CN220620455U - 一种组合式木结构柱脚耗能自复位装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种组合式木结构柱脚耗能自复位装置，包括多个耗能单体，多个耗能单体沿木柱柱脚周侧均匀布置，所述耗能单体包括竖直部分、水平部分以及锚钉；其中，竖直部分通过水平部分与呈竖直布置的锚钉连接，竖直部分与水平部分形成的直角结构与柱脚贴合布置，通过竖直部分与木柱连接。本实用新型所述装置实施时，通过耗能单体之间、单体内部层间的相互协调，可对柱脚发挥沿任意方向的耗能和复位功能。由于该装置为组合式，因此可适应不同直径的木柱，同时可针对单个木柱按照其耗能需求来选择单体数目进行组合；若某一个装置失效，还可对其单独更换，施工方便快捷。

Description

一种组合式木结构柱脚耗能自复位装置

技术领域

本实用新型涉及一种组合式木结构柱脚耗能自复位装置，属于木结构抗震加固领域。

背景技术

传统木结构中，木柱作为将上部荷载传递到基础的重要受力构件，对木结构的整体性和稳定性起着至关重要的作用。木结构在建造过程中，柱脚通常平摆浮搁于础石之上，形成连接上部结构和台基之间的柱脚节点。当木结构受到风荷载和地震的反复作用时，柱脚部位往往会产生滑移、劈裂、变形等破坏。因此，有必要对木结构柱脚节点进行加固，使其避免在经历较大地震时发生严重破坏。

目前针对木结构柱脚加固的一些方案中，仍存在一些问题。例如有些加固方案是将柱脚固定于础石上，限制了柱脚的滑移特性，此类方法不利于柱脚的耗能，且更容易导致柱子折断。另有一些加固方案还存在工序复杂、不利于更换、不能适应不同木柱尺寸等缺点。

发明内容

本实用新型提供了一种组合式木结构柱脚耗能自复位装置，通过将竖直部分、水平部分以及下部锚钉巧妙结合，对柱脚发挥沿各个方向的耗能和复位功能，避免柱脚发生破坏和滑移，增加结构的稳定性和安全性，提高结构的抗震性能。

本实用新型的技术方案是：

一种组合式木结构柱脚耗能自复位装置，包括多个耗能单体4，多个耗能单体4沿木柱5柱脚周侧均匀布置，所述耗能单体4包括竖直部分1、水平部分2以及锚钉3；其中，竖直部分1通过水平部分2与呈竖直布置的锚钉3连接，竖直部分1与水平部分2形成的直角结构与柱脚贴合布置，通过竖直部分1与木柱5连接。

所述竖直部分1包括三层弧形钢板，内层弧形钢板11与中层弧形钢板13之间设置竖直橡胶层12，中层弧形钢板13与外层弧形钢板17之间连接有弹簧16，弹簧16周侧设有套筒，内层弧形钢板11设有第一延伸部用于连接木柱5、设有第二延伸部用于安装直角限位钢片18，直角限位钢片18一端连接内层弧形钢板11的第二延伸部，直角限位钢片18另一端搭于中层弧形钢板13外侧，且直角限位钢片18与中层弧形钢板13的外侧和上端均存在间距。

所述套筒包括沿弹簧16周侧呈间隔布置的内钢套筒14、外钢套筒15，内钢套筒14一端与中层弧形钢板13外侧连接，外钢套筒15一端与外层弧形钢板17内侧连接，内钢套筒14、外钢套筒15另一端为自由端。

所述水平部分2包括三层扇形钢板，上层扇形钢板21与中层扇形钢板23之间设有上层水平橡胶块22，中层扇形钢板23与下层扇形钢板25之间设有下层水平橡胶块24，中层扇形钢板23内侧设有直角限位钢条26，直角限位钢条26一端连接于中层扇形钢板23内侧，直角限位钢条26另一端搭于上层扇形钢板21内侧，且与上层扇形钢板21内侧存在间距。

本实用新型的有益效果是：本发明通过设置多个完全相同且互不相连的耗能单体，均匀分布在柱脚周围，共同发挥作用。具体而言，竖直部分由一层橡胶、一对弹簧与三层弧形钢板相互穿插所组成；水平部分由两层橡胶与三层扇形钢板相互穿插，组成叠层橡胶起隔震作用。该装置实施时，通过耗能单体之间、单体内部层间的相互协调，可对柱脚发挥沿不同方向的耗能和复位功能。由于该装置为组合式，因此可适应不同直径的木柱，同时可针对单个木柱按照其耗能需求来选择单体数目进行组合；若某一个装置失效，还可对其单独更换，施工方便快捷。

附图说明

图1是本实新型中耗能单体的三维图；

图2是本实新型中耗能单体的主视图；

图3是本实新型中耗能单体的左视图；

图4是本实新型中耗能单体的右视图；

图5是本实新型中耗能单体的俯视图；

图6是本实新型中耗能单体的仰视图；

图7是本实新型中耗能单体的1-1三维剖视图；

图8是本实新型中耗能单体的实施图；

图中各标号为：1为竖直部分；2为水平部分；3为锚钉；4为耗能单体；5为木柱；6为螺钉；11为内层弧形钢板；12为竖直橡胶层；13为中层弧形钢板；14为内钢套筒；15为外钢套筒；16为弹簧；17为外层弧形钢板；18为直角限位钢片；19为螺钉孔；21为上层扇形钢板；22为上层水平橡胶块；23为中层扇形钢板；24为下层水平橡胶块；25为下层扇形钢板；26为直角限位钢条。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对实用新型作进一步的说明，但本实用新型的内容并不限于所述范围。

实施例1：如图1-8所示，一种组合式木结构柱脚耗能自复位装置，包括多个耗能单体4，多个耗能单体4沿木柱5柱脚周侧均匀布置，所述耗能单体4包括竖直部分1、水平部分2以及锚钉3；其中，竖直部分1通过水平部分2与呈竖直布置的锚钉3连接，竖直部分1与水平部分2形成的直角结构与柱脚贴合布置，通过竖直部分1与木柱5连接。如图8所示，通过4个耗能单体与木柱配合，每个耗能单体所述下部锚钉3可以设置四个，锚钉上端均采用焊接方式焊于下层扇形钢板下表面。

进一步地，所述竖直部分1包括三层弧形钢板，内层弧形钢板11与中层弧形钢板13之间设置竖直橡胶层12，中层弧形钢板13与外层弧形钢板17之间连接有弹簧16，弹簧16周侧设有套筒，内层弧形钢板11设有第一延伸部用于连接木柱5、设有第二延伸部用于安装直角限位钢片18，直角限位钢片18一端连接内层弧形钢板11的第二延伸部，直角限位钢片18另一端搭于中层弧形钢板13外侧，且直角限位钢片18与中层弧形钢板13的外侧和上端均存在间距。

如图3、4所示，内层弧形钢板11的第一延伸部设有六个螺钉孔19，用螺钉6穿过螺钉孔19将装置固定。如图1、2、5、7所示，内层弧形钢板11与中层弧形钢板13之间粘结竖直橡胶层12，该层橡胶主要是起到沿木柱5切向的耗能和复位作用；内层弧形钢板11上部焊接有直角限位钢片18，直角限位钢片18由一个扇形小钢片和一个弧形小钢片焊接，直角限位钢片18整体一端焊接于内层弧形钢板11上部，直角限位钢片18另一端搭于中层弧形钢板13外侧，且直角限位钢片18与中层弧形钢板13的外侧和上端均有一定空隙(如2mm-3mm)，基于该设计可以避免竖直橡胶层12受到沿径向的大幅度拉伸而导致脱胶或损坏。

进一步地，所述套筒包括沿弹簧16周侧呈间隔布置的内钢套筒14、外钢套筒15，内钢套筒14一端与中层弧形钢板13外侧连接，外钢套筒15一端与外层弧形钢板17内侧连接(或者也可以内套筒14一端与外层弧形钢板17内侧连接，外钢套筒15一端与中层弧形钢板13外侧连接)，内钢套筒14、外钢套筒15另一端为自由端。

如图7所示，中层弧形钢板13与外层弧形钢板17之间焊接有两个弹簧16，弹簧16主要为木柱5提供径向的恢复力。两弹簧16外部分别有内钢套筒14和外钢套筒15，内钢套筒14一端焊接于中层弧形钢板13上，外钢套筒15一端焊接于外层弧形钢板17上，内钢套筒14与外钢套筒15搭接且之间有一定缝隙(如2mm-3mm)。通过套筒的设计，可以限制弹簧16受力的方向，避免因为出现横向剪切而导致弹簧16歪斜。

进一步地，所述水平部分2包括三层扇形钢板，上层扇形钢板21与中层扇形钢板23之间设有上层水平橡胶块22，中层扇形钢板23与下层扇形钢板25之间设有下层水平橡胶块24，中层扇形钢板23内侧设有直角限位钢条26，直角限位钢条26一端连接于中层扇形钢板23内侧，直角限位钢条26另一端搭于上层扇形钢板21内侧，且与上层扇形钢板21内侧存在间距。

如图1、2、6、7所示，上层扇形钢板21与中层扇形钢板23之间粘结有上层水平橡胶块22(上层水平橡胶块22形状与上层扇形钢板21适配)、中层扇形钢板23与下层扇形钢板25之间粘结有下层水平橡胶块24(下层水平橡胶块24形状与中层扇形钢板23适配)。中层扇形钢板23内侧焊接有直角限位钢条26，直角限位钢条26由两个相互垂直的小钢条焊接而成，一端焊接于中层扇形钢板23内侧，另一端搭于上层扇形钢板21边缘之外，且与上层扇形钢板21的边缘有一定空隙(如2mm-3mm)。直角限位钢条26与竖直部分1的直角限位钢片18共同发挥作用，同时也使上层水平橡胶块22主要沿柱子5切向耗能，而下层水平橡胶块24主要沿木柱5径向耗能。

进一步地，所述内层弧形钢板11与上层扇形钢板21、中层弧形钢板13与中层扇形钢板23、外层弧形钢板17与下层扇形钢板25相交的边缘，均采用焊接连接方式。

上述一种组合式木结构柱脚耗能自复位装置的安装过程，如下所示：

1)、在工厂内将耗能单体4加工完整，根据木柱5的耗能需求选择耗能单体4的个数，且数目不得少于4个，直接到加固现场进行安装；

2)、加固现场将木柱5下端的已有部分基础进行清理，以便放入锚钉3；

3)、将耗能单体4按照数目均匀分布于木柱5的柱脚周围，用螺钉6穿过螺钉孔19进行固定；

4)、采用混凝土将锚钉3浇筑于既有建筑基础的剩余部分上。安装后效果如图8所示。

应用上述技术方案可知，本实用新型通过竖直橡胶层12、上层水平橡胶块22、下层水平橡胶块24的变形滞回耗散地震能量，同时具有一定的自复位和抵抗倾覆的作用；弹簧16也为木柱5的复位提供了恢复力。耗能单体4通过竖直橡胶层12和弹簧16、上层水平橡胶块22和下层水平橡胶块24的分层设置、水平部分2与竖直部分1的分层连通设置，使竖直橡胶层12和上层水平橡胶块22、弹簧16和下层水平橡胶块24和分别组成两个耗能方向相互垂直的耗能层。通过耗能单体4之间、耗能单体4内部层间的相互协调，可对木柱5发挥沿不同方向的耗能和复位功能。减少结构在地震作用下的残余变形，增加柱脚节点的耗能能力，有效降低地震对主体结构造成的损伤。此装置构造简单合理，现场施工便捷，符合装配化要求。

上面结合附图对本实用新型的具体实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (3)

1.一种组合式木结构柱脚耗能自复位装置，其特征在于，包括多个耗能单体（4），多个耗能单体（4）沿木柱（5）柱脚周侧均匀布置，所述耗能单体（4）包括竖直部分（1）、水平部分（2）以及锚钉（3）；其中，竖直部分（1）通过水平部分（2）与呈竖直布置的锚钉（3）连接，竖直部分（1）与水平部分（2）形成的直角结构与柱脚贴合布置，通过竖直部分（1）与木柱（5）连接；

所述竖直部分（1）包括三层弧形钢板，内层弧形钢板（11）与中层弧形钢板（13）之间设置竖直橡胶层（12），中层弧形钢板（13）与外层弧形钢板（17）之间连接有弹簧（16），弹簧（16）周侧设有套筒，内层弧形钢板（11）设有第一延伸部用于连接木柱（5）、设有第二延伸部用于安装直角限位钢片（18），直角限位钢片（18）一端连接内层弧形钢板（11）的第二延伸部，直角限位钢片（18）另一端搭于中层弧形钢板（13）外侧，且直角限位钢片（18）与中层弧形钢板（13）的外侧和上端均存在间距。

2.根据权利要求1所述的组合式木结构柱脚耗能自复位装置，其特征在于，所述套筒包括沿弹簧（16）周侧呈间隔布置的内钢套筒（14）、外钢套筒（15），内钢套筒（14）一端与中层弧形钢板（13）外侧连接，外钢套筒（15）一端与外层弧形钢板（17）内侧连接，内钢套筒（14）、外钢套筒（15）另一端为自由端。

3.根据权利要求1所述的组合式木结构柱脚耗能自复位装置，其特征在于，所述水平部分（2）包括三层扇形钢板，上层扇形钢板（21）与中层扇形钢板（23）之间设有上层水平橡胶块（22），中层扇形钢板（23）与下层扇形钢板（25）之间设有下层水平橡胶块（24），中层扇形钢板（23）内侧设有直角限位钢条（26），直角限位钢条（26）一端连接于中层扇形钢板（23）内侧，直角限位钢条（26）另一端搭于上层扇形钢板（21）内侧，且与上层扇形钢板（21）内侧存在间距。