一種裝配式框架梁柱幹連接扇形粘彈性阻尼器的製作方法

2023-06-08 05:08:11

本發明屬於工程結構領域，涉及梁柱節點連接、限位和減震的建築構件，具體涉及一種裝配式框架梁柱幹連接扇形粘彈性阻尼器。

背景技術：

在地震作用和風荷載作用下，框架結構必須具有較好的耗能能力和變形能力。傳統的框架結構依靠結構自身構件消耗能量和提供變形，其能力有限。合理有效的抗震途徑是對結構安裝減震裝置，由減震裝置與結構共同承受地震作用，即共同儲存和耗散地震能量，以減輕和調整結構的地震反應。設置阻尼器消耗能量、減輕災害是經濟、可行的一種結構控制方法。

現有的粘彈性阻尼器一般是板式或筒式，通常布置在框架梁下面或框架梁柱對角線上，並採用剛性支撐連接阻尼器和建築結構。支撐為拉壓構件，斷面粗大，其布置在牆內易引起牆體開裂，布置在室內會佔用較大的空間，而將其布置在室外，會因為溫度變化的原因而導致粘彈性阻尼器的性能在較大範圍內產生波動。

現有的扇形阻尼器為鉛粘彈性阻尼器，布置在框架梁柱節點轉角，其依靠梁柱轉角變形耗能，而梁柱相對轉角變形值較小；現有的扇形阻尼器如採用粘彈性阻尼器，耗能則十分有限。另外，現有的鉛粘彈性扇形阻尼器如用於裝配框架結構，還不具備定位功能，其在安裝階段就會發生變形，從而降低了耗能能力。再者現有的鉛粘彈性扇形阻尼器也不具備承受梁剪力的能力和承受梁柱間可能產生的拉力的能力；其也不具備支撐能力，無法適用裝配式框架梁柱幹連接。

技術實現要素：

針對上述現有技術存在的問題，本發明提供一種裝配式框架梁柱幹連接扇形粘彈性阻尼器，該阻尼器中不設置有鉛芯，其阻尼效果好，耗能效果顯著，另外，其在使用過程中能承受梁剪力能力好，其還能承受梁柱間產生的拉力，並具有支撐能力，尤其適用於梁柱的幹連接。

為了實現上述目的，本發明提供一種裝配式框架梁柱幹連接扇形粘彈性阻尼器，包括複合耗能支撐體、梁連接板、柱連接板和限位定位裝置，所述梁連接板下端和柱連接板左端分別具有正置的U形凹槽部一和倒置的U形凹槽部二，U形凹槽部二的左側壁咬合地設置在U形凹槽部一的槽口中，U形凹槽部一和U形凹槽部二之間的配合使梁連接板和柱連接板之間具有80-100度的轉動範圍；所述柱連接板的左端設置有上下貫通的第一通孔；所述複合耗能支撐體設置在梁連接板和柱連接板之間，複合耗能支撐體靠近梁連接板和柱連接板交點的位置具有扇形缺口，複合耗能支撐體包括由前到後依次疊合設置的奇數層扇形的剛性板以及緊固地設置在相鄰剛性板之間的若干彈性板組成；位於前後方向的最外側的兩塊剛性板的左端面均垂直地與梁連接板的右側面固定連接，且兩塊剛性板下端面均弧形地向靠近柱連接板的方向延伸且與柱連接板上側面之間留有第一緩衝間隙；位於前後方向中心的一塊剛性板的下端面垂直地與柱連接板的上側面固定連接，且其左端面弧形地向靠近梁連接板的方向延伸且與梁連接板右側面之間留有第二緩衝間隙；所述彈性板採用硫化的方式與相鄰的剛性板緊固連接；複合耗能支撐體中除與前後方向的最外側的兩塊剛性板相鄰的兩塊剛性板之外的各板均設置有第一缺口和第二缺口，其中第一缺口和第二缺口均在梁連接板和柱連接板夾角的角平分線上，且第一缺口靠近第一通孔地設置，與前後方向的最外側的兩塊剛性板相鄰的兩塊剛性板在對應第一缺口和第二缺口的位置分別設置有第二通孔和第三通孔；所述限位定位裝置包括兩塊限位銷和兩塊限位耳板，兩個限位銷分別垂直地固定連接在位於前後方向的最外側的兩塊剛性板下部的前側面和後側面上，兩個限位耳板分別與兩個限位銷相對應地固定連接在柱連接板的上部；所述限位耳板通過設置在其縱向上的限位長圓孔套裝在所述限位銷的外部。

在該技術方案中，梁連接板與柱連接鋼板之間正常狀態下呈90度，通過U形凹槽部一和U形凹槽部二的配合，起到阻尼作用時，梁柱連接鋼板之間可提供一定範圍的轉動角度，也可提供一定的抗拉承載力，另外，在裝配式框架幹連接時，梁所承受的剪力可以通過U形凹槽部一和U形凹槽部二的配合直接傳遞給柱連接鋼板，從而能在梁柱幹連接時為梁提供穩定的支撐力。複合耗能支撐體中剛性板和彈性板彼此交替疊合地設置，且都有用於阻尼作用時變形所需要的緩衝間隙，當梁連接板和柱連接板之間發生相對變形時，會通過作用於梁連接板和柱連接板而將剪力作用於複合耗能支撐體，複合耗能支撐體中相鄰剛性板交替地與梁連接板和柱連接板之間具有第一緩衝間隙和第二緩衝間隙，這樣，當剛性板的非固定端向梁連接板或柱連接板方向靠近時，彈性板必然會阻止剛性板的相對位移，從而來起到耗能作用，同時，U形的凹槽部一和U形的凹槽二在梁連接板和柱連接板發生變形時具有最大限位功能，也可以起到耗能的作用；複合耗能支撐體在梁連接板和柱連接板交點一側設置有扇形缺口，當受到柔性拉杆或鋼絲繩拉力作用時，與前後方向的最外側的兩塊剛性板相鄰的兩塊剛性板可以沿扇形徑嚮往復運動，帶動與之相連的彈性單元發生徑向變形，徑向變形能力可以達到彈性體最大變形值，徑向變形耗能能力顯著，該阻尼器可以在不設置鉛芯的情況下保證良好的耗能能力。限位銷和限位耳板的設置可以保證複合耗能支撐體中的最外兩塊剛性板不會發生垂直於複合耗能支撐體方向的面外變形和最外兩塊剛性板不會發生徑向移動，同時把複合耗能支撐體切向移動限制在設定範圍內，從而保證複合耗能支撐體在具有較好耗能能力時同時具有良好的安全性能。

進一步，為了能夠使支撐構件尺寸較小，以使其布置在牆體內不會引起牆體開裂，布置在室內佔用空間也較小，還包括拉伸裝置，拉伸裝置由鋼絲繩或柔性拉杆和鋼絲繩組成；鋼絲繩穿過框架柱預留孔後通過第一通孔同時與前後方向的最外側的兩塊剛性板相鄰的兩塊剛性板上的第二通孔連接，以提供阻尼器沿徑向且朝向梁連接板和柱連接板的拉力,鋼絲繩或柔性拉杆與前後方向的最外側的兩塊剛性板相鄰的兩塊剛性板上的第三通孔連接,以提供阻尼器沿徑向且遠離梁連接板和柱連接板的拉力。因拉杆、拉繩直徑較小，所以外置套管後可直接安裝於牆體內，不佔用室內空間，正常工作時也不會因為阻尼器工作導致牆體破壞。鋼絲繩可以保證柱連接板與前後方向的最外側的兩塊剛性板相鄰的兩塊剛性板具有良好的連接強度，以在阻尼器發生變形時通過鋼絲繩與框架柱中預留孔洞壁間摩擦起到耗能作用。

作為一種優選，所述梁剛性板和彈性板的數量共為9層，其中第1層和第9層的剛性板的左端面均垂直地與梁連接板的右側面固定連接，第1層和第9層的剛性板下部均設置有位於限位長圓孔中的限位銷，第5層的剛性板的下端面垂直地與柱連接板的上側面固定連接，複合耗能支撐體中除第5層的剛性板外的各板的下端面與柱連接板上側面之間留有第一緩衝間隙，複合耗能支撐體中除第1層、第9層的剛性板外的各板的左端面與梁連接板右側面之間留有第二緩衝間隙，第1層、第5層和第9層剛性板以及第2層、第4層、第6層和第8層彈性板上均設置有第一缺口和第二缺口，第3層和第7層的剛性板上均設置有第二通孔和第三通孔。

進一步，所述定位限位裝置還包括兩個定位塊，所述定位塊由兩個半月牙形塊體組成，其形狀和尺寸與所述限位長圓孔相適配，定位塊中部設置有與所述限位銷的外徑相適配的第四通孔，所述定位塊嵌設在所述限位長圓孔中且套裝在所述限位銷的外部，定位塊在第四通孔的兩側均設置有螺紋孔一，第1層和第9層剛性板均在對應螺紋孔一的位置設置有螺紋孔二，兩塊定位塊分別通過穿過所述螺紋孔一的且與螺紋孔二相匹配的螺栓連接在第3層和第9層剛性板上的螺紋孔二中。定位塊的設置不僅可以限制位於前後方向的最外側的兩塊剛性板剪切方向的變形在設定的範圍內，也可限制位於前後方向的最外側的兩塊剛性板徑向變形在設定的範圍內，從而可以在阻尼器在生產、運輸、安裝過程中，限制彈性板和剛性板之間發生相對位移以免產生初應變，同時在與梁和柱尚未完全連接前具有支撐能力且彈性板可以不承受力量；定位塊通過螺栓連接於第層和第層剛性板上，可以使阻尼器在生產、運輸、安裝過程中整體更穩定。

進一步，螺紋孔一比螺紋孔二直徑大一個等級。這樣，可以採用與螺紋孔一相匹配的普通螺栓作為起拔螺栓頂推定位塊脫離長圓孔，以可以在阻尼器安裝就位後，通過普通螺栓可以將定位塊起拔出，以使阻尼器能迅速進入工作狀態。

進一步，為了限制複合耗能支撐體往復運動在限定的範圍內，所述定位限位裝置還包括第一限位塊、第二限位塊、第一限位條和第二限位條，所述第一限位塊、第二限位塊固定連接在梁連接板右側面上，且靠近第5層的剛性板的上方和下方地設置，以對第5層的剛性板進行徑向定位；第一限位條、第二限位條固定連接在柱連接板的上側面上，且分別位於第5層剛性板的左右兩側並與第5層剛性板的左右兩端之間留有緩衝區域。第一限位塊、第二限位塊、第一限位條和第二限位條共同限制阻尼器徑嚮往復變形在設定的範圍。第一、二限位塊的設置，可以限制位於前後方向中心的一塊剛性板的左端面的徑向變形在設定的範圍內，第一、二限位塊和第一、二限位條的設置可以限制與前後方向的最外側的兩塊剛性板相鄰的兩塊剛性板的徑嚮往復運動在設定的範圍內，從而能保證較好的耗能效果的同時確保結構安全。

進一步，為了方便與梁和柱的固定連接，所述梁連接板和柱連接板的邊緣設置有多個螺栓孔。

作為一種優選，第一缺口和第二缺口為U形。

進一步，為了提高耗能效果，剛性板和彈性板均為與複合耗能支撐體同心的扇形。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖；

圖2是圖1的立體圖；

圖3是圖1的右視圖；

圖4是本發明中柱連接板與梁連接板及限位定位裝置的裝配圖；

圖5是本發明中定位塊的結構示意圖；

圖6是本發明中第1層或第9層的剛性板的結構示意圖；

圖7是本發明中彈性板的結構示意圖；

圖8是本發明中第3層或第7層剛性板的結構示意圖；

圖9是本發明中第5層剛性板的結構示意圖；

圖10是本發明的一種裝配圖；

圖11是本發明的一種裝配圖；

圖12是本發明的一種裝配圖；

圖13是本發明的一種裝配圖。

圖中：1、複合耗能支撐體，2、鋼絲繩或柔性杆件，3、梁連接板，4、柱連接板，5、U形的凹槽部一，6、U形的凹槽部二，7、第一通孔，8、剛性板，9、彈性板，10、第一緩衝間隙，11、扇形缺口，12、第一缺口，13、第二缺口，14、第二通孔，15、第三通孔，16、限位銷，17、限位耳板，18、第一限位塊，19、限位長圓孔，20、定位塊，21、第四通孔，22、螺紋孔一，23、第一限位條，24、第二限位條，25、第二限位塊，26、螺栓孔，27、鋼絲繩,28、螺紋孔二，29、梁，30、柱，31、第二緩衝間隙。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步說明。

如圖1至圖9所示，本發明提供一種裝配式框架梁柱幹連接扇形粘彈性阻尼器，包括複合耗能支撐體1、梁連接板3、柱連接板4和限位定位裝置，所述梁連接板3下端和柱連接板4左端分別具有正置的U形凹槽部一5和倒置的U形凹槽部二6，U形凹槽部二6的左側壁咬合地設置在U形凹槽部一5的槽口中，U形凹槽部一5和U形凹槽部二6之間的配合使梁連接板3和柱連接板4之間具有80-100度的轉動範圍，即梁連接板3與柱連接板4通過U形凹槽部一5和U形凹槽部二6轉動配合過程中能達到的最大夾角為100度，梁連接板3與柱連接板4通過U形凹槽部一5和U形凹槽部二6轉動配合過程中能達到的最小夾角為80度，梁連接板3與柱連接板4之間的夾角能在80度到100度這個範圍內變化，當梁連接板3與柱連接板4達到最大或最小夾角位置時，U形凹槽部一5的左側壁的右側面均會對U形凹槽部二6的左側壁的左側面形成限位，同時，U形凹槽部二6的右側壁的左側面均會對U形凹槽部一5的右側壁的右側面進行限位；所述柱連接板4的左端設置有上下貫通的第一通孔7；所述複合耗能支撐體1設置在梁連接板3和柱連接板4之間，複合耗能支撐體1靠近梁連接板3和柱連接板4交點的位置具有扇形缺口11，複合耗能支撐體1包括由前到後依次疊合設置的奇數層扇形的剛性板8以及緊固地設置在相鄰剛性板8之間的若干彈性板9組成；位於前後方向的最外側的兩塊剛性板8的左端面均垂直地與梁連接板3的右側面固定連接，且兩塊剛性板8下端面均弧形地向靠近柱連接板4的方向延伸且與柱連接板4上側面之間留有第一緩衝間隙10；位於前後方向中心的一塊剛性板8的下端面垂直地與柱連接板4的上側面固定連接，且其左端面弧形地向靠近梁連接板3的方向延伸且與梁連接板3右側面之間留有第二緩衝間隙31；所述彈性板9採用硫化的方式與相鄰的剛性板8緊固連接；複合耗能支撐體1中除與前後方向的最外側的兩塊剛性板8相鄰的兩塊剛性板8之外的各板均設置有第一缺口12和第二缺口13，其中第一缺口12和第二缺口13均在梁連接板3和柱連接板4夾角的角平分線上，且第一缺口12靠近第一通孔7地設置，與前後方向的最外側的兩塊剛性板8相鄰的兩塊剛性板8在對應第一缺口12和第二缺口13的位置分別設置有第二通孔14和第三通孔15；所述限位定位裝置包括兩塊限位銷16和兩塊限位耳板17，兩個限位銷16分別垂直地固定連接在位於前後方向的最外側的兩塊剛性板8下部的前側面和後側面上，兩個限位耳板17分別與兩個限位銷16相對應地固定連接在柱連接板4的上部；所述限位耳板17通過設置在其縱向上的限位長圓孔19套裝在所述限位銷16的外部。梁連接板3與柱連接鋼板4之間正常狀態下呈90度，通過U形凹槽部一5和U形凹槽部二6的配合，起到阻尼作用時，梁、柱連接鋼板之間可提供一定範圍的轉動角度，也可提供一定的抗拉承載力，另外，在幹連接時，梁29所承受的剪力可以通過U形凹槽部一5和U形凹槽部二6的配合直接傳遞給柱連接鋼板4，從而能在幹連接時為梁29提供穩定的支撐力。複合耗能支撐體1中剛性板8和彈性板9彼此交替疊合地設置，且都有用於阻尼作用時變形所需要的緩衝間隙，複合耗能支撐體中剛性板和彈性板彼此交替疊合地設置，且都有用於阻尼作用時變形所需要的緩衝間隙，當梁連接板3和柱連接板4之間發生相對變形時，會通過作用於梁連接板3和柱連接板4而將剪力作用於複合耗能支撐體1，複合耗能支撐體1中相鄰剛性板8交替地與梁連接板3和柱連接板4之間具有第一緩衝間隙10和第二緩衝間隙，這樣，當剛性板的非固定端向梁連接板3或柱連接板4方向靠近時，彈性板9必然會阻止剛性板8的相對位移，從而來起到耗能作用，同時，U形的凹槽部一5和U形的凹槽二6在梁連接板和柱連接板發生變形時具有最大限位功能，也可以起到耗能的作用；複合耗能支撐體1在梁連接板3和柱連接板4交點一側設置有扇形缺口11，當受到柔性拉杆或鋼絲繩2拉力作用時，與前後方向的最外側的兩塊剛性板8相鄰的兩塊剛性板8可以沿扇形徑嚮往復運動，帶動與之相連的彈性單元9發生徑向變形，徑向變形能力可以達到彈性體最大變形值，徑向變形耗能能力顯著，該阻尼器可以在不設置鉛芯的情況下保證良好的耗能能力。限位銷16和限位耳板17的設置可以保證複合耗能支撐體1中的最外兩塊剛性板8不會發生垂直於複合耗能支撐體1方向的面外變形和最外兩塊剛性板8不會發生徑向移動，同時把複合耗能支撐體1切向移動限制在設定範圍內，從而保證複合耗能支撐體在具有較好耗能能力時同時具有良好的安全性能。

其中彈性板9可以選用橡膠製成，當然也可以選擇其他阻尼效果較好的粘彈性材料。剛性板8採用高硬度的鋼板製成。

為了能夠使支撐構件尺寸較小，以使其布置在牆體內不會引起牆體開裂，布置在室內佔用空間也較小，還包括拉伸裝置，拉伸裝置由鋼絲繩或柔性拉杆2和鋼絲繩27組成；鋼絲繩27穿過框架柱30預留孔後通過第一通孔7同時與前後方向的最外側的兩塊剛性板8相鄰的兩塊剛性板8上的第二通孔14連接，以提供阻尼器沿徑向且朝向梁連接板3和柱連接板4的拉力,鋼絲繩或柔性拉杆2與前後方向的最外側的兩塊剛性板8相鄰的兩塊剛性板8上的第三通孔15連接,以提供阻尼器沿徑向且遠離梁連接板3和柱連接板4的拉力。因拉杆、拉繩直徑較小，所以外置套管後可直接安裝於牆體內，不佔用室內空間，正常工作時也不會因為阻尼器工作導致牆體破壞。鋼絲繩27可以保證柱連接板4與前後方向的最外側的兩塊剛性板8相鄰的兩塊剛性板8具有良好的連接強度，以在阻尼器發生變形時鋼絲繩27與框架柱30中預留孔洞壁間摩擦起到耗能作用。

作為一種優選方案，同時，為了使整體的耗能效果最佳，也能使整體的尺寸較小，所述梁剛性板8和彈性板9的數量共為9層，其中第1層和第9層的剛性板8的左端面均垂直地與梁連接板3的右側面固定連接，第1層和第9層的剛性板8下部均設置有位於限位長圓孔19中的限位銷16，第5層的剛性板8的下端面垂直地與柱連接板4的上側面固定連接，複合耗能支撐體1中除第5層的剛性板8外的各板的下端面與柱連接板4上側面之間留有第一緩衝間隙10，複合耗能支撐體1中除第1層、第9層的剛性板8外的各板的左端面與梁連接板3右側面之間留有第二緩衝間隙31，第1層、第5層和第9層剛性板8以及第2層、第4層、第6層和第8層彈性板8上均設置有第一缺口12和第二缺口13，第3層和第7層的剛性板8上均設置有第二通孔14和第三通孔15。

所述定位限位裝置還包括兩個定位塊20，所述定位塊20由兩個半月牙形塊體組成，其形狀和尺寸與所述限位長圓孔19相適配，定位塊20中部設置有與所述限位銷16的外徑相適配的第四通孔21，所述定位塊20嵌設在所述限位長圓孔19中且套裝在所述限位銷16的外部，定位塊20在第四通孔21的兩側均設置有螺紋孔一22，第1層和第9層剛性板8均在對應螺紋孔一22的位置設置有螺紋孔二28，兩塊定位塊20分別通過穿過所述螺紋孔一22的且與螺紋孔二28相匹配的螺栓連接在第3層和第9層剛性板8上的螺紋孔二28中。定位塊20的設置不僅可以限制位於前後方向的最外側的兩塊剛性板8剪切方向的變形在設定的範圍內，也可限制位於前後方向的最外側的兩塊剛性板8徑向變形在設定的範圍內，從而可以在阻尼器在生產、運輸、安裝過程中，限制彈性板9和剛性板8之間發生相對位移以免產生初應變，同時在與梁29和柱30尚未完全連接前具有支撐能力且彈性板可以不承受力量；定位塊20通過螺栓連接於第3層和第7層剛性板8上，可以使阻尼器在生產、運輸、安裝過程中整體更穩定。

螺紋孔一22比螺紋孔二28直徑大一個等級。這樣，可以採用與螺紋孔一22相匹配的普通螺栓作為起拔螺栓頂推定位塊20脫離長圓孔19，以可以在阻尼器安裝就位後，通過普通螺栓可以將定位塊20起拔出，以使阻尼器能迅速進入工作狀態。

為了限制複合耗能支撐體1往復運動在限定的範圍內，所述定位限位裝置還包括第一限位塊18、第二限位塊25、第一限位條23和第二限位條24，所述第一限位塊18、第二限位塊25固定連接在梁連接板3右側面上，且靠近第5層的剛性板8的上方和下方地設置，以對第5層的剛性板8進行徑向定位；第一限位條23、第二限位條24固定連接在柱連接板4的上側面上，且分別位於第5層剛性板8的左右兩側並與第5層剛性板8的左右兩端之間留有緩衝區域。第一限位塊18、第二限位塊25、第一限位條23和第二限位條24共同限制阻尼器徑嚮往復變形在設定的範圍。

為了方便與梁29和柱30的固定連接，所述梁連接板3和柱連接板4的邊緣設置有多個螺栓孔26。

作為一種優選，第一缺口12和第二缺口13為U形。

為了提高耗能效果，剛性板8和彈性板9均為與複合耗能支撐體1同心的扇形。

本發明還可以適用於一體澆築成型的框架梁柱結構使用。

使用時，將該阻尼器安裝在梁29與柱30的連接點的夾角處，並使梁連接板3與梁29固定連接，使柱連接板4與柱30固定連接，使鋼絲繩或柔性杆件2遠離該阻尼器的一端斜向延伸，或者通過其他拉力件連接第3和7層剛性板8上的第三通孔15並向遠離該阻尼器的一端斜向延伸，使其固定以保持施加在該阻尼器上的斜向拉力。圖10是本發明所述的梁柱節點幹連接扇形粘彈性阻尼器安裝在框架結構的梁29與柱30右下夾角內時的結構示意圖，圖11是本發明所述的梁柱節點幹連接扇形粘彈性阻尼器安裝在框架結構的梁29與柱30左下夾角及右下夾角內時的結構示意圖，圖12是是本發明所述的梁柱節點幹連接扇形粘彈性阻尼器安裝在框架結構的梁29與柱30右上夾角內和右下夾角內時的結構示意圖，圖13是本發明所述的梁柱節點幹連接扇形粘彈性阻尼器安裝在框架結構的梁29與柱30左上夾角內、左下夾角內、右上夾角內和右下夾角內時的結構示意圖。