[發(fā)明專(zhuān)利]混合抵抗機(jī)制柱腳

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211327676.2
• 申請(qǐng)日: 2022-10-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115538616A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-12-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 崔瑤;楊晨瀟;寶建宇;于新
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): E04B1/36
• 分類(lèi)號(hào): E04B1/36;E04B1/98;E04H9/02;G06F30/17;G06F119/14;G06F119/06
• 代理公司: 大連東方專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 徐華燊;李洪福

本發(fā)明提供一種混合抵抗機(jī)制柱腳，包括：基礎(chǔ)、固定在基礎(chǔ)上方的鋼柱和摩擦剪切耗能裝置，摩擦剪切耗能裝置設(shè)有兩組，分別固定在鋼柱的兩側(cè)；所述摩擦剪切耗能裝置包括相連接的剪切裝置和摩擦裝置，所述摩擦裝置中設(shè)有摩擦主板，所述摩擦主板上開(kāi)設(shè)有多個(gè)螺栓孔，螺栓孔的位置與形狀是經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)確定的，螺栓孔內(nèi)部配合連接有高強(qiáng)螺栓，摩擦主板通過(guò)高強(qiáng)螺栓與剪切裝置連接，形成雙耗能系統(tǒng)。本發(fā)明的技術(shù)方案解決了現(xiàn)有技術(shù)中的柱腳耗能能力低、未充分利用材料和構(gòu)件耗能特性和震后難以快速修復(fù)等問(wèn)題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及建筑工程抗震技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，尤其涉及一種混合抵抗機(jī)制柱腳。

背景技術(shù)

柱腳是連接上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)間的重要節(jié)點(diǎn)，其抗震能力嚴(yán)重影響整體建筑結(jié)構(gòu)性能。國(guó)內(nèi)外震害調(diào)查表明，連接節(jié)點(diǎn)的承載力和變形能力不足是鋼結(jié)構(gòu)遭受震害的主要原因之一。鋼柱腳主要有外露式、外包式和埋入式三種。其中，外露式柱腳施工簡(jiǎn)便、造價(jià)低、傳力機(jī)制明確，被廣泛應(yīng)用于中底層建筑中。然而外露式柱腳在地震的作用下容易發(fā)生滑移，滯回曲線具有明顯的捏縮效應(yīng)，固接程度低，耗能能力差，且在地震作用下柱腳損傷嚴(yán)重，無(wú)法進(jìn)行快速修復(fù)，通常會(huì)推倒重建，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

為了安全保護(hù)建筑物免受地震危害，加快震后的修復(fù)，低損傷的建筑結(jié)構(gòu)受到越來(lái)越多的關(guān)注，經(jīng)過(guò)大量的研究，要實(shí)現(xiàn)低損傷的建筑結(jié)構(gòu)可以通過(guò)安置隔震系統(tǒng)或補(bǔ)充阻尼系統(tǒng)耗散地震能量，降低結(jié)構(gòu)損傷。其中，隔震系統(tǒng)通過(guò)延長(zhǎng)建筑物的基本周期來(lái)限制傳遞給結(jié)構(gòu)的輸入能量。設(shè)置阻尼器是通過(guò)機(jī)械阻尼器吸收地震能量，減小對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的損傷。當(dāng)前，金屬阻尼器和摩擦阻尼器連接的結(jié)構(gòu)為鋼結(jié)構(gòu)抗震提供了非常合適的解決方案，具有較高的抗震性能。

然而經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)顯示，目前提高外露式柱腳耗能的研究較多停留在單一的耗能機(jī)制，這種裝置雖然能提高柱腳節(jié)點(diǎn)的耗能能力，但對(duì)不同水平下的地震，其耗能機(jī)制顯得較為單一，體現(xiàn)在不能夠充分利用材料以及構(gòu)件的耗能特性以確保結(jié)構(gòu)達(dá)到最大的耗能水準(zhǔn)。

為實(shí)現(xiàn)在不同地震水準(zhǔn)下，結(jié)構(gòu)能滿足不同的抗震性能目標(biāo)，更好的符合“韌性”防災(zāi)的抗震需求，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種混合抵抗機(jī)制柱腳。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)上述提出的現(xiàn)有柱腳耗能能力低、未充分利用材料和構(gòu)件耗能特性和震后難以快速修復(fù)的技術(shù)問(wèn)題，而提供一種混合抵抗機(jī)制柱腳。本發(fā)明將剪切裝置和摩擦裝置通過(guò)高強(qiáng)螺栓連接組成摩擦剪切裝置，形成雙耗能系統(tǒng)。雙耗能機(jī)制分為摩擦耗能和剪切耗能，在小震和風(fēng)震作用下提高柱腳的初始剛度，在中震或大震作用下，摩擦裝置和剪切裝置先后進(jìn)入耗能階段。摩擦主板采用了一種”豌豆”形螺栓孔，準(zhǔn)確的控制了2級(jí)滑動(dòng)距離，降低超大圓孔對(duì)摩擦板強(qiáng)度的影響。該混合抵抗機(jī)制柱腳充分利用材料和構(gòu)件的耗能特性，提高柱腳的耗能能力，保證結(jié)構(gòu)主體位于彈性范圍內(nèi)，提高柱腳的自復(fù)位能力，在震后修復(fù)只需更換摩擦剪切裝置，降低了經(jīng)濟(jì)損失。

本發(fā)明采用的技術(shù)手段如下：

一種混合抵抗機(jī)制柱腳，包括：基礎(chǔ)、固定在基礎(chǔ)上方的鋼柱和摩擦剪切耗能裝置，摩擦剪切耗能裝置設(shè)有兩組，分別固定在鋼柱的兩側(cè)；

所述摩擦剪切耗能裝置包括相連接的剪切裝置和摩擦裝置，所述摩擦裝置中設(shè)有摩擦主板，所述摩擦主板上開(kāi)設(shè)有多個(gè)螺栓孔，螺栓孔的位置是經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)(計(jì)算)確定的，螺栓孔內(nèi)部配合連接有高強(qiáng)螺栓，摩擦主板通過(guò)高強(qiáng)螺栓與剪切裝置連接，形成雙耗能系統(tǒng)。

進(jìn)一步地，所述摩擦剪切耗能裝置對(duì)稱(chēng)固定在鋼柱的兩側(cè)，還包括柱連接板，所述剪切裝置和所述摩擦裝置各設(shè)有兩個(gè)，兩個(gè)剪切裝置的一側(cè)與柱連接板連接，另一側(cè)分別與兩個(gè)摩擦裝置通過(guò)高強(qiáng)螺栓連接。

進(jìn)一步地，所述剪切裝置采用剪切阻尼器，為金屬阻尼器，剪切阻尼器采用剪切耗能板，剪切耗能板為開(kāi)有多個(gè)孔道的方形板，孔道呈長(zhǎng)條形且靠近柱連接板，多個(gè)孔道呈一列間隔分布；剪切耗能板上還開(kāi)設(shè)有至少兩個(gè)螺栓孔一，螺栓孔一與螺栓孔內(nèi)共同配合連接高強(qiáng)螺栓；兩塊所述剪切耗能板的一端與柱連接板焊接，柱連接板與鋼柱通過(guò)高強(qiáng)螺栓連接。