自復(fù)位軟鋼耗能支撐的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種自復(fù)位軟鋼耗能支撐，該裝置利用特殊平面形狀的軟鋼在平面內(nèi)受力，為結(jié)構(gòu)提供了較大的初始剛度，滿足了 “小震不壞”的設(shè)防水準(zhǔn)；當(dāng)中震或大震來(lái)臨時(shí)，通過(guò)軟鋼的塑性變形來(lái)耗散能量，地震作用結(jié)束后，利用復(fù)位筋的恢復(fù)力使軟鋼復(fù)位，從而消除了結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形(殘余變形)，滿足了“中震可修，大震不倒”的設(shè)防水準(zhǔn)，屬于土木結(jié)構(gòu)(包括高層建筑、高聳結(jié)構(gòu)、橋梁結(jié)構(gòu)等)的結(jié)構(gòu)抗震與消能減震技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，近年來(lái)，隔震、耗能減震、吸震減震和其他各種結(jié)構(gòu)控制技術(shù)的結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制理論為人們展現(xiàn)了一條嶄新的減小地震反應(yīng)的途徑，其中被動(dòng)控制中的耗能減震技術(shù)廣為應(yīng)用，被認(rèn)為是減少主體結(jié)構(gòu)損傷的最有效可行的方法之一。
[0003]耗能減震是把結(jié)構(gòu)物的某些構(gòu)件(如支撐、剪力墻、連接件等)設(shè)計(jì)成耗能桿件，或在結(jié)構(gòu)的某部位(層間空間、節(jié)點(diǎn)、粘結(jié)縫等)安裝耗能裝置，在風(fēng)或小震時(shí)，這些耗能構(gòu)件或耗能裝置具有足夠的初始剛度，處于彈性狀態(tài)，結(jié)構(gòu)物仍具有足夠的側(cè)向剛度以滿足使用要求。
[0004]中震或強(qiáng)震來(lái)臨時(shí)，通過(guò)耗能構(gòu)件或耗能裝置率先進(jìn)入非彈性狀態(tài)，產(chǎn)生塑性變形，從而提供較大的阻尼力，大量消耗輸入結(jié)構(gòu)的地震能量。通過(guò)材料的塑性變形來(lái)耗能。這必然導(dǎo)致耗能構(gòu)件或耗能裝置在經(jīng)歷大震后產(chǎn)生較大的殘余變形，從而也使得整個(gè)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生過(guò)大的側(cè)向變形(殘余變形)。歷次震害表明，強(qiáng)烈地震時(shí)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的過(guò)大側(cè)向變形(殘余變形)是結(jié)構(gòu)破壞倒塌的直接原因，對(duì)于即將倒塌或可能經(jīng)歷后續(xù)地震的結(jié)構(gòu)，殘余變形會(huì)對(duì)其產(chǎn)生嚴(yán)重影響，除此之外，當(dāng)殘余變形角大于0.5%時(shí)，建筑的維修成本就會(huì)大于重建成本。
[0005]為了能地抵抗地震作用，滿足現(xiàn)階段的“三水準(zhǔn)”抗震設(shè)防目標(biāo)，本發(fā)明提出一種自復(fù)位軟鋼耗能支撐。該支撐利用特殊平面形狀的軟鋼在平面內(nèi)受力，在小震時(shí)為結(jié)構(gòu)提供了較大的初始剛度，保證結(jié)構(gòu)處于彈性狀態(tài)，滿足了 “小震不壞”的設(shè)防水準(zhǔn)；中震、大震時(shí)該支撐利用軟鋼的塑性變形來(lái)耗散地震能量，地震作用結(jié)束后，利用復(fù)位筋的恢復(fù)力使軟鋼復(fù)位，從而消除了結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形(殘余變形)，大大降低了震后維護(hù)、重建成本，滿足了 “中震可修，大震不倒”的設(shè)防水準(zhǔn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提出的一種自復(fù)位軟鋼耗能支撐，
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。
[0007]—種自復(fù)位軟鋼耗能支撐，由外套管1、內(nèi)套管2、軟鋼3、復(fù)位筋4、第一端板5、第二端板6、凸形連接板7、組合連接板8、弧形焊接拼板9、傳力裝置、夾片式錨具12和導(dǎo)塊13組成，其中:
所述傳力裝置由三個(gè)傳力桿10和兩個(gè)墊板11組成，第一墊板的一端焊接有第一傳力桿和第二傳力桿，并在第一墊板中央開(kāi)有一個(gè)比第三比傳力桿直徑略大的第一通孔;第二墊板一端中央焊接有第三個(gè)傳力桿，第二墊板上開(kāi)有兩個(gè)比第一傳力桿和第二傳力桿直徑略大的第二通孔和第三通孔;所述第一傳力桿和第二傳力桿分別穿過(guò)第二墊板上相應(yīng)的第二通孔和第三通孔，同時(shí)第三傳力桿穿過(guò)第一墊板上相應(yīng)的第一通孔，這樣就由兩個(gè)墊板11和三個(gè)傳力桿10通過(guò)穿插組成傳力裝置；
傳力裝置置于內(nèi)套管2內(nèi)，第一墊板和第二墊板中間夾住兩片軟鋼3，兩片軟鋼3擱置于由三個(gè)傳力桿10和兩個(gè)墊板11之間形成的空隙中，使軟鋼3在平面內(nèi)受力，提供較大的初始剛度，滿足小震下結(jié)構(gòu)處于彈性變形，即“小震不倒”的要求;兩個(gè)墊板內(nèi)表面和軟鋼3受壓面焊接連接，傳力裝置的兩端分別焊接有第一端板5和第二端板6;內(nèi)套管2—端開(kāi)有凹槽，凸形連接板7—端穿進(jìn)所述凹槽與內(nèi)套管2焊接連接，第一端板5上設(shè)有與凸形連接板7突出端形狀相匹配的第四通孔，凸型連接板7另一端穿過(guò)第一端板5上的第四通孔并且位于第一端板5外部;外套管1包住內(nèi)套管2，外套管1遠(yuǎn)離凸型連接板7的一端在其外表面對(duì)稱焊有弧形焊接拼板9，弧形焊接拼板9的外伸部分與組合連接板8焊接連接;第一端板5和第二端板6分別與內(nèi)套管和外套管兩側(cè)端面接觸，第一端板5表面開(kāi)有供復(fù)位筋4穿過(guò)的第五通孔，第二端板6表面均開(kāi)有供復(fù)位筋4穿過(guò)的第六通孔；內(nèi)套管2內(nèi)設(shè)有四根復(fù)位筋4，每根復(fù)位筋4一端穿過(guò)第一端板5上的第五通孔，并通過(guò)錨具12與第一端板5連接，每根復(fù)位筋4另一端穿過(guò)第二端板6上的第六通孔，并通過(guò)錨具12與第二端板6連接;復(fù)位筋4預(yù)先施加適量的預(yù)應(yīng)力，中震、大震下，軟鋼3通過(guò)塑性變形耗能，地震作用結(jié)束后通過(guò)復(fù)位筋4的預(yù)應(yīng)力復(fù)位，滿足“中震可修、大震不倒”的要求。
[0008]本發(fā)明中，外套管1和內(nèi)套管2采用空心圓形截面，為了保證一定的剛度和穩(wěn)定性的安全儲(chǔ)備，壁厚不要太薄。
[0009]本發(fā)明中，裝置無(wú)論受拉還是受壓，第一端板5和第二端板6都是做背向運(yùn)動(dòng)的目的，第一端板5或第二端板6與內(nèi)套管、外套管之間僅有接觸壓力，無(wú)固接連接，第一端板5或第二端板6完全依靠復(fù)位筋4的預(yù)壓應(yīng)力壓在內(nèi)套管上，第一端板5或第二端板6的直徑大小與外套管1的外直徑相等。
[0010]本發(fā)明中，復(fù)位筋4采用強(qiáng)度高、變形能力好的高強(qiáng)鋼絞線，相應(yīng)的錨具12采用夾片式錨具YGM。
[0011]本發(fā)明中，軟鋼3采用塑性變形性能良好且初始剛度較大的平面幾何形狀，即單圓孔型軟鋼或雙X型軟鋼。
[0012]本發(fā)明中，在外套管1和內(nèi)套管2之間的空隙內(nèi)設(shè)置導(dǎo)塊13，以保證外套管和內(nèi)套管相互水平的運(yùn)動(dòng)方向，不至于內(nèi)外套管產(chǎn)生摩擦、碰撞。導(dǎo)塊13按照一定間距沿著縱向，在外套管1和內(nèi)套管2之間空隙的四分點(diǎn)處布設(shè)，導(dǎo)塊13應(yīng)采用摩擦系數(shù)較小的材料制作，并適量涂一些潤(rùn)滑劑以減小摩擦。
[0013]本發(fā)明中，凸形連接板7和組合連接板8最外側(cè)的突出部分均開(kāi)有一定數(shù)量的螺栓孔，供該裝置與建筑物的支撐節(jié)點(diǎn)用高強(qiáng)螺栓連接。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下:
1)本發(fā)明與傳統(tǒng)的耗能支撐相比，利用了自復(fù)位預(yù)應(yīng)力技術(shù)，地震作用結(jié)束后，通過(guò)復(fù)位筋的恢復(fù)力，使支撐復(fù)位，從而減小了結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形(殘余變形)，大大降低了后維護(hù)、重建成本。
[0015]2)本發(fā)明與傳統(tǒng)的軟鋼阻尼器相比，采用軟鋼平面內(nèi)受力形式以及特殊的平面幾何形狀，具有較大的初始剛度，滿足小震作用下的剛度要求，同時(shí)中震及大震作用下，塑性變形能力良好，具有良好的耗能性能。該裝置滿足了現(xiàn)階段的“三水準(zhǔn)”抗震設(shè)防目標(biāo)，即“小震不壞，中震可修，大震不倒”，實(shí)現(xiàn)了抵御地震災(zāi)害的效果。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本發(fā)明自復(fù)位軟鋼耗能支撐整體裝配示意圖；
圖2為本發(fā)明自復(fù)位軟鋼耗能支撐三維模型圖；
圖3為本發(fā)明自復(fù)位軟鋼耗能支撐安裝示意圖第一部分；
圖4為本發(fā)明自復(fù)位軟鋼耗能支撐安裝示意圖第二部分；
圖5為本發(fā)明自復(fù)位軟鋼耗能支撐安裝示意圖第三部分；
圖6為本發(fā)明自復(fù)位軟鋼耗能支撐安裝示意圖第四部分；
圖7為本發(fā)明自復(fù)位軟鋼耗能支撐安裝示意圖第五部分；
圖8為本發(fā)明自復(fù)位軟鋼耗能支撐導(dǎo)塊布置示意圖(3-3剖面圖)；
圖9位本發(fā)明自復(fù)位軟鋼耗能支撐軟鋼布置示意圖(1-1剖面圖)；
圖10位本發(fā)明自復(fù)位軟鋼耗能支撐軟鋼布置示意圖(2-2剖面圖)；
圖11為本發(fā)明單圓孔型軟鋼三維立體圖；
圖12為本發(fā)明雙X型軟鋼三維立體圖。
[0017]圖中標(biāo)號(hào):1為外套管、2為內(nèi)套管、3為軟鋼、4為復(fù)位筋、5為第一端板、6為第二端板、7為凸形連接板、8為組合連接板、9為弧形焊接拼板、10為傳力桿、11為墊板、12為夾片式錨具、13為導(dǎo)塊。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
[0019]實(shí)施例1:如圖1所示，為本發(fā)明的一種自復(fù)位軟鋼耗能支撐實(shí)施例，其主要包括外套管1、內(nèi)套管2、軟鋼3、復(fù)位筋4、第一端板5、第二端板6、凸形連接板7、組合連接板8、弧形焊接拼板9、傳力桿10、墊板11、夾片式錨具12和導(dǎo)塊13。
[0020]外套管1和內(nèi)套管2采用空心圓形截面，當(dāng)然為了保證一定的剛度和穩(wěn)定性的安全儲(chǔ)備，壁厚不要太薄。
[0021]傳力裝置由三個(gè)傳力桿10和兩個(gè)墊板11組成，一個(gè)墊板11在兩端與兩個(gè)傳力桿10焊接連接，在中央開(kāi)一個(gè)比傳力桿10直徑略大的通孔;另一個(gè)墊板11在中央與一個(gè)傳力桿10焊接連接，在兩端開(kāi)兩個(gè)比傳力桿10直徑略大的通孔。所述墊板11上傳力桿10和通孔的截面形心在一