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