[發明專利]利用齒輪放大位移及滑輪開啟拉索的自復位復合耗能支撐

有效

• 申請號: 202011226830.8
• 申請日: 2020-11-06
• 公開（公告）號: CN112523376B
• 公開（公告）日: 2021-12-03
• 發明（設計）人: 程時濤;吳山;何浩祥;李少松;王來順
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: E04B1/98
• 分類號: E04B1/98;E04H9/02
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

1.利用齒輪放大位移及滑輪開啟拉索的自復位復合耗能支撐，其特征在于：由齒輪和滑輪（5）共同組成的位移放大及開啟拉索裝置位于粘彈性阻尼器內部中心，粘彈性阻尼器由兩塊上下設置的高強度金屬板（6）、長方形金屬板（7）和粘彈性材料（8）共同組成，地震發生時分別與兩塊上下設置的高強度金屬板（6）焊接的各個長方形金屬板（7）之間發生錯動，使附著在長方形金屬板（7）側面上的粘彈性材料（8）產生剪切變形，發揮耗能作用；粘彈性阻尼器下部的高強度金屬板（6）上預留長方形洞口；梁通過螺栓（16）與粘彈性阻尼器上側的高強度金屬板（6）連接，鉸支座與梁柱之間由螺栓進行連接；長方形金屬板（7）設置在齒輪的兩個側面上，螺栓穿過長方形金屬板（7）以及齒輪、滑輪的軸心并固定，使齒輪及滑輪（5）能夠繞螺栓軸轉動；高強鋼絲拉索（15）一端穿過屈曲約束支撐（9）內部的預制管道以及粘彈性阻尼器下部的高強度金屬板（6）上的長方形洞口與滑輪（5）相連，高強鋼絲拉索（15）另一端通過螺帽（17）與屈曲約束支撐（9）連接；預留長方形洞口的高強度金屬板（6）上表面左右兩側分別焊有一塊限位擋板（21），高強度金屬板（6）下底面兩側分別與連接頭（20）焊接；屈曲約束支撐（9）一端與連接件（19）焊接，屈曲約束支撐（9）另一端與一塊開有螺栓孔的高強度金屬圓板（10）焊接；連接件（19）通過螺栓（16）與連接頭（20）進行連接；金屬橡膠耗能裝置的一端也焊有一塊開有螺栓孔的高強度金屬圓板（10）并通過螺栓（16）與屈曲約束支撐一端焊接的高強度金屬圓板（10）進行連接，金屬橡膠耗能裝置的另一端與連接件（19）焊接并通過螺栓與鉸支座（14）連接；鋸齒形金屬條（1）焊接于粘彈性阻尼器上部的高強度金屬板（6）的下底面的中間位置；鋸齒形金屬條（1）與小齒輪（2）相隔一定間距，鋸齒形金屬條（1）與小齒輪（2）水平相切，當鋸齒形金屬條（1）和小齒輪（2）相互咬合時，隨鋸齒形金屬條（1）的移動帶動小齒輪（2）轉動，從而使焊在小齒輪側面上的大齒輪（3）也隨小齒輪（2）轉動；

超大齒輪（4）左右兩邊分別與大齒輪（3）相切，確保超大齒輪（4）在地震作用下能夠發生轉動并帶動滑輪（5）轉動，從而開啟置于屈曲約束支撐（9）內部預制管道中的高強鋼絲拉索（15），高強鋼絲拉索（15）由高強鋼絲編制而成；

位移放大及開啟拉索裝置由小齒輪（2）、大齒輪（3）、超大齒輪（4）和滑輪（5）共同組成，齒輪和滑輪（5）的材質為高強度鋼材，小齒輪（2）、大齒輪（3）和超大齒輪的半徑之比在1:1.5:2~1:6:9之間；兩個大齒輪（3）分別置于小齒輪（2）的兩側面并以焊接的方式固定為一個整體，兩個超大齒輪（4）分別置于滑輪（5）的兩側面并以焊接的方式固定為一個整體；

金屬橡膠耗能裝置由高強度金屬圓板（10）、高強度金屬短柱（11）、高強度金屬圓筒（13）、金屬橡膠圓墊塊（12）、金屬橡膠圓環（18）共同組成，金屬橡膠圓墊塊（12）置于高強度金屬圓筒（13）內部，高強度金屬短柱（11）一端的側面上套有金屬橡膠圓環（18）并與一塊未開螺栓孔的高強度金屬圓板（10）焊接，高強度金屬短柱（11）另一端穿過高強度金屬圓筒（13）上頂面的圓孔與一塊開有螺栓孔的高強度金屬圓板（10）焊接，金屬橡膠圓環（18）的外徑和未開螺栓孔的高強度金屬圓板（10）的直徑均為高強度金屬圓筒（13）上頂面圓孔的直徑的1.1~1.5倍；

焊接在開有長方形洞口的高強度金屬板（6）上表面左右兩側的限位擋板（21）能夠對粘彈性阻尼器的最大變形量進行限制，當建筑結構的地震響應較大時，限位擋板（21）對粘彈性阻尼器的最大錯動量進行限制并使屈曲約束支撐和金屬橡膠耗能裝置進入工作狀態。

2.根據權利要求1所述的利用齒輪放大位移及滑輪開啟拉索的自復位復合耗能支撐，其特征在于：在小震作用下，鋸齒形金屬條（1）與小齒輪（2）未接觸，僅由粘彈性阻尼器發揮耗能減震效果；在中、大震作用下鋸齒形金屬條（1）與小齒輪（2）相互咬合帶動齒輪發生轉動，從而使高強鋼絲拉索（15）具有自復位功能，由粘彈性阻尼器、屈曲約束支撐和金屬橡膠耗能裝置也能同時發揮耗能減震作用。