一种具有位移放大和反复拆装功能的耗能支撑

1.本发明专利属于土木工程结构抗震减震技术领域，具体涉及一种具有位移放大和反复拆装功能的耗能支撑，适用于震损结构进行快速加固。


背景技术：

2.城市发展的智能化和可持续要求对建筑工业化和工程结构抗震提出了新的要求和挑战。其中，实现震损结构快速修复和建筑功能快速恢复是“可恢复功能城市”的基本要求和研究方向。快速修复性能加固的研发和推广，不仅可显著减少直接震害损失，而且可显著缩短震后修复周期，为最终实现可恢复城市提供基本技术支持。
3.现阶段，国内外对于钢筋混凝土震损结构抗震加固主要包括增大截面法、增设抗震墙法、外包型钢加固法、置换混凝土加固法、粘贴钢板加固法、外加预应力加固法、增设支点加固法等传统的加固方法。该类加固方法加固的速度和效率都偏低，安装耗能支撑进行性能提升和减震是更好的选择，但传统耗能支撑的可调性差，很难进行快速安装，费时费力，不能在第一时间对结构进行加固，会造成严重影人员伤亡和财产损失，影响抗震救灾工作的进行。
4.因此，对于震损结构进行及时快速安全可靠的的加固可降低地震灾害带来的影响，使得结构能迅速恢复功能，减轻人员伤亡和财产损失。在施工方面，相较传统的加固方式，对震损结构进行快速加固可节省大量的资金，且工期相对较短，利于抗震救灾工作的开展。同时，所增设的加固构件还应具备可靠的耗能能力，确保由耗能部位耗能，减少对主体结构的损伤。移动耗能支撑技术及其实现方式可拓展结构加固和减震的应用领域和场景，为实现可恢复结构和可恢复城市提供技术了支持。


技术实现要素：

5.为解决上述问题，本发明提出了一种具有位移放大和反复拆装功能的耗能支撑，由可移动连接装置和具有位移二次放大功能的粘滞耗能墙组成。可以根据结构的实际震损部位进行快速加固，不需对加固位置连接处进行预埋锚固板的处理，具有拆装简单快速、安装位置灵活不受限制的特点，同时兼备将位移二次放大后进行充分耗能的能力。
6.所采用的可移动连接装置的高度及数量可由实际工程需要进行现场确定，且各部件组装灵活、便于拆装。所采用的粘滞耗能墙具有位移二次放大的功能，可将上部构件因地震作用产生的位移进行二次放大，再由粘滞耗能墙发挥作用，达到充分消耗地震能量的目的。
7.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
8.一种具有位移放大和反复拆装功能的耗能支撑，其特征在于：本发明由垫层(3)、套管(4)、微调手柄(5)、连接板(6)、位移二次放大装置(7)、支点轴(8)、外钢板(9)、内钢板(10)组成。该耗能减震支撑布置在框架柱(2)之间，可直接与楼板(1)相连进行层间加固，不需对主体结构进行处理。由垫层(3)、套管(4)、微调手柄(5)、连接板(6)组成可移动连接装
置，在耗能减震支撑与结构相连的上部，楼板(1)直接与垫层(3)接触，套管(4)的上端部紧紧挤压在垫层(3)上，下端部紧紧挤压在连接板(6)上。套管(4)由两个尺寸不同的圆形钢管组成，通过螺丝连接。可通过旋转释放圆形钢管的长度，正旋拧紧，反旋放松。连接时，首先放松套管(4)拉出使其上、下端部顶紧垫层(3)、连接板(6)，固定好位置后，再正旋将套管(4)用力拧紧，最后，通过反旋微调手柄(5)调节至彻底将套管(4)与垫层(3)、连接板(6)顶紧。连接板(6)下部与位移二次放大装置(7)焊接，位移二次放大装置(7)由矩形板和扇形板组成，在位移二次放大装置(7)矩形板上端1/3处由支点轴(8)与外钢板(9)连接，当上端1/3处产生位移时，其下端1/3处位移将被放大二倍。位移二次放大装置(7)扇形板带有齿轮，内钢板(10)上部带有齿条，两者相连，当齿轮一边滚动、一边前进一定距离时，齿条的移动距离是其移动距离的二倍，进而将位移进行二次放大。外钢板(9)、内钢板(10)组成耗能墙，外钢板(9)将内钢板(10)完全封闭包裹内有粘滞流体，二次放大后的位移作用在内钢板(10)上，最后内钢板(10)在粘滞流体中运动进行粘滞耗能。该装置可根据结构的实际震损部位进行快速加固，不需对加固位置连接处进行预埋锚固板的处理，具有拆装简单快速、安装位置灵活不受限制的特点，同时兼备将位移二次放大后进行充分耗能的能力。
9.垫层(3)采用高阻尼橡胶加工而成，避免套管(4)与楼板(1)进行硬接触造成的损伤。
10.套管(4)、微调手柄(5)、连接板(6)采用高强度钢材q460加工，套管(4)根据实际工程需要确定其数量及尺寸，其确保其具有足够的承载能力。
11.位移二次放大装置(7)、支点轴(8)也采用高强度钢材q460加工，以确保其连接的稳定性和安全性。位移二次放大装置(7)的厚度是内钢板(10)的3
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5倍，齿轮与齿条交错数量在5个以上，以确保位移二次放大装置(7)可带动内钢板(10)进行运动。
12.内钢板(10)与外钢板(9)进行铰接，可使得内钢板(10)能水平方向进行运动。
13.与现有技术相比，本发明的优点如下：
14.1)本发明中一种具有位移放大和反复拆装功能的耗能支撑，通过在结构中布置该装置可实现消能减震的作用，该装置不需对既有结构进行处理，可实现快速安装，具有移动灵动的特点，安装位置不受限制，能够减少主体结构上的损伤。
15.2)本发明中一种具有位移放大和反复拆装功能的耗能支撑，可移动连接装置通过挤压与外部连接，其高度可根据实际情况进行现场调控，操作简单，拆装快速，快捷省时、尺寸可调、安全可靠。
16.3)本发明中一种具有位移放大和反复拆装功能的耗能支撑，位移二次放大装置可通过矩形板与支点轴、齿轮与齿条进行位移的二次放大，能充分将位移传递给耗能装置，充分进行耗能。
附图说明
17.图1是本发明一种具有位移放大和反复拆装功能的耗能支撑的三维效果图。
18.图2是一种具有位移放大和反复拆装功能的耗能支撑的构造图。
19.图3是可移动连接装置构造图。
20.图4是单个可移动连接装置构造图。
21.图5是粘滞耗能墙构造图。
22.图6是位移二次放大装置构造图。
23.图中：1—楼板、2—框架柱、3—垫层、4—套管、5—微调手柄、6—连接板、7—位移二次放大装置、8—支点轴、9—外钢板、10—内钢板
具体实施方式
24.实施例1：
25.下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式。
26.如图1所示，是本发明一种具有位移放大和反复拆装功能的耗能支撑实施例，其主要包括：楼板(1)、框架柱(2)、垫层(3)、套管(4)、微调手柄(5)、连接板(6)、位移二次放大装置(7)、支点轴(8)、外钢板(9)、内钢板(10)。
27.实施步骤如下：
28.1)对于一个在地震作用中楼板发生严重破损的框架结构进行临时加固，针对楼板破坏严重的位置安装本发明提及的具有位移放大和反复拆装功能的耗能支撑。首先，根据实际工程需要确定各部件的尺寸及数量。然后，对耗能墙进行组装并安放至连接位置。最后，通过调节套管、微调手柄、连接板将耗能墙与主体结构相连。工作原理如下：在地震作用下，地震作用力经垫层传递给套管、微调手柄、连接板组成的可移动连接装置，由连接板带动位移二次放大装置，在支点轴、齿轮、齿条的作用下，将位移二次放大。二次放大后的位移再带动耗能墙的内钢板在粘滞流体中运动，进行粘滞耗能。
29.2)该结构层高为3450mm，框架柱截面尺寸为500mm
×
500mm，在两框架柱中间安装耗能减震支撑，耗能减震支撑总高度为3450mm，总长度为1500mm，总厚度为500mm，见图1。
30.3)对于耗能减震支撑，上下两端采用可移动连接装置、垫层与楼板相连，垫层采用高阻尼橡胶加工而成，垫层尺寸为1500mm
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500mm
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50mm，连接板采用q460钢材加工而成，连接板尺寸为1500mm
×
500mm
×
50mm，见图2。
31.4)对于可移动连接装置，在垫层和连接板之间共分两排布置了12个套管，套管总高度为500mm，端板接触圆盘半径为75mm、高度为23mm，外套管半径为17.5mm、高度为175mm，内套管半径为12.5mm、高度为150mm，见图3、图4。
32.5)粘滞耗能墙总长度为1500mm，总厚度为500mm，总高度为2200mm。外墙板尺寸为1500mm
×
500mm
×
2000mm，壁厚50mm。见图5。
33.6)位移二次放大装置总高度为750mm，总厚度为300mm其中矩形板高度为450mm、扇形板高度为300mm，在矩形板2/3高度处留有半径为12.5mm的螺栓孔，以安装支点轴。扇形板下端附有7个齿轮，与内墙板上的齿条相互咬合运动，内墙板尺寸为1100mm
×
100mm
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1000mm，见图6。
34.7)在结构中安装该装置，余震减震率可达50％
‑
80％。
35.以上为本发明的一个典型实施例，但本发明的实施不限于此。