CN219638240U - 一种坡面双向自复位和摩擦耗能连梁结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种坡面双向自复位和摩擦耗能连梁结构，包括2个连接钢板、2个盖板、2个丁基橡胶垫片、2个连梁段和多个高强螺栓，2个所述连接钢板分别连接于2个所述连梁段上，2个所述盖板分别位于所述连接钢板所在平面的两侧，所述丁基橡胶垫片位于所述盖板的外侧，所述连接钢板的两侧分别设置有棱台状的凹型坡面，所述凹型坡面的中心开设有竖向螺栓槽孔，所述盖板上对应所述凹型坡面的位置设置有棱台状的凸型坡面，所述凸型坡面的中心开设有第一水平螺栓槽孔，所述丁基橡胶垫片上对应所述第一水平螺栓槽孔的位置开设有第二水平螺栓槽孔。本实用新型旨在解决现有连梁自复位能力较弱和可修复性较差的问题。

Description

一种坡面双向自复位和摩擦耗能连梁结构

技术领域

本实用新型属于及剪力墙连梁施工技术领域，具体涉及一种坡面双向自复位和摩擦耗能连梁结构。

背景技术

传统抗震设计以保护生命安全为首要目标，允许结构发生塑性变形进行耗能，防止结构倒塌，为逃生提供可能。但是，对塑性变形能力大的结构，在震后的残余变形大，损伤难以修复，不利于震后建筑快速恢复功能，甚至造成震区后续经济活动停滞。因此，在保证生命安全的前提下，使建筑结构在震后经修复可快速恢复原有功能，即实现抗震韧性，具有重要意义。

在剪力墙结构和框架-剪力墙结构中，连梁连接两侧墙肢，在小震作用下与剪力墙墙肢协同工作，提供结构足够的抗侧刚度，在中震和大震作用下先于墙肢屈服，形成塑性铰耗散地震能量，有效保护剪力墙墙肢，减小主体结构地震损伤。连梁作为第一道抗震防线，是重要的耗能构件。目前，普通连梁利用材料塑性变形的耗能机制造成的残余变形大，难以修复或更换；张拉预应力筋的自复位连梁的复位和耗能部件分离设置，构造复杂、施工工序多；基于形状记忆合金的自复位连梁造价较高，难以推广。

坡面复位部件，适合与摩擦耗能部件组合成一体化装置，可实现耗能减震和震后自复位，符合韧性抗震理念，且装置构造比较简单，方便施工。不过，目前带坡面复位的摩擦耗能装置未在连梁中获得应用。原因是，连梁的剪跨比小，地震作用下剪切变形、弯曲变形和轴向变形均较大，而现有的单向、扇形摩擦耗能装置中的坡面只能为连接装置两侧结构提供单方向相对变形后的摩擦耗能和复位力，不能满足连梁的受力需求。

实用新型内容

针对现有连梁自复位能力较弱和可修复性较差的问题，设计了一种坡面双向自复位和摩擦耗能连梁结构，实现抗震韧性，使建筑震后快速恢复原有功能。

本实用新型公开了一种坡面双向自复位和摩擦耗能连梁结构，包括2个连接钢板、2个盖板、2个丁基橡胶垫片、2个连梁段和多个高强螺栓，2个所述连接钢板在同一平面上间隔设置，且2个所述连接钢板分别连接于2个所述连梁段上，2个所述盖板分别位于所述连接钢板所在平面的两侧，所述丁基橡胶垫片位于所述盖板的外侧，所述连接钢板的两侧分别设置有棱台状的凹型坡面，所述凹型坡面的中心开设有竖向螺栓槽孔，所述盖板上对应所述凹型坡面的位置设置有棱台状的凸型坡面，所述凸型坡面的中心开设有第一水平螺栓槽孔，所述丁基橡胶垫片上对应所述第一水平螺栓槽孔的位置开设有第二水平螺栓槽孔，所述高强螺栓穿过所述第二水平螺栓槽孔、所述第一水平螺栓槽孔和所述竖向螺栓槽孔以固定所述丁基橡胶垫片、所述盖板和所述连接钢板。

进一步的，所述凸型坡面和所述凹型坡面为四棱台结构。

进一步的，所述高强螺栓的螺帽和螺母下设有碟簧垫片。

相比于现有结构，本实用新型具有以下有益效果：

(1)本申请的坡面双向自复位和摩擦耗能连梁兼具自复位能力和耗能能力，在地震作用时可实现耗能减震，在地震作用后能够恢复变形，实现自复位。在发生地震作用时，分别与左、右连梁段连接的连接钢板产生相对位移，包括剪切、转动和轴向位移，对单个连接螺栓而言可近似分解成水平和竖向相对位移。在相对位移过程中，螺栓与连接钢板、盖板之间产生水平和竖向相对滑移。在水平方向，螺栓沿盖板的水平螺栓槽孔进行水平滑移，同时连接钢板的凹型坡面和凸型坡面沿水平向坡面产生水平滑移，克服螺栓预紧力在坡面上产生的水平向坡面反力和摩擦力，实现耗能；在竖直方向，螺栓沿连接钢板的竖向螺栓槽孔进行竖向滑移，同时连接钢板的凹型坡面和凸型坡面沿竖向坡面产生竖向滑移，克服螺栓预紧力在坡面上产生的竖向坡面反力和摩擦力，实现耗能。在地震作用后，由螺栓的预紧力在棱台状坡面上产生水平和竖向的坡面反力，分别克服两个方向坡面上的摩擦力，带动连接钢板沿盖板坡面滑动、恢复到原来贴合状态，形成自复位机制，达到连梁震后自复位效果。

(2)区别于现有自复位耗能连梁结构，如预应力筋自复位耗能连梁需设置预应力筋拉伸装置，本申请的坡面双向自复位和摩擦耗能连梁结合坡面复位和摩擦耗能形成一体化装置，构造简单，且多数构件预制，施工快捷。连梁连接钢板和盖板采用螺栓连接，在局部受损时方便拆卸修复或更换。

(3)区别于现有摩擦耗能连接装置，本申请的坡面双向自复位和摩擦耗能连梁兼具耗能和复位功能，在地震作用下通过连接装置耗散地震能量，保护主体结构，在震后可实现连梁自复位，减少结构残余变形，实现震后快速恢复建筑功能，符合韧性抗震理念。

(4)区别于现有单向、扇形摩擦耗能连接装置中的坡面只能为连接装置两侧结构提供单方向相对变形后的摩擦耗能和复位力，本申请中所设的棱台状坡面、连接钢板和盖板分别设互相垂直螺栓槽孔的连接方式，可实现水平和竖向的摩擦耗能和自复位，由此组成的连接界面能够满足两侧连梁段之间的剪切、转动和轴向复合相对变形要求。在地震作用下，连梁两侧剪力墙发生侧移和轴向拉压变形，相应的连梁受剪切、转动和轴向复合变形，在两侧连梁段连接界面处的运动轨迹复杂。因此，现有的单向、扇形滑移摩擦耗能部件需对可滑移螺栓的孔道进行专门设计，构造复杂，且难保证连接处的螺栓按理论设计的孔道滑移；单向、扇形坡面复位装置均无法在该处实现复位功能。本申请所设的棱台状坡面配合连接钢板和盖板分别设互相垂直螺栓槽孔的连接方式，使得两侧连梁连接界面处的螺栓可以实现任意比例的水平和竖向滑移，从而能够适应连接界面处的复杂变形要求，设计简单、适应性好。

(5)区别于现有单向坡面摩擦耗能连接装置中螺帽与盖板之间不需要设丁基橡胶垫片，本申请中的螺杆由于能够在连接钢板的竖向槽孔与盖板的水平槽孔内分别滑动，需通过在螺帽与盖板之间设置丁基橡胶垫片。该设计能够大大减小螺帽与盖板间发生水平相对滑移时的摩擦力，从而保证水平和竖向的摩擦力与坡面抗力均发生在棱台状凹凸坡面上，使得复位力与抗力的计算更明确，也避免了摩擦力过大导致复位力不足。

(6)区别于现有标准孔螺栓连接中螺栓处于拉剪复合受力状态，本申请通过开设槽孔使连接受力过程中螺栓可进行滑移，螺栓不受剪力，因此螺栓处于轴向受拉状态，受力简单，螺栓整体受力减小，避免螺栓破坏造成连接整体失效。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请的坡面双向自复位和摩擦耗能连梁。

图2为图1的A-A剖面图。

图3为图1的B-B剖面图。

图4为本申请连接钢板的正视图。

图5为图4的C-C剖面图。

图6为图4的D-D剖面图。

图7为本申请盖板的正视图。

图8为图7的E-E剖面图。

图9为图7的F-F剖面图。

图10为本申请丁基橡胶垫片的正视图。

具体实施方式

本实用新型公开了一种坡面双向自复位和摩擦耗能连梁结构，实现抗震韧性，使建筑震后快速恢复原有功能。

下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参见图1-图10所示，本实用新型提供了一种坡面双向自复位和摩擦耗能连梁结构，包括2个连接钢板1、2个盖板2、2个丁基橡胶垫片6、2个连梁段7和多个高强螺栓5，2个所述连接钢板1在同一平面上间隔设置，且2个所述连接钢板1分别连接于2个所述连梁段7上，2个所述盖板2分别位于所述连接钢板1所在平面的两侧，所述丁基橡胶垫片6位于所述盖板2的外侧，所述连接钢板1的两侧分别设置有棱台状的凹型坡面，所述凹型坡面的中心开设有竖向螺栓槽孔3，所述盖板2上对应所述凹型坡面的位置设置有棱台状的凸型坡面，所述凸型坡面的中心开设有第一水平螺栓槽孔4，所述丁基橡胶垫片6上对应所述第一水平螺栓槽孔4的位置开设有第二水平螺栓槽孔8，所述高强螺栓5穿过所述第二水平螺栓槽孔8、所述第一水平螺栓槽孔4和所述竖向螺栓槽孔3以固定所述丁基橡胶垫片6、所述盖板2和所述连接钢板1。

所述凸型坡面和所述凹型坡面为四棱台结构。

所述高强螺栓5的螺帽和螺母下设有碟簧垫片。

在发生地震作用时，左右连梁段7带动左、右连接钢板1产生相对位移，对单个连接螺栓而言可近似分解成水平和竖向相对位移。此时，连接钢板1的凹型坡面和盖板2的凸型坡面沿坡面产生水平和竖向滑移，在滑移过程中，需克服水平和竖向坡面抗力和摩擦力，结构实现耗能。高强螺栓5沿盖板2的第一水平螺栓槽孔4进行水平滑移，并沿连接钢板1的竖向螺栓槽孔3进行竖向滑移，由于设置丁基橡胶垫片6，其水平滑移为低摩擦相对运动，使螺栓端头和盖板2间的摩擦力减小以避免复位力不足。在地震作用后，高强螺栓5的预紧力和棱台状坡面共同形成水平和竖向的自复位机制。螺栓预紧力和棱台状坡面机制带动连接钢板1沿盖板2坡面滑动，所产生的的坡面复位力克服摩擦力，连接钢板1和盖板2在水平和竖向均恢复到原来贴合状态，达到连梁震后自复位效果。

上述坡面双向自复位和摩擦耗能连梁结构的施工方法，包括：

(1)预制连接钢板1和盖板2，连接钢板1两面设置棱台状凹型坡面，并在相应位置开设竖向螺栓槽孔3，盖板2一面设置棱台状凸型坡面，凸型坡面与连接钢板1上的凹型坡面吻合，并在相应位置开设第一水平螺栓槽孔4。

(2)预制丁基橡胶垫片6，开设第二水平螺栓槽孔8，其槽孔与盖板2的第一水平螺栓槽孔4一致。

(2)连接钢板1连接至左右连梁段7。与钢筋混凝土连梁连接时，连接钢板1为预埋在钢筋混凝土连梁段7外伸出来的钢板，或连接钢板1设置于钢筋混凝土连梁两侧。与钢连梁连接时，连接钢板1为钢连梁段7的腹板，或另通过焊接或螺栓连接将连接钢板1连接于钢连梁。

(3)装配盖板2，将盖板2覆盖于连接钢板1，盖板2的凸型坡面紧贴连接钢板1的凹型坡面，丁基橡胶垫片6安装于盖板2和高强螺栓5垫片间，螺栓孔道全部对齐后安装高强螺栓5。

(4)最后对高强螺栓5施加预紧力，完成施工。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (3)

1.一种坡面双向自复位和摩擦耗能连梁结构，其特征在于，包括2个连接钢板、2个盖板、2个丁基橡胶垫片、2个连梁段和多个高强螺栓，2个所述连接钢板在同一平面上间隔设置，且2个所述连接钢板分别连接于2个所述连梁段上，2个所述盖板分别位于所述连接钢板所在平面的两侧，所述丁基橡胶垫片位于所述盖板的外侧，所述连接钢板的两侧分别设置有棱台状的凹型坡面，所述凹型坡面的中心开设有竖向螺栓槽孔，所述盖板上对应所述凹型坡面的位置设置有棱台状的凸型坡面，所述凸型坡面的中心开设有第一水平螺栓槽孔，所述丁基橡胶垫片上对应所述第一水平螺栓槽孔的位置开设有第二水平螺栓槽孔，所述高强螺栓穿过所述第二水平螺栓槽孔、所述第一水平螺栓槽孔和所述竖向螺栓槽孔以固定所述丁基橡胶垫片、所述盖板和所述连接钢板。

2.根据权利要求1所述的一种坡面双向自复位和摩擦耗能连梁结构，其特征在于，所述凸型坡面和所述凹型坡面为四棱台结构。

3.根据权利要求1所述的一种坡面双向自复位和摩擦耗能连梁结构，其特征在于，所述高强螺栓的螺帽和螺母下设有碟簧垫片。