[發(fā)明專利]一種易修復軟鋼塑性鉸

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810534315.2
• 申請日: 2018-05-29
• 公開（公告）號: CN108824914A
• 公開（公告）日: 2018-11-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 魯正;馬乃寅;馬晨智
• 申請（專利權(quán)）人: 同濟大學
• 主分類號: E04H9/02
• 分類號: E04H9/02;E04B1/98
• 代理公司: 上海科盛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 楊元焱

本發(fā)明涉及一種易修復軟鋼塑性鉸，包括第一轉(zhuǎn)動單元和第二轉(zhuǎn)動單元，第一轉(zhuǎn)動單元和第二轉(zhuǎn)動單元之間鉸接并可進行相對轉(zhuǎn)動，第一轉(zhuǎn)動單元和第二轉(zhuǎn)動單元之間設(shè)置軟鋼耗能單元，軟鋼耗能單元由底板和一片或多片軟鋼薄片組成，軟鋼薄片的兩端分別固定于兩塊底板的內(nèi)側(cè)，底板固定在第一轉(zhuǎn)動單元和第二轉(zhuǎn)動單元上。正常使用或發(fā)生小震時，軟鋼薄片所受應力小于屈服強度，此時軟鋼薄片具有較大剛度，該塑性鉸視為剛性節(jié)點；發(fā)生中震和大震時，軟鋼薄片所受應力大于屈服強度，進入彈塑性階段，軟鋼薄片發(fā)生塑性變形而吸收大量的能量，起到良好的消能減震效果，震后只需更換軟鋼耗能單元，就可實現(xiàn)該塑性鉸的快速修復。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于建筑結(jié)構(gòu)消能減震領(lǐng)域，具體涉及一種易修復軟鋼塑性鉸。

背景技術(shù)

塑性鉸是指在荷載作用下，結(jié)構(gòu)中的若干截面處彎矩達到塑性極限彎矩時，該截面發(fā)生一定轉(zhuǎn)動，類似鉸的效果，致使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)力重分布。為避免鋼結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點在地震作用下發(fā)生脆性破壞，常用的處理方法是通過一定的構(gòu)造措施將塑性鉸外移，其方法有三種：一是將節(jié)點局部加強，統(tǒng)稱加強型節(jié)點，如擴大翼緣型和翼緣加腋型；二是將梁端翼緣或腹板局部削弱，統(tǒng)稱削弱型節(jié)點，如“狗骨”型、腹板開洞型以及焊接孔擴大型；三是將加強型節(jié)點和削弱型節(jié)點聯(lián)合運用。國內(nèi)關(guān)于鋼結(jié)構(gòu)塑性鉸的構(gòu)造做法雖可有效實現(xiàn)塑性鉸外移并達到保護梁柱節(jié)點的目的，但仍存在以下缺陷：1)塑性鉸極有可能發(fā)生完全破壞，結(jié)構(gòu)的耗能以震后不可修復為代價；2)難以實現(xiàn)結(jié)構(gòu)耗能的精準控制，只能粗略地控制塑性鉸的出現(xiàn)位置。

為了解決現(xiàn)有構(gòu)造做法中存在的問題，采用粘滯耗能、摩擦耗能等耗能原理設(shè)計的人工塑性鉸被提出，如：粘滯塑性鉸、摩擦塑性鉸等。現(xiàn)有的人工塑性鉸雖能實現(xiàn)震后可修復和結(jié)構(gòu)耗能的精準控制，但粘滯塑性鉸使用過程中可能會發(fā)生粘滯液體的泄漏，摩擦塑性鉸制作時又難以精確地施加預壓力。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題而提供一種廣泛適用于桁架結(jié)構(gòu)及框架結(jié)構(gòu)的易修復軟鋼塑性鉸，克服現(xiàn)有技術(shù)中摩擦塑性鉸制作難度大和粘滯塑性鉸使用過程中可能發(fā)生粘滯液體的泄漏等缺陷，加工制作簡單，且使用過程中維護方便，具有和軟鋼阻尼器相類似的穩(wěn)定的滯回特性，良好的低周疲勞性能，長期的可靠性和不受環(huán)境、溫度影響等特點。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種易修復軟鋼塑性鉸，包括第一轉(zhuǎn)動單元和第二轉(zhuǎn)動單元，所述第一轉(zhuǎn)動單元和第二轉(zhuǎn)動單元之間鉸接并可進行相對轉(zhuǎn)動，所述第一轉(zhuǎn)動單元和第二轉(zhuǎn)動單元之間設(shè)置軟鋼耗能單元，所述軟鋼耗能單元由底板和一片或多片軟鋼薄片組成，所述軟鋼薄片的兩端分別固定于兩塊底板的內(nèi)側(cè)，所述底板固定在第一轉(zhuǎn)動單元和第二轉(zhuǎn)動單元上，所述軟鋼薄片承受的應力大于屈服強度時，軟鋼薄片發(fā)生塑性變形并吸收能量。

進一步地，所述第一轉(zhuǎn)動單元由左連接板以及設(shè)于左連接板中部的左耳板組成，所述第二轉(zhuǎn)動單元由右連接板以及設(shè)于右連接板中部的右耳板組成，所述左耳板及右耳板均設(shè)有旋轉(zhuǎn)軸安裝孔，并通過安裝于旋轉(zhuǎn)軸安裝孔內(nèi)的旋轉(zhuǎn)軸進行連接。

進一步地，所述左連接板和右連接板為形狀相同的矩形鋼板，所述左耳板為雙耳板，所述右耳板為單耳板，右耳板設(shè)于左耳板之間。

進一步地，所述軟鋼耗能單元的底板通過螺栓固定安裝在左連接板和右連接板內(nèi)側(cè)。

進一步地，所述左連接板和右連接板上分別開有多個用于與鋼結(jié)構(gòu)梁連接的螺栓孔。

進一步地，所述軟鋼薄片由低碳鋼制成，并在其中間部位開設(shè)孔洞。

進一步地，所述孔洞形狀為菱形。根據(jù)不同建筑結(jié)構(gòu)的特性和使用需求，可靈活調(diào)整軟鋼薄片的數(shù)量、厚度和菱形孔洞的大小，使其具有不同的剛度和耗能能力，從而使該塑性鉸可廣泛應用于各類建筑結(jié)構(gòu)。