧锁紧有另一个锁紧螺母。

作为进一步的优化，所述第一安装孔和第二安装孔具有相同的中轴线。

作为进一步的优化，所述吊耳板的两侧设有加强板。

与现有技术相比，本实用新型具有以下的有益效果：碳纤维复合材料的比强度是金属的5倍以上，比模量是金属的3倍以上，密度却只用钢材的1/5，钛合金的1/3，铝合金的1/2，该轻量化消能套筒减震机构比任何一种金属材质的减震阻尼器更加轻巧，安装简单；

碳纤维复合材料几乎没有“蠕变特性”，不会随着应力加速和温度升高而引起“蠕变特性”加速率的剧变，而这个特性的变化会危害金属、热塑体、弹性体等相对位移阻尼器的工作稳定性，严重地可能造成装置的断裂和失效，该轻量化消能套筒减震机构比任何一种金属或者塑性弹性体材质的减震阻尼器更加安全可靠，运行稳定；

碳纤维复合材料是一种绝缘、防腐和耐候的惰性材料，几乎不受任何环境和气候因素的影响，该轻量化消能套筒减震机构比任何一种金属和塑性弹性体材质的减震阻尼器维护成本更低，几乎不需要任何定期检查和保养；

碳纤维复合材料的最大优势是它的耐疲劳强度，它在设计载荷范围内的应力作用下，连续100万个周期的加载卸载疲劳测试后，模量的衰减率小于15%，强度的衰减率小于20%。该梁柱面减震装置在强烈的风阻和低烈度的地震发生时，拥用一定的弹性空间并不会直接进入屈曲变形模式；

在中高烈度的地震发生时，在地震表面波（L波）往复剪切力的作用下，它才会进入往复移动的屈曲变形模式。

该装置由于用材量很少、体积小、重量轻、结构紧促、组装快、安装简单、无需其他辅助工装或者技术装备的支持、使用寿命长。

附图说明

图1为本实用新型轻量化消能套筒减震机构的结构图。

图2为本实用新型梁柱面减震装置的结构图。

图3为图2中A处的放大图。

图4本实用新型梁柱面减震装置低烈度地震下的状态示意图。

图5本实用新型梁柱面减震装置中烈度地震下的状态示意图。

图6本实用新型梁柱面减震装置高烈度地震下的状态示意图。

图7本实用新型碳纤维复合套筒消能示意图。

图中，1.螺纹杆；2.碳纤维复合材料套筒；21.套筒主体；22.封头；3.锁紧螺帽；100.柱；101.第一安装架；200.梁；201.第二安装架；202.吊耳板；203.加强板。

具体实施方式

以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。

实施例1

如图1所示，轻量化消能套筒减震机构，包括螺纹杆1、碳纤维复合材料套筒2和锁紧螺帽3，碳纤维复合材料套筒2包括套筒主体21和封头22，一对封头22分别固定于套筒主体21的两端，一对碳纤维复合材料套筒套2设于螺纹杆1的相对两侧，且二者远离彼此的一侧设有锁紧于螺纹杆1上的锁紧螺帽3。

套筒主体21为碳纤维浸胶纱复合材料材质。

螺纹杆1为镀锌螺纹钢杆。

封头22为马氏体不锈钢材质封头。

锁紧螺帽3为镀锌六角子母螺帽。

实施例2

如图1至3所示，一种梁柱面减震装置，包括固定于柱100上的第一安装架101、固定于梁200上的第二安装架201，该减震装置还包括轻量化消能套筒减震机构，轻量化消能套筒减震机构设置于第一安装架101和第二安装架102上，其包括螺纹杆1、碳纤维复合材料套筒2和锁紧螺帽3，碳纤维复合材料套筒2包括套筒主体21和封头22，一对封头22分别固定于套筒主体21的两端，一对碳纤维复合材料套筒2套设于螺纹杆1的相对两侧，且二者远离彼此的一侧设有锁紧于螺纹杆1上的锁紧螺帽3。

第一安装架101上靠近梁的一侧设有第一安装孔（未示出），第二安装架201的下端具有吊耳板202，吊耳板202上设有第二安装孔（未示出），螺纹杆1水平贯穿第一安装孔和第二安装孔，一对碳纤维复合材料套筒2分别紧靠在吊耳板202的两侧，远离第一安装架101一侧的碳纤维复合材料套筒2与一个锁紧螺帽3抵接锁紧，靠近第一安装架101一侧的碳纤维复合材料套筒2与第一安装架101抵接，第一安装架101远离碳纤维复合材料套筒2的一侧锁紧有另一个锁紧螺母3。

在发生横向振动时，吊耳板在两个碳纤维复合材料套筒之间往复移动，对于较小的振动，吊耳板受到限位，阻止梁、柱之间产生相对位移；对于较大的振动，碳纤维复合材料套筒会发生延时屈曲变形，但由于碳纤维复合材料本身具有的力学性能，依然会阻止梁、柱之间产生较大的相对位移，而且，该装置上的碳纤维复合材料套筒受到损坏后较为明显，容易被及时发现及更换，相较于速度型阻尼型或相对位移型阻尼器等减震结构内部应力积聚受损后不易被发现，其使用更加安全可靠。

第一安装孔和第二安装孔具有相同的中轴线。

吊耳板202的两侧设有加强板203，用于加强对吊耳板202的支撑。

梁柱面减震装置形成梁柱抗侧力的“弹性”体系，增加抗风载荷和地震作用等水平方向的抵抗力。当遭遇高烈度的破坏性地震时，碳纤维复合材料套管发生水平方向的压缩应力屈曲变形，可延时控制的形变量消耗和吸收地震过程中释放的能量，减小主体结构对地震的“非弹性”反应，即加载了一段“保险丝”，“熔断”了框架结构的建筑由于局部承重结构的失效而影响到整体结构受到重力或者剪切力的撕拉导致“多米诺骨牌”式整体垮塌的风险。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (9)

1.轻量化消能套筒减震机构，其特征在于，包括螺纹杆、碳纤维复合材料套筒和锁紧螺帽，所述碳纤维复合材料套筒包括套筒主体和封头，一对所述封头分别固定于套筒主体的两端，一对所述碳纤维复合材料套筒套设于螺纹杆的相对两侧，且二者远离彼此的一侧设有锁紧于螺纹杆上的锁紧螺帽。

2.根据权利要求1所述的轻量化消能套筒减震机构，其特征在于，所述套筒主体为碳纤维浸胶纱复合材料材质。

3.根据权利要求1所述的轻量化消能套筒减震机构，其特征在于，所述螺纹杆为镀锌螺纹钢杆。

4.根据权利要求1所述的轻量化消能套筒减震机构，其特征在于，所述封头为马氏体不锈钢材质封头。

5.根据权利要求1所述的轻量化消能套筒减震机构，其特征在于，所述锁紧螺帽为镀锌六角子母螺帽。

6.梁柱面减震装置，包括固定于柱上的第一安装架、固定于梁上的第二安装架，其特征在于，还包括权利要求1至5任意一项所述的轻量化消能套筒减震机构，所述轻量化消能套筒减震机构设置于第一安装架和第二安装架上。

7.根据权利要求6所述的梁柱面减震装置，其特征在于，所述第一安装架上靠近梁的一侧设有第一安装孔，所述第二安装架的下端具有吊耳板，所述吊耳板上设有第二安装孔，所述螺纹杆水平贯穿第一安装孔和第二安装孔，一对所述碳纤维复合材料套筒分别紧靠在吊耳板的两侧，远离第一安装架一侧的碳纤维复合材料套筒与一个锁紧螺帽抵接锁紧，靠近第一安装架一侧的碳纤维复合材料套筒与第一安装架抵接，所述第一安装架远离碳纤维复合材料套筒的一侧锁紧有另一个锁紧螺母。

8.根据权利要求7所述的梁柱面减震装置，其特征在于，所述第一安装孔和第二安装孔具有相同的中轴线。

9.根据权利要求7所述的梁柱面减震装置，其特征在于，所述吊耳板的两侧设有加强板。

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