一种装配内叠式自复位耗能支撑制造技术

本发明专利技术一种装配内叠式自复位耗能支撑，包括外管、一字型杆和导向杆，导向杆的中部设有中空凹槽，一字型杆插入导向杆的中空凹槽中，一字型杆与导向杆通过高强螺栓固定连接，一字型杆与导向杆之间设有摩擦板。导向杆上相邻的挡块之间套设有第一弹簧、第二弹簧、第三弹簧和第四弹簧，外管套设在导向杆外，外管的两端固定设有外管右侧端板和外管左侧端板，一字型杆的左端穿出外管左侧端板，所述导向杆的右端穿出外管右侧端板。该发明专利技术主要受力与传力部分为一个整体，避免因焊接导致的钢材金相组织和机械性能发生变化及焊接残余应力，受力性能更加稳定，主要复位装置与摩擦装置明确，结构整体构造简单，加工与安装方便。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及自复位耗能支撑
，具体涉及一种装配内叠式自复位耗能支撑。
技术介绍
我国是一个地震多发国家，地震的发生造成建筑物的损坏甚至倒塌，带来大量的人员伤亡与经济损失。我国现行抗震设计规范采用延性设计思想，通过结构构件的弹塑性变形消耗地震能量，在提高结构抗震能力的同时降低建造费用。但在震后，构件的残余变形会影响结构的正常使用，同时带来高额的修复费用，甚至只能将结构推倒重建。为解决该问题，研究人员提出在结构上附加耗能支撑体系，地震发生时支撑发挥耗能作用，耗散地震能量，保护主要构件，并减小结构相对层间位移角。附加耗能支撑的结构抗震能力得到提高，但残余变形角仍旧是一个问题，因此研究人员在耗能支撑的基础上提出自复位耗能支撑，这种支撑在耗能的同时可以减少甚至消除结构的残余变形，降低结构修复所需时间及费用。支撑按照工作方式及结构特点可分为：普通支撑、防屈曲支撑及自复位耗能支撑。普通支撑利用低屈服点钢的屈服来耗能，防屈曲支撑相对普通支撑性能更优，消除了普通支撑拉压性能不对称的问题，自复位支撑将耗能系统与自复位系统相结合，具有优良的耗能能力与自复位能力，自复位系统主要由预应力钢筋或具有复位能力的新型智能材料组成。从工作性能上来看，以上几种支撑有如下特点：普通支撑长细比较大，受压时容易屈曲，导致其拉压往复性能差，滞回曲线不对称、不饱满，在受压屈曲后耗能能力大幅下降，难以有效消耗地震传入能量，同时，大震作用下，支撑受到往复荷载作用，构件本身及连接系统容易出现破坏，使得普通支撑工作可靠性很低；防屈曲支撑在普通支撑基础上增加约束机制，约束内管耗能段，保证支撑的拉压性能等向、滞回曲线饱满，有很强的耗能能力，但这种支撑体系最大的问题在于地震作用下发生屈服，震后存在较大残余变形，使得加固修复难度增大，甚至存在难以修复的状况，造成严重的经济损失；自复位支撑具有复位功能，在其正常工作阶段可以自发复位，这一特性可以减少甚至消除结构的残余变形，其复位系统通常采用形状记忆合金或预应力钢筋。形状记忆合金的弹性良好，具有自复位能力，可实现支撑的自复位，但是形状记忆合金性能受温度影响，使得该支撑在实际应用中的可行性大大降低；预应力钢筋的弹性变形小，限制该支撑系统的应用。从结构构成上来看：普通支撑与防屈曲支撑结构形式简单，拼装部位通常采用焊接实现，会有残余变形与残余应力；采用形状记忆合金或预应力筋的自复位支撑结构通常设有内管与外管，内外管之间布置复位装置与摩擦装置，同时需要合理布置复位系统，因此自复位支撑构造复杂，连接部位主要通过焊接实现，容易造成残余变形与残余应力。因此，需要提供一种装配内叠式自复位耗能支撑，采用预压弹簧作为一种复位材料，同时结合摩擦板耗能，复位系统与耗能系统的协同工作使得该体系的滞回曲线饱满，残余变形为零，具有优良的复位性能与耗能性能，另一方面为解决其他自复位支撑构造复杂且需要焊接的问题，提出装配内叠式自复位耗能支撑。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种装配内叠式自复位耗能支撑，解决现有普通支撑的拉压不对称、滞回曲线不饱满，防屈曲支撑地震作用下有残余变形，形状记忆合金性能受温度影响的缺点，提出装配内叠式自复位耗能支撑，构件种类少，结构形式简单，加工方便，易于批量化生产，流水线加工。同时可以通过调节弹簧规格来改变系统刚度，通过改变耗能系统参数可以改变系统的耗能性，具有很好的可调节性，可广泛应用。为解决上述技术问题，本专利技术采用下述技术方案：一种装配内叠式自复位耗能支撑，包括外管、一字型杆和导向杆，所述导向杆的中部设有中空凹槽，所述导向杆的外表面从左到右依次设有导向杆第一挡块、导向杆第二挡块、导向杆第三挡块、导向杆第四挡块和导向杆第五挡块，相邻的挡块之间设有螺栓孔，所述一字型杆的前侧边和后侧边均从左到右依次设有一字型杆第一挡块、一字型杆第二挡块、一字型杆第三挡块、一字型杆第四挡块和一字型杆第五挡块，所述一字型杆的中部设有螺栓通槽，所述一字型杆插入导向杆的中空凹槽中，所述一字型杆的螺栓通槽与导向杆的螺栓孔通过第一高强螺栓、第二高强螺栓、第三高强螺栓和第四高强螺栓固定连接，所述一字型杆的上表面与导向杆之间设有上摩擦板，所述一字型杆的下表面与导向杆之间设有下摩擦板。所述导向杆上相邻的挡块之间从左到右依次套设有第一弹簧、第二弹簧、第三弹簧和第四弹簧，所述第一弹簧的两端设有第一弹簧左侧挡板和第一弹簧右侧挡板，所述第二弹簧的两端设有第二弹簧左侧挡板和第二弹簧右侧挡板，所述第三弹簧的两端设有第三弹簧左侧挡板和第三弹簧右侧挡板，所述第四弹簧的两端设有第四弹簧左侧挡板和第四弹簧右侧挡板，所述第一弹簧左侧挡板和第一弹簧右侧挡板的外侧分别设有第一弹簧左侧附加挡板和第一号弹簧右侧附加挡板，所述第二弹簧左侧挡板和第二弹簧右侧挡板的外侧分别设有第二弹簧左侧附加挡板和第二弹簧右侧附加挡板，所述第三弹簧左侧挡板和第三弹簧右侧挡板的外侧分别设有第三弹簧左侧附加挡板和第三弹簧右侧附加挡板，所述第四弹簧左侧挡板和第四弹簧右侧挡板的外侧分别设有第四弹簧左侧附加挡板和第四弹簧右侧附加挡板。所述外管套设在导向杆外，所述外管的两端固定设有外管右侧端板和外管左侧端板，所述一字型杆的左端穿出外管左侧端板，所述导向杆的右端穿出外管右侧端板。优选地，所述第一弹簧、第二弹簧、第三弹簧和第四弹簧的外径均小于外管的内径。所述第一弹簧、第二弹簧、第三弹簧和第四弹簧的内径大于导向杆与一字型杆的外尺寸。第一弹簧、第二弹簧、第三弹簧和第四弹簧可以在导向杆上相对滑动。优选地，所述第一弹簧左侧挡板、第一弹簧右侧挡板、第二弹簧左侧挡板、第二弹簧右侧挡板、第三弹簧左侧挡板、第三弹簧右侧挡板、第四弹簧左侧挡板和第四弹簧右侧挡板为中间开圆形孔的圆形挡板，且外径均小于外管的内径，中间圆形孔的直径大于导向杆与一字型杆的挡块的外尺寸，减少组装的难度，同时各弹簧挡板可以在导向杆上发生相对滑动。弹簧挡板用来连接弹簧，挤压弹簧并传递导向杆与一字型杆之间的力。优选地，所述第一弹簧左侧附加挡板、第一号弹簧右侧附加挡板、第二弹簧左侧附加挡板、第二弹簧右侧附加挡板、第三弹簧左侧附加挡板、第三弹簧右侧附加挡板、第四弹簧左侧附加挡板和第四弹簧右侧附加挡板为中间开矩形孔的圆形挡板，且外径均小于外管的内径，中间矩形孔的尺寸大于导向杆与一字型杆的外尺寸，小于导向杆与一字型杆的挡块的外尺寸。弹簧附加挡板由两个形状相同的半圆形挡板通过高强度螺栓拼装而成，弹簧附加挡板保证弹簧挡板在受到一字型杆挡块与导向杆挡块推动的情况下可以自由滑动。优选地，所述外管、外管右侧端板和外管左侧端板的材质为普通碳素结构Q235钢。所述第一弹簧、第二弹簧、第三弹簧和第四弹簧的材质为60CrMnA。所述一字型杆、导向杆、第一弹簧左侧挡板、第一弹簧右侧挡板、第二弹簧左侧挡板、第二弹簧右侧挡板、第三弹簧左侧挡板、第三弹簧右侧挡板、第四弹簧左侧挡板、第四弹簧右侧挡板、第一弹簧左侧挡板、第一弹簧右侧挡板、第二弹簧左侧挡板、第二弹簧右侧挡板、第三弹簧左侧挡板、第三弹簧右侧挡板、第四弹簧左侧挡板和第四弹簧右侧挡板的材质为低合金高强度结构Q345钢。所述第一高强螺栓、第二高强螺栓、第三高强螺栓和第四高强螺栓的材质为20MnTiB，强度为10.9级。本专利技术的有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种装配内叠式自复位耗能支撑，其特征在于：包括外管(3)、一字型杆(1)和导向杆(2)，所述导向杆(2)的中部设有中空凹槽，所述导向杆(2)的外表面从左到右依次设有导向杆第一挡块(28)、导向杆第二挡块(29)、导向杆第三挡块(30)、导向杆第四挡块(31)和导向杆第五挡块(32)，相邻的挡块之间设有螺栓孔，所述一字型杆(1)的前侧边和后侧边均从左到右依次设有一字型杆第一挡块(33)、一字型杆第二挡块(34)、一字型杆第三挡块(35)、一字型杆第四挡块(36)和一字型杆第五挡块(37)，所述一字型杆(1)的中部设有螺栓通槽，所述一字型杆(1)插入导向杆(2)的中空凹槽中，所述一字型杆(1)的螺栓通槽与导向杆(2)的螺栓孔通过第一高强螺栓(22)、第二高强螺栓(23)、第三高强螺栓(24)和第四高强螺栓(25)固定连接，所述一字型杆(1)的上表面与导向杆(2)之间设有上摩擦板(26)，所述一字型杆(1)的下表面与导向杆(2)之间设有下摩擦板(27)；所述导向杆(2)上相邻的挡块之间从左到右依次套设有第一弹簧(38)、第二弹簧(39)、第三弹簧(40)和第四弹簧(41)，所述第一弹簧(38)的两端设有第一弹簧左侧挡板(6)和第一弹簧右侧挡板(7)，所述第二弹簧(39)的两端设有第二弹簧左侧挡板(8)和第二弹簧右侧挡板(9)，所述第三弹簧(40)的两端设有第三弹簧左侧挡板(10)和第三弹簧右侧挡板(11)，所述第四弹簧(41)的两端设有第四弹簧左侧挡板(12)和第四弹簧右侧挡板(13)，所述第一弹簧左侧挡板(6)和第一弹簧右侧挡板(7)的外侧分别设有第一弹簧左侧附加挡板(14)和第一号弹簧右侧附加挡板(15)，所述第二弹簧左侧挡板(8)和第二弹簧右侧挡板(9)的外侧分别设有第二弹簧左侧附加挡板(16)和第二弹簧右侧附加挡板(17)，所述第三弹簧左侧挡板(10)和第三弹簧右侧挡板(11)的外侧分别设有第三弹簧左侧附加挡板(18)和第三弹簧右侧附加挡板(19)，所述第四弹簧左侧挡板(12)和第四弹簧右侧挡板(13)的外侧分别设有第四弹簧左侧附加挡板(20)和第四弹簧右侧附加挡板(21)；所述外管(3)套设在导向杆(2)外，所述外管(3)的两端固定设有外管右侧端板(4)和外管左侧端板(5)，所述一字型杆(1)的左端穿出外管左侧端板(5)，所述导向杆(2)的右端穿出外管右侧端板(4)。...

【技术特征摘要】
1.一种装配内叠式自复位耗能支撑，其特征在于：包括外管(3)、一字型杆(1)和导向杆(2)，所述导向杆(2)的中部设有中空凹槽，所述导向杆(2)的外表面从左到右依次设有导向杆第一挡块(28)、导向杆第二挡块(29)、导向杆第三挡块(30)、导向杆第四挡块(31)和导向杆第五挡块(32)，相邻的挡块之间设有螺栓孔，所述一字型杆(1)的前侧边和后侧边均从左到右依次设有一字型杆第一挡块(33)、一字型杆第二挡块(34)、一字型杆第三挡块(35)、一字型杆第四挡块(36)和一字型杆第五挡块(37)，所述一字型杆(1)的中部设有螺栓通槽，所述一字型杆(1)插入导向杆(2)的中空凹槽中，所述一字型杆(1)的螺栓通槽与导向杆(2)的螺栓孔通过第一高强螺栓(22)、第二高强螺栓(23)、第三高强螺栓(24)和第四高强螺栓(25)固定连接，所述一字型杆(1)的上表面与导向杆(2)之间设有上摩擦板(26)，所述一字型杆(1)的下表面与导向杆(2)之间设有下摩擦板(27)；所述导向杆(2)上相邻的挡块之间从左到右依次套设有第一弹簧(38)、第二弹簧(39)、第三弹簧(40)和第四弹簧(41)，所述第一弹簧(38)的两端设有第一弹簧左侧挡板(6)和第一弹簧右侧挡板(7)，所述第二弹簧(39)的两端设有第二弹簧左侧挡板(8)和第二弹簧右侧挡板(9)，所述第三弹簧(40)的两端设有第三弹簧左侧挡板(10)和第三弹簧右侧挡板(11)，所述第四弹簧(41)的两端设有第四弹簧左侧挡板(12)和第四弹簧右侧挡板(13)，所述第一弹簧左侧挡板(6)和第一弹簧右侧挡板(7)的外侧分别设有第一弹簧左侧附加挡板(14)和第一号弹簧右侧附加挡板(15)，所述第二弹簧左侧挡板(8)和第二弹簧右侧挡板(9)的外侧分别设有第二弹簧左侧附加挡板(16)和第二弹簧右侧附加挡板(17)，所述第三弹簧左侧挡板(10)和第三弹簧右侧挡板(11)的外侧分别设有第三弹簧左侧附加挡板(18)和第三弹簧右侧附加挡板(19)，所述第四弹簧左侧挡板(12)和第四弹簧右侧挡板(13)的外侧分别设有第四弹簧左侧附加挡板(20)和第四弹簧右侧附加挡板(21)；所述外管(3)套设在导向杆(2)外，所述外管(3)的两端固定设有外管右侧端板(4)和外管左侧端板(5)，所述一字型杆(1)的左端穿出外管左侧端板(5)，所述导向杆(2)的右端穿出外管右侧端板(4)。2.根据权利要求1所述的一种装配内叠式自复位耗能支撑，其特征在于：所述第一弹簧(38)、第二弹簧(39)、第三弹簧(40)和第四...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐龙河，要世乾，李忠献，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京;11