承载-多级复合消能屈曲约束支撑构件的制作方法

[0001]
本实用新型属于建筑工程领域，具体涉及一种承载-多级复合消能屈曲约束支撑构件。


背景技术：

[0002]
近年来，地震、台风等强自然灾害频繁发生，在建筑结构领域中布置采用阻尼器等减震构件是保护建筑中人员财产安全的一个常见形式。众所周知，地震有强弱之分，震级较低的地震对结构的影响同强震对结构造成的影响有很大的差别，传统的减震构件往往通过采用相同的设计标准来应对这一差别，如在小震中让构件提供刚度，大震中耗能，亦或是无论强震或者弱震，阻尼器等减震构件均参与耗能。这类阻尼器往往不足以充分发挥其阻尼系统在地震中的耗能作用，也为相关的设计工作带来了一定的困难。在小震中阻尼器往往无法耗散能量或者参与耗能减少自身寿命，极大的浪费了材料，不具有经济性。此外，目前对摩擦类减震构件往往忽略其失效现象，当摩擦类阻尼器的螺栓预紧力降低，其减震效果也随之下降，难以保护建筑物的安全。


技术实现要素：

[0003]
本实用新型的目的是提供一种承载-多级复合消能屈曲约束支撑构件，该构件能够将摩擦阻尼耗能体系和软钢屈曲约束耗能良好结合，使得这一构件在小震中只有摩擦耗能体系参与耗能，耗能芯板不参与耗能，当大震发生时，耗能芯板同摩擦耗能体系同时耗散地震输入的能量，并在其连接部位增加使用压电或光纤的智能垫片，配合云架构系统，能够及时监测螺栓的预压力变化，保障整体结构的安全稳定性能，更好的保护了建筑物的安全。
[0004]
为了解决上述问题，本实用新型采用如下技术方案：
[0005]
一种承载-多级复合消能屈曲约束支撑构件，包括耗能芯板、套筒、封边板、摩擦材料、侧面连接板、摩擦盖板、固定连接板、高强螺栓，所述套筒位于耗能芯板外侧，耗能芯板两端伸出套筒，所述封边板套置于耗能芯板两端同套筒相连，所述摩擦材料位于套筒一端且与套筒连接；所述耗能芯板的两端分别与侧面连接板焊接在一起，所述摩擦盖板一端与同侧的侧面连接板连接，另一端与套筒及摩擦材料预紧，所述固定连接板一端与同侧的侧面连接板连接，另一端与套筒连接，所述高强螺栓穿过并预紧摩擦盖板、摩擦材料和套筒，所述智能垫片成对分别布置于高强螺栓位于套筒内及摩擦盖板外两侧，智能垫片与信号采集系统连接，传输信号结果由电脑处理，处理结果连接至云端及云架构的系统。
[0006]
进一步地，在耗能芯板、封边板和套筒中间填充有填充材料，填充材料约束于套筒中。
[0007]
进一步地，所述填充材料是混凝土材料或者全钢材料。
[0008]
进一步地，所述耗能芯板的横截面形状是工字型、十字型、一字型中的一种。
[0009]
进一步地，所述摩擦材料是金属材料摩擦片或非金属材料摩擦片或刹车片或复合材料摩擦片，可以采用焊接或胶结同套筒固定连接。
[0010]
进一步地，所述构件的安装形式为单斜撑式连接、v字型连接或人字型连接。
[0011]
进一步地，所述摩擦盖板成对布置。
[0012]
本实用新型的一种优选方式是：所述智能垫片为压电材料智能垫片，所述压电材料智能垫片包括上半垫圈、下半垫圈、槽口和压电材料；所述的上半垫圈和下半垫圈对应的叠放在一起；槽口为一个u型的凹槽，开口向外与外侧相通，位于上半垫圈和下半垫圈之间；压电材料设置在槽口内部紧密贴合，并在压电材料外侧做防水材料屏蔽保护处理。
[0013]
本实用新型的另一种优选方式是：所述的智能垫片为光纤材料智能垫片，光纤材料智能垫片包括光纤材料垫圈、开设在光纤材料垫圈外侧水平中线处的环形槽口和在环形槽口内部紧密贴合的光纤材料。
[0014]
本实用新型所具有的优点和有益效果是：
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本实用新型承载-多级复合消能屈曲约束支撑构件能够将摩擦阻尼体系同软钢屈曲约束耗能机构良好结合，借此达到二阶多级屈服的效果，即在小震下仅摩擦阻尼体系参与耗能作为一级消能原件，在大震中摩擦阻尼耗能体系可以同耗能芯板组合耗能，使得耗能更具有针对性，在小震中磨损的部分便于更换，而不会影响主体部分的性能，在建筑结构设计中具有良好的适应性，一个构件可以达到过去两个构件的效果。采用带有信号监测的智能垫片，配备有线或无线的信号数据接收、后期的电脑信号处理和云架构系统，即时对该多级复合消能屈曲约束支撑构件的预压力变化做出有效的分析监测，便于即时加紧或更换松动的螺栓。
[0016]
本构件该承载-多级复合消能屈曲约束支撑构件将摩擦阻尼体系和屈曲约束支撑耗能体系结合，在小震下摩擦阻尼体系一阶屈服耗能作为一级消能原件，而在中、大震情况下该构件耗能芯板屈服达到二阶多级屈服，达到二阶多级屈服效果适应多种不同的构件布置环境，保护建筑物的安全。在小震发生或者长时间微小风振发生后，一级消能原件发生耗损，可以更换构件中的摩擦耗能组件，其中的软钢耗能部分则无须更换。依靠信号传输技术，让难以检测的预紧力变化，变得数字化，智能化。
[0017]
本实用新型的承载-多级复合消能屈曲约束支撑构件组件全装配，可事先在工厂中加工好各个组件，之后再工程现场快速组装，加快相关工作的施工进度。本实用新型在不同震级中均能够达到良好的耗能效果，具有良好的环境适应性。震后本实用新型的受损程序易于检测，能够为震后的支撑修复及更换提供依据。
附图说明
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下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步详述：
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图1为本实用新型承载-多级复合消能屈曲约束支撑构件分解图；
[0020]
图2为本实用新型承载-多级复合消能屈曲约束支撑构件立体结构图；
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图3为本实用新型承载-多级复合消能屈曲约束支撑构件俯视图；
[0022]
图4为本实用新型承载-多级复合消能屈曲约束支撑构件耗能示意图；
[0023]
图5为本实用新型承载-多级复合消能屈曲约束支撑构件单斜撑连接示意图；
[0024]
图6为本实用新型承载-多级复合消能屈曲约束支撑构件v字型连接示意图；
[0025]
图7为本实用新型承载-多级复合消能屈曲约束支撑构件人字型连接示意图；
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图8为本实用新型承载-多级复合消能屈曲约束支撑构件压电智能垫片俯视图；
[0027]
图9为本实用新型承载-多级复合消能屈曲约束支撑构件压电智能垫片侧视图；
[0028]
图10为本实用新型承载-多级复合消能屈曲约束支撑构件光纤智能垫片俯视图；
[0029]
图11为本实用新型承载-多级复合消能屈曲约束支撑构件光纤智能垫片侧视图。
[0030]
图中：1为耗能芯板、2为套筒、4为封边板、5为摩擦材料、6为侧面连接板、7为摩擦盖板、8为固定连接板、9为高强螺栓、10为承载-多级复合消能屈曲约束支撑构件、11为结构梁、12为结构柱、13为节点板、14为上半垫圈、15为槽口、16为下半垫圈、17为防水材料、18为压电材料、19为光纤材料垫圈、20为环形槽口、21为光纤材料。
具体实施方式
[0031]
为了进一步说明本实用新型，下面结合附图及实施例对本实用新型进行详细的描述，但不能将它们理解为对本实用新型保护范围的限定。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
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实施例1：
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如图1-4所示，本实施例一种承载-多级复合消能屈曲约束支撑构件，包括耗能芯板1、套筒2、封边板4、摩擦材料5、侧面连接板6、摩擦盖板7、固定连接板8、高强螺栓9，耗能芯板、套筒、填充材料、封边板、摩擦材料、侧面连接板、摩擦盖板、固定连接板、高强螺栓均在工厂中预先加工好。所述套筒2位于耗能芯板1外侧，耗能芯板1两端伸出套筒2，所述封边板4套置于耗能芯板1两端同套筒2相连，所述摩擦材料5位于套筒2一端且与套筒2连接；所述耗能芯板1的两端分别与侧面连接板6焊接在一起，所述摩擦盖板7一端与同侧的侧面连接板6连接，另一端通过高强螺栓9与套筒2及摩擦材料5预紧，所述固定连接板8一端与同侧的侧面连接板6连接，另一端与套筒2连接，所述高强螺栓9穿过并预紧摩擦盖板7、摩擦材料5和套筒2，所述智能垫片10成对分别布置于高强螺栓9位于套筒2内及摩擦盖板7外两侧，智能垫片10与信号采集系统连接，传输信号结果由电脑处理，处理结果连接至云端及云架构的系统。在耗能芯板1、封边板4和套筒2中间可以填充上填充材料，也可以不填充，在本实施例中填有填充材料，填充材料约束于套筒2中。所述填充材料是混凝土材料或者全钢材料等便于填充组装，具有较强抗压能力的材料。所述摩擦盖板7成对布置，在构件中布置可以2个、4个、或者四周一体布置。侧面连接板同结构梁柱处的节点板牢固相连，并在完成多项定位过程后，采用扭矩可控的扭矩扳手预紧高强螺栓完成最后的组装。
[0034]
所述耗能芯板1的横截面形状是工字型、十字型、一字型中的一种。
[0035]
所述摩擦材料5是金属材料摩擦片或非金属材料摩擦片或刹车片或复合材料摩擦片，可以采用焊接或胶结同套筒固定连接。
[0036]
本实用新型承载-多级复合消能屈曲约束支撑构件，在小震中只有摩擦阻尼系统参与耗能，耗能芯板不参与耗能，而当大震发生时耗能芯板和摩擦阻尼系统共同耗能，达到二阶多级耗能的效果。
[0037]
如图8、9所示，本实施例所述智能垫片10为压电材料智能垫片，所述压电材料智能垫片包括上半垫圈14、下半垫圈16、槽口15和压电材料18；上半垫圈偏下部开设方形槽口，下半垫圈的上部开设方形槽口，所述的上半垫圈14和下半垫圈16对应的叠放在一起；并在槽口处嵌入对应形状的压电材料，带有防水屏蔽保护处理。槽口15为一个u型的凹槽，开口
向外与外侧相通，位于上半垫圈14和下半垫圈16之间；压电材料18设置在槽口15内部紧密贴合，并在压电材料18外侧做防水材料17屏蔽保护处理。
[0038]
智能垫片作为信号发射端，用来检测摩擦阻尼器中螺栓的松动程度，便于在发现松动后，即时加紧螺栓，或对现有阻尼器进行维护。垫片安装在螺栓和既有的两端从动摩擦板之间用以感受预压力的变化。
[0039]
如图5所示，本实施例承载多级复合消能屈曲约束支撑构件在结构中的安装形式为单斜撑连接。结构梁11与结构柱12垂直相连，本实用新型型的承载-多级复合消能屈曲约束支撑构件10安装在结构梁11和结构柱12节点处伸出的节点板13之间，节点板同结构梁、柱中的预埋件直接相连，并在完成多项定位过程后，采用扭矩可控的扭矩扳手完成最后的组装，节点板的布置应当参照结构设计方案，在预先需要布置节点板的位置事先预埋预埋件，同梁柱统一浇筑。通过金属耗能芯板和摩擦阻尼系统的配合能够很好的提升传统阻尼器的耗能特性。
[0040]
如图4所示，当地震发生时，地震输入的能量使得结构框架发生层间位移，位移通过结构梁、柱节点传递到节点板，本实施例单斜连接使得套筒相对于摩擦阻尼系统端侧面连接板相对错动，发生相对位移进而消耗地震能量。
[0041]
实施例2：
[0042]
如图10、11所示，本实施例所述的智能垫片为光纤材料智能垫片，光纤材料智能垫片包括光纤材料垫圈19、开设在光纤材料垫圈19外侧水平中线处的环形槽口20和在环形槽口20内部紧密贴合的光纤材料21。在环形槽口中缠绕光纤光栅，运用光波进入光纤不断进行全反射的折射率周期性变化等特质，监测与压力的变化，对螺栓的预压力进行分析。其余同实施例1。
[0043]
实施例3：
[0044]
如图6所示，本实施例承载多级复合消能屈曲约束支撑构件在结构中的安装形式为v字型连接。结构梁11与结构柱12垂直相连，本实施例中承载-多级复合消能屈曲约束支撑构件10为两根，呈v字型安装在三组节点板13之间。在梁中布置节点板，在一框架中同时布置两根构件，极大的增加了耗能能力，v字型的设计可以满足部分建筑中对开窗的需求。其余同实施例1。
[0045]
实施例4：
[0046]
如图6所示，本实施例承载多级复合消能屈曲约束支撑构件在结构中的安装形式为v字型连接。其余同实施例2。
[0047]
实施例5：
[0048]
如图7所示，本实施例承载多级复合消能屈曲约束支撑构件在结构中的安装形式为人字型连接。结构梁11与结构柱12垂直相连，本实施例承载-多级复合消能屈曲约束支撑构件10为两根，呈人字型安装在三组节点板13之间。人字型连接效果基本等同上述v字型连接，同时由于建筑中的需求，人字型满足了通行的需求，使得两根构件之间的空间可以作为开门或通道。其余同实施例1。
[0049]
实施例6：
[0050]
如图7所示，本实施例承载多级复合消能屈曲约束支撑构件在结构中的安装形式为人字型连接。其余同实施例2。
[0051]
虽然本实用新型已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本实用新型，任何熟悉此技术的人，在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本实用新型的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。