一种具有摩擦耗能板与肘节耗能节点的复合减振装置的制作方法

本实用新型涉及土木工程结构的抗风、抗震和减震技术领域，尤其涉及一种具有摩擦耗能板与肘节耗能节点的复合减振装置。

背景技术：

大跨度建筑结构作为重要工业生产环境或大量人群集散、活动的场所，被广泛应用于大型工业厂房、火车站、机场、机库、展览馆、会堂、体育馆和影剧院等公共建筑。大跨建筑结构作为重要的公共设施，多具有重要的社会职能，一旦在地震中发生严重破坏甚至倒塌，将会直接导致大量人员伤亡与巨大经济损失；未遭破坏的大跨建筑结构也可在震后发挥安置灾民、恢复生产的重要功能。因此，大跨度建筑结构的抗震具有特殊的意义。

相对于高层及高耸结构,我国大跨度建筑结构抗震性能研究还不透彻,抗震设计方法中还有一些关键问题没有解决。《建筑抗震设计规范》GB50011-2001规定我国结构抗震设计以“小震不坏、中震可修、大震不倒”为目标,采用二阶段设计法,即多遇地震作用下的承载力验算和罕遇地震作用下的弹塑性变形验算,其中的条款大多针对高层结构制定,底部剪力、层间侧移及塑性铰等概念并不适用于大跨度空间结构。这使得大跨度建筑结构的抗震设计缺乏明确的依据和易于操作的方法,设计人员更是无所适从,严重制约了大跨度空间结构在我国的进一步发展。

现有技术中对大跨度建筑结构的抗震减振控制设计内容为：目前我国大跨度建筑结构的抗震减振控制设计策略主要在选型、选材、计算、验算等方面严把质量关,并结合实地的地质情况做出相应对的结构设计。通过采用轻质高强材料减轻自重，利用材料的延性适应较大变形；在设计与施工阶段加强其有效的构造连接与加固措施，减少围护墙体倒塌；设置橡胶垫圈或弹簧等可以耗散地震能量的构建及措施；设计时要综合考虑检修及温度荷载等可能影响结构的因素,间接提高结构的抗震能力；储备一定规模的气膜与气肋设施以备震时之需。

上述现有技术中对大跨度建筑结构的抗震减振控制设计内容的缺点为：上述这些抗震设计及构造措施并没有采用有效的结构减振控制技术，没有从根本上明显的减轻结构在相应自然灾害下的破坏程度。

结构减振控制技术即在结构的特定部位，装设某种装置(如隔震垫等)、或某种机构(如耗能支撑、耗能剪力墙和耗能节点等)、或某种子结构(如调频质量阻尼器等)或施加外力(外部能量输入)，以改变或调整结构的动力特性或动力作用，从而为结构抗震提供一条安全有效的途径。

技术实现要素：

本实用新型的实施例提供了一种具有摩擦耗能板与肘节耗能节点的复合减振装置，以改善背景技术中的情况。

为了实现上述目的，本实用新型采取了如下技术方案：

本实用新型实施例提供了一种具有摩擦耗能板与肘节耗能节点的复合减振装置，其特征在于，该装置主要包括：板式铅阻尼器、肘节支撑、节点板、传力连接杆和摩擦耗能板，该装置应用于大跨度的建筑结构；

所述节点板安装于建筑结构的梁柱节点处、柱脚处和梁上，所述板式铅阻尼器的一端与所述节点板铰接于梁柱节点处，所述板式铅阻尼器的另一端与所述肘节支撑的一端铰接，所述肘节支撑的另一端与所述节点板铰接于建筑结构的梁上和柱脚处，所述传力连接杆的一端固定连接于所述板式铅阻尼器和所述肘节支撑的共同连接处，所述传力连接杆的另一端与所述摩擦耗能板固定连接，所述多个摩擦耗能板通过所述传力连接杆串联在一起；

所述板式铅阻尼器通过所述肘节支撑的开合运动产生较大输出位移，同时通过控制所述肘节支撑的倾角增强所述板式铅阻尼器的位移放大效果，多个所述摩擦耗能板与肘节式连接的所述板式铅阻尼器组合，用于在外部荷载激励下相互作用，共同发挥耗能能力。

优选地，该装置还包括：螺栓和吊杆；

所述螺栓采用强度等级为10.9级的高强度螺栓，用于连接器件；

所述吊杆用于将所述传力连接杆安装于建筑结构的梁下。

优选地，所述板式铅阻尼器包括：滑动板、盖板、铅块和端部挡板，所述滑动板、盖板和端部挡板选用材料为钢材，所述铅块选用材料为铅。

优选地，所述板式铅阻尼器的各个组成部分通过所述螺栓组装在一起；

所述滑动板置于所述板式铅阻尼器的中心位置，建筑结构主体受外荷载做往复运动时，所述滑动板在凹槽内随建筑结构主体做往复运动；

所述盖板在所述板式铅阻尼器的外部，用于固定封装所述滑动板、铅块和端部挡板；

所述端部挡板在所述板式铅阻尼器内的凹槽边缘处，所述铅块在所述凹槽孔内，所述铅块用于在建筑结构主体受外荷载时通过挤压进行耗能。

优选地，所述肘节支撑选用材料为钢材，所述肘节支撑一端通过所述螺栓与所述板式铅阻尼器活动连接，所述肘节支撑另一端通过所述螺栓和节点板活动连接于建筑结构的梁上和柱脚处。

优选地，所述摩擦耗能板包括：护板、黄铜摩擦板和槽孔钢摩擦板，所述摩擦耗能板的各个组成部分通过所述螺栓组装在一起；

所述槽孔钢摩擦板为两块，置于所述摩擦耗能板的中心位置，所述槽孔钢摩擦板以一定的间隔对称放置；

所述黄铜摩擦板为四块，分别置于所述槽孔钢摩擦板的两侧，所述黄铜摩擦板以一定的间隔对称放置于所述槽孔钢摩擦板和所述护板之间；

所述护板为两块，置于所述黄铜摩擦板的外侧，用于固定封装所述黄铜摩擦板和所述槽孔钢摩擦板；

所述摩擦耗能板通过所述黄铜摩擦板和所述槽孔钢摩擦板的相对运动挤压而耗能。

优选地，所述传力连接杆选用材料为钢材，每一个所述传力连接杆的中部都由一根所述吊杆相连，所述吊杆的另一端通过所述螺栓和所述节点板活动连接于建筑结构的梁下，用于避免传力连接杆发生屈曲。

优选地，所述板式铅阻尼器、肘节支撑和摩擦耗能板在工厂预制拼装完成，大跨度的建筑结构施工完成后，将预制拼装完成的所述板式铅阻尼器、肘节支撑和摩擦耗能板运送到施工现场，用所述螺栓与建筑结构框架的梁柱相连接。

由本实用新型的实施例提供的上述技术方案可以看出，本实用新型实施例提出了一种具有摩擦耗能板与肘节耗能节点的复合减振装置，该装置主要包括板式铅阻尼器、肘节支撑和多个摩擦耗能板，该装置适用于大跨度的建筑结构，在风和地震等外部荷载激励下，采用肘节式连接的板式铅阻尼器和多个摩擦耗能板相互作用，共同发挥其充分的耗能能力，从而保护建筑的主体结构和构件在地震中的安全性。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种具有摩擦耗能板与肘节耗能节点的复合减振装置的装置图；

图2为本实用新型实施例提供的一种具有摩擦耗能板与肘节耗能节点的复合减振装置的板式铅阻尼器详图；

图3为本实用新型实施例提供的一种具有摩擦耗能板与肘节耗能节点的复合减振装置的摩擦耗能板立体图；

图4为本实用新型实施例提供的一种具有摩擦耗能板与肘节耗能节点的复合减振装置的摩擦耗能板组成详图；

图5为本实用新型实施例提供的一种具有摩擦耗能板与肘节耗能节点的复合减振装置的摩擦耗能板剖面图；

其中，1-板式铅阻尼器、2-肘节支撑、3-节点板、4-高强度螺栓、5-传力连接杆、6-摩擦耗能板、7-吊杆、8-滑动板、9-盖板、10-铅块、11-端部挡板、12-护板、13-黄铜摩擦板、14-槽孔钢摩擦板。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本实用新型的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本实用新型所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

为便于对本实用新型实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本实用新型实施例的限定。

本实用新型实施例提供了一种具有摩擦耗能板与肘节耗能节点的复合减振装置，其具体装置结构如图1所示，该装置包括：板式铅阻尼器1、肘节支撑2、节点板3、高强度螺栓4、传力连接杆5、摩擦耗能板6和吊杆7。

将该装置应用于某大跨度工业厂房，该厂房为单层装配式钢结构，高度为8m，横向单跨24m，总长度为120m，柱距为12m。将该装置应用于实际的大跨度建筑结构中，装置与建筑结构的具体连接方式与工作原理如下：

(1)板式铅阻尼器

板式铅阻尼器1的结构组成部分如图2所示，板式铅阻尼器1具体包括：滑动板8、盖板9、铅块10和端部挡板11，板式铅阻尼器1的各个组成部分按顺序通过高强度螺栓4组装在一起。

滑动板8置于板式铅阻尼器1的中心位置，当建筑结构主体受外荷载做往复运动时，滑动板8在凹槽内随结构主体做往复运动；盖板9在板式铅阻尼器1的外部，用于固定封装滑动板8、铅块10和端部挡板11；端部挡板11在板式铅阻尼器1内的凹槽边缘处，铅块10在所述凹槽孔内，所述铅块10用于在建筑结构主体受外荷载时通过挤压进行耗能，当滑动板8随建筑结构主体受外荷载进行往复运动时，板式铅阻尼器1主要通过凹槽孔中铅块10的挤压实现耗能。

板式铅阻尼器1的一端通过高强度螺栓4与节点板3活动连接于梁柱节点处，板式铅阻尼器1与梁柱的夹角为45°，板式铅阻尼器1的另一端通过高强度螺栓4与肘节支撑2活动连接；一个大跨度建筑结构采用两个板式铅阻尼器1，两个板式铅阻尼器1分别布置在建筑结构每一跨的边侧。节点板3通过焊接安装于结构的梁柱节点处、柱脚处和梁上，高强度螺栓4采用强度等级为10.9级，节点板3、滑动板8、盖板9和端部挡板11选用钢材为Q345，铅块10选用材料为铅。

本领域技术人员应能理解上述板式铅阻尼器中各个组成部分的连接方式仅为举例，其他现有的或今后可能出现的板式铅阻尼器中各个组成部分的连接方式如可适用于本实用新型实施例，也应包含在本实用新型保护范围以内，并在此以引用方式包含于此。

(2)肘节支撑

肘节支撑2为普通的支撑，选用钢材为Q345，肘节支撑2的一端通过高强度螺栓4与板式铅阻尼器1铰接，肘节支撑2的另一端通过高强度螺栓4和节点板3活动铰接于结构的梁上和柱脚处，通过控制肘节支撑2的倾角增强板式铅阻尼器1的位移放大效果。

板式铅阻尼器1采用肘节式的连接方式，通过利用肘节支撑2的开合运动使板式铅阻尼器1产生较大的输出位移，其位移放大效果仅依赖于肘节支撑的倾角，位移放大系数一般可达2倍以上，从而在结构变形较小的条件下，板式铅阻尼器1也能发挥较好的耗能能力。

(3)摩擦耗能板

摩擦耗能板6主要包括：护板12、黄铜摩擦板13和槽孔钢摩擦板14，按如图3所示的顺序将摩擦耗能板6的各个组成部分通过高强度螺栓4组装好。

槽孔钢摩擦板14为两块，置于所述摩擦耗能板6的中心位置，所述槽孔钢摩擦板14以一定的间隔对称放置；黄铜摩擦板13为四块，分别置于所述槽孔钢摩擦板6的两侧，所述黄铜摩擦板13以一定的间隔对称放置于所述槽孔钢摩擦板14和所述护板12之间；护板12为两块，置于所述黄铜摩擦板13的外侧，用于固定封装所述黄铜摩擦板13和所述槽孔钢摩擦板14。

摩擦耗能板6主要通过黄铜摩擦板13和槽孔钢摩擦板14的相对运动挤压而耗能，多个摩擦耗能板6通过传力连接杆5串联在一起充分发挥其耗能能力。

(4)传力连接杆

传力连接杆5的一端通过高强度螺栓4和节点板3固定连接于板式铅阻尼器1和肘节支撑2共同连接处，传力连接杆5的另一端通过高强度螺栓4与摩擦耗能板6固定连接。

传力连接杆5为普通钢连杆，采用钢材Q345，每一个传力连接杆5的中部都由一根吊杆7相连，吊杆7的另一端通过高强度螺栓4和节点板3活动连接于建筑结构的梁下，从而避免因传力连接杆5的自重发生屈曲，影响摩擦耗能板6耗能能力。

上述的板式铅阻尼器1、肘节支撑2和摩擦耗能板6在工厂预制拼装好，待整个大跨度单层工业厂房施工完成后，将这些拼装好的装置运送到施工现场，用高强度螺栓4与钢结构框架的梁柱相连接，既节省施工时间，又能降低施工成本。

与现有技术相比，本实用新型的优点如下：

1)本实用新型采用板式铅阻尼器和摩擦耗能板两种耗能形式的装置组合，在风、地震等外部荷载的激励下，相互作用并各自发挥其优势，实现充分耗能。

2)本实用新型实施例中的板式铅阻尼器采用肘节式连接，通过利用肘节支撑的开合运动使板式铅阻尼器产生较大的输出位移，其位移放大效果仅依赖于肘节支撑的倾角，位移放大系数一般可达2倍以上，从而在结构变形较小的条件下，板式铅阻尼器也能发挥较好的耗能能力。

3)本实用新型板式铅阻尼器采用肘节式连接时布置较灵活，留有较大下部使用空间，可以降低对建筑使用功能的影响。

4)本实用新型采用的板式铅阻尼器和摩擦耗能板属于结构附加构件，安装拆卸方便，当失去使用功能时可置换。

综上所述，本实用新型实施例通过提出一种具有摩擦耗能板与肘节耗能节点的复合减振装置，该装置主要由板式铅阻尼器、肘节支撑和多个摩擦耗能板组成，适用于大跨度的建筑结构，在风和地震等外部荷载激励下，采用肘节式连接的板式铅阻尼器和多个摩擦耗能板相互作用，共同发挥其充分的耗能能力，从而保护主体结构和构件在地震中的安全性。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本实用新型所必须的。

本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的部件可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的部件可以合并为一个部件，也可以进一步拆分成多个子部件。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。