[發(fā)明專利]一種半剛性節(jié)點摩擦耗能器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710587664.6
• 申請日: 2017-07-18
• 公開（公告）號: CN107190877B
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張錫成;齊振東
• 申請（專利權(quán)）人: 西安建筑科技大學(xué)
• 主分類號: E04B1/98
• 分類號: E04B1/98;E04H9/02;E04G23/02
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 姚詠華

本發(fā)明公開了一種半剛性節(jié)點摩擦耗能器，包括木柱，和通過榫卯節(jié)點連接木柱的木梁，榫卯節(jié)點處的木柱和木梁之間連接有摩擦耗能器，摩擦耗能器分別通過梁端連接件和柱端連接件連接在木梁和木柱上；摩擦耗能器包括連接在梁端連接件上的梁端連桿、連接在柱端連接件上的若干柱端連桿，若干柱端連桿通過其之間設(shè)有摩擦片的中間連接件連接梁端連桿；摩擦耗能器在梁柱節(jié)點發(fā)生位移之前提供剛度，當(dāng)梁柱節(jié)點發(fā)生位移之后提供摩擦耗能。該裝置解決了摩擦耗能器在摩擦力控制方面的局限性。具有耐久性強，使用靈活，安裝簡單的優(yōu)點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種可調(diào)節(jié)摩擦力大小的半剛性梁柱節(jié)點摩擦耗能裝置，屬于古建筑木結(jié)構(gòu)、現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)等建造加固修繕領(lǐng)域。適用于采用半剛性節(jié)點及鉸接點的建筑及結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

我國古建筑結(jié)構(gòu)歷史悠久，從古代皇宮建筑，廟宇殿堂，到居民住宅，大量采用古建筑木結(jié)構(gòu)形式；同時分布地域廣泛，幾乎遍及全國，很多木結(jié)構(gòu)建筑經(jīng)過了數(shù)百年甚至上千年的歷史，是中華文明的重要組成部分，包含豐富的歷史文化內(nèi)涵。我國有很多歷經(jīng)了幾百年甚至上千年的古建筑，這些古建筑由于建造年代比較久遠(yuǎn)，同時由于木材本身特點，很多結(jié)構(gòu)亟待維修及加固。古代木結(jié)構(gòu)多數(shù)為榫卯節(jié)點木框架結(jié)構(gòu)，木材長時間使用易導(dǎo)致干裂、腐朽、蟲蛀、老化等累計損傷，也需要進行維護和修復(fù)。而在現(xiàn)代新型的木結(jié)構(gòu)建筑的建造過程中，總結(jié)了過去古建筑木結(jié)構(gòu)的經(jīng)驗，在建造過程中采用的許多新型的建造技術(shù)及結(jié)構(gòu)。但是所有的木結(jié)構(gòu)建筑都無法避開木材本身性能的缺點，所以木結(jié)構(gòu)的加固及修繕方式不管對古建筑木結(jié)構(gòu)或者是現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)都是亟待解決的主要問題。

古建筑木結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點主要采用榫卯連接方式，主要分為燕尾榫及直榫連接方式，為典型的半剛性連接。其承載能力及抗彎剛度較低，且在使用過程中由于自然環(huán)境及地震作用下容易因擠壓變形產(chǎn)生無法自動回復(fù)的殘余變形，從而使榫卯節(jié)點產(chǎn)生松動，進而造成整體結(jié)構(gòu)的傾斜歪閃，嚴(yán)重威脅著結(jié)構(gòu)的使用壽命及使用安全，因此榫卯節(jié)點為結(jié)構(gòu)的薄弱位置，一般通過加固節(jié)點就能有效提高木框架的承載能力和抗震性能。

在現(xiàn)代建筑及結(jié)構(gòu)當(dāng)中，人們采用了更多形式的節(jié)點作為結(jié)構(gòu)的連接方式，在混凝土結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)，木結(jié)構(gòu)或者混合結(jié)構(gòu)當(dāng)中，半剛性節(jié)點或者鉸接點在結(jié)構(gòu)當(dāng)中都得到大量使用，但是在結(jié)構(gòu)抗震過程中，節(jié)點的破壞對結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定及耗能都有著嚴(yán)重的影響。強柱弱梁，強節(jié)點弱構(gòu)件已經(jīng)是現(xiàn)代結(jié)構(gòu)的重要理念。節(jié)點的強弱，以及其耗能能力受到人們的大量重視。所以，在結(jié)構(gòu)當(dāng)中對節(jié)點的保護也越來越受到人們的重視。

摩擦耗能是現(xiàn)代建筑中常用的減震耗能方式，摩擦耗能構(gòu)件具有安裝方便，容易替換，可調(diào)節(jié)剛度等特點，在使用過程中能夠通過摩擦的形式將能量進行消散。而且可以經(jīng)受多次地震，對結(jié)構(gòu)本身沒有損壞。在建筑的加固及修繕過程中有很高的適用價值。

由于摩擦耗能的優(yōu)良性能，摩擦阻尼器在現(xiàn)代建筑中的得到了大量的使用，國內(nèi)外學(xué)者陸續(xù)研制開發(fā)了多種摩擦阻尼器，主要有：普通摩擦阻尼器、Pall摩擦阻尼器、Sumitomo摩擦阻尼器、T形芯板摩擦阻尼器等。傳統(tǒng)的摩擦阻尼器主要應(yīng)用于現(xiàn)代鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)當(dāng)中，安裝于結(jié)構(gòu)的框架之間，用螺栓對不同的金屬板進行緊固，通過不同金屬板之間的相對平行滑動達到摩擦耗能的目的。目前，還沒有研發(fā)針對節(jié)點尤其是半剛性節(jié)點的摩擦耗能器，使摩擦耗能器的使用范圍局限于結(jié)構(gòu)整體框架。在結(jié)構(gòu)中所使用的摩擦阻尼器存在著體型過大，需要較大的工作空間，摩擦材料使用單一的銅-鋼金屬材料使得難以控制摩擦系數(shù)的變化，且通過多個螺栓進行緊固，使得摩擦預(yù)緊力難以控制等缺點。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種與梁柱節(jié)點構(gòu)成矩形的半剛性梁柱節(jié)點摩擦耗能構(gòu)件，通過在梁柱節(jié)點安裝摩擦耗能裝置的形式，增加結(jié)構(gòu)框架的剛度，并為結(jié)構(gòu)提供一種通過摩擦進行耗能的構(gòu)件。滿足結(jié)構(gòu)的剛度及耗能需求，為后續(xù)的使用提供保障。可以通過轉(zhuǎn)動摩擦的形式將結(jié)構(gòu)所受到的外力進行消散并為結(jié)構(gòu)提供一定剛度的裝置。當(dāng)結(jié)構(gòu)不發(fā)生震動的時候提供剛度，在結(jié)構(gòu)發(fā)生震動時為結(jié)構(gòu)提供摩擦耗能。

本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來實現(xiàn)的。