[發明專利]一種裝配式竹節型消能減震裝置及其使用方法

有效

• 申請號: 202110080058.1
• 申請日: 2021-01-21
• 公開（公告）號: CN112647610B
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發明（設計）人: 陳鵬程;于昌鑫;楊會偉;路國運
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: E04B1/98
• 分類號: E04B1/98;E04H9/02
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 申艷玲

1.一種裝配式竹節型消能減震裝置，其特征在于：包括布置在兩端的帶有圓環接口的端部構件和布置在中間的標準構件，端部構件為一個配有圓環接口的金屬套筒，便于與其他裝置相連接；所述標準構件由帶有卡位槽和限位桿的錐體以及帶有限位螺栓的脹環構成；錐體外由脹環緊貼包裹，由于限位桿、限位螺栓以及脹環的緊貼包裹，使錐體和脹環形成一個整體共同作用；所述錐體中部為圓柱結構，端部為圓臺形，圓臺形外側的斜面為階梯型斜面；階梯型斜面所在面與水平面的夾角α不超過5°，斜面長度根據需要以及構筑物尺寸進行設計，并進行工廠加工；

脹環由內、外兩部分組成，內、外脹環通過墊片與連接螺栓組成一整體；外側脹環上設有限位螺栓，與錐體的限位桿構成限位裝置，其中當限位螺栓位于初始位置及居中時，限位螺栓和限位桿的距離與錐體階梯型斜面的水平長度相等；在相鄰標準構件之間配有自復位裝置，使整個裝置在完成傳力耗能后自行恢復至初始位置。

2.根據權利要求1所述的裝配式竹節型消能減震裝置，其特征在于：端部構件在與標準構件相連部分設有一螺栓孔，當其與標準構件的錐體相連接時，通過固定螺栓穿過端部構件的螺栓孔與標準構件的卡位槽相嵌，使其成為一個整體，達到傳力作用。

3.根據權利要求1所述的裝配式竹節型消能減震裝置，其特征在于：在相鄰錐體之間安裝復位裝置，由于限位桿與限位螺栓、卡位槽與固定螺栓的限位固定作用，將復位裝置限制在兩錐體之間，再通過與錐體的機械連接，保證復位裝置與相鄰錐體的緊固連接。

4.根據權利要求1所述的裝配式竹節型消能減震裝置，其特征在于：安裝時，先將端部構件的螺栓孔與標準構件的卡位槽對齊，將固定螺栓插入其中固定，使其相嵌成為一個整體，其次將錐體左右伸長部分表面內附上一層內側脹環，再分別在左右設置一墊片，此時用外側脹環套入整個錐體，并在墊塊處用連接螺栓固定，此后用自復位裝置將當前錐體與下一個標準構件的錐體相連，并調整復位機制，最后將右側的連接螺栓換成固定螺栓，以此類推，到裝置最后部分將端部構件與固定螺栓相連，完成安裝。

5.根據權利要求4所述的裝配式竹節型消能減震裝置，其特征在于：根據裝置傳力移動的距離以及各個構件構造安裝的要求，各構件的尺寸要求如下：L4＞L3，L5＞L3，H4＞H3＞H2＞H1，錐體階梯型斜面的高度h1的為小變形，當夾角α≈0°時，S≈L1；

其中：L1為端部構件螺栓孔距端部的距離；L2為標準構件錐體端部到卡位槽的距離；L3為限位螺栓居中時到限位桿的距離；L4為錐體嵌入內側脹環的距離；H1為錐體端部直徑；H2為內側脹環的內徑；H3為錐體最大截面處直徑；H4為外側脹環的內徑；S為錐體階梯型斜面的長度；h1為錐體階梯型截面總高度；α為階梯型斜面所在面與水平面的夾角；L5為復位裝置的最小安裝距離。

6.一種權利要求1~5任一項所述的裝配式竹節型消能減震裝置的使用方法，其特征在于包括以下步驟：

當地震發生壓力作用時，左側端部構件會由于地震作用向標準構件方向移動，此時由于端部構件與標準構件通過固定螺栓緊固為一體，因此端部構件推動錐體向右側移動，此時標準構件的錐體與右內側脹環產生摩擦耗能，同時脹環由于材料的擴張變形而消耗大量能量，當錐體的階梯型斜面與脹環相遇時，由于變截面的存在，整個結構的阻力將產生跳躍式增加，并伴隨著大量能量消耗，隨著移動范圍的不斷增加，當其移動距離達到L3時，由于外側脹環上的限位螺栓與錐體的限位桿對整個裝置移動距離的限制，使左側端部構件與標準構件形成一個整體繼續向右移動，以此類推，裝置將發生竹節式的一節節壓縮耗能；

當地震發生拉力作用時，左側端部構件會由于地震作用向背離標準構件方向移動，此時由于端部構件與標準構件通過固定螺栓緊固為一體，因此端部構件拉動錐體向左側移動，此時標準構件的錐體與左內側脹環產生摩擦耗能，同時脹環由于材料的擴張變形而消耗大量能量，當錐體的階梯型變截面與脹環相遇時，由于變截面的存在，整個結構的阻力將產生跳躍式增加，并伴隨著大量能量消耗，隨著移動范圍的不斷增加，當其移動距離達到L3時，由于外側脹環上的限位螺栓與錐體的限位桿對整個裝置移動距離的限制，使左側端部構件與標準構件形成一個整體繼續向左移動，以此類推，裝置將發生竹節式的一節節拉伸耗能。

7.根據權利要求6所述的裝配式竹節型消能減震裝置的使用方法，其特征在于：在相鄰標準構件之間安裝復位裝置，當裝置在地震或外力作用下錐體發生移動，根據復位裝置進行設置，當受壓或者受拉達到最大位移時即脹環上的螺栓移動距離達到L3時，啟動復位裝置，使結構恢復到初始狀態。