一种土木工程抗震机构及其生产方法技术

本发明专利技术公开了一种土木工程抗震机构，其特征在于，包括外套筒、两个端盖、第一隔板、第二隔板、第三隔板、第四隔板、芯板、两个连接座、盖板及两个十字板；该外套筒内依次经第一隔板、第二隔板、第三隔板及第四隔板分隔而形成有第一内腔、第二内腔、第三内腔、第四内腔和第五内腔；该芯板穿设在所述外套筒内，该芯板中部具有U形弯段；在所述第一内腔和第五内腔内填充所述混凝土；该第一预紧碟簧设置在第二内腔内；该第二预紧碟簧设置在第四内腔内。本发明专利技术能外刚度支承，内多层次和不同频率抗震和吸能，可消耗了大量的地震能量，可减小支承截面尺寸，减轻基础所承受的结构自重负担。另外，本发明专利技术还公开了一种制造土木工程抗震机构的生产方法。

A Seismic Mechanism for Civil Engineering and Its Production Method

【技术实现步骤摘要】
一种土木工程抗震机构及其生产方法
本专利技术涉及一种土木工程抗震机构及其生产方法，适用于工业与民用建筑、道路与桥梁、铁道等工程的抗震。
技术介绍
土木工程结构中抗震技术的发展应用对于延长建筑物(或其他承重结构)的使用寿命以及提升建筑物的总体质量都具有至关重要的意义。虽然钢结构具有强度高、韧性好、综合抗震性能好的特点，但也有在地震中倒塌的重大事故，除了采取一系列措施使它的强度和刚度有所提高之外，还要增加钢结构在往复荷载作用下的塑性变形的能力，以削弱地震作用。而现有普通钢梁支撑受压会产生屈曲现象，当支撑受压屈曲后，刚度和承载力急剧降低。在地震或风的作用下，支撑的内力在受压和受拉两种状态下往复变化。当支撑由压曲状态逐渐变至受拉状态时，支撑的内力以及刚度接近为零，因而普通支撑在反复荷载作用下滞回性能较差，存在钢梁支撑受压屈曲以及滞回性能差的问题。另外，普通钢梁支撑因需要考虑其自身的稳定性，使截面和支撑刚度过大，从而导致结构的刚度过大，这就间接地造成地震力过大，形成了不可避免的恶性循环。因此在抗震时，要求避免此类现象。
技术实现思路
为了鉴于现有技术中存在上述的一个或多个缺陷，本专利技术提供了一种土木工程抗震机构。为实现上述目的，本专利技术提供了一种土木工程抗震机构，其特征在于，其包括：外套筒(1)，该外套筒(1)两端分别设有两个端盖(2)，该外套筒(1)内依次经第一隔板(3)、第二隔板(4)、第三隔板(5)及第四隔板(6)分隔而形成有第一内腔(N-1)、第二内腔(N-2)、第三内腔(N-3)、第四内腔(N-4)和第五内腔(N-5)；芯板(7)，该芯板(7)穿设在所述外套筒(1)内，该芯板(7)两端分别穿出所述两个端盖(2)，该芯板(2)中部具有U形弯段(7-1)，该U形弯段(7-1)位于所述第三内腔(N-3)内；两个连接座(8)，该两个连接座(8)分别与所述芯板(2)两端固接；混凝土(9)，在所述第一内腔(N-1)和第五内腔(N-5)内填充所述混凝土(9)；第一预紧碟簧(10)，该第一预紧碟簧(10)设置在第二内腔(N-2)内，该第一预紧碟簧(10)两端分别与所述第一隔板(3)和所述第二隔板(4)抵接；第二预紧碟簧(11)，该第二预紧碟簧(11)设置在第四内腔(N-4)内，该第二预紧碟簧(11)两端分别与所述第三隔板(5)和所述第四隔板(6)抵接；另外，所述芯板(2)屈服强度160-420MPa，且所述外套筒(1)屈服强度大于1080MPa。采用上述方案，在使用时，该土木工程抗震机构是通过该两个连接座分别与两个受力梁连接，其工作特点和效果分析如下：第一，该外套筒外刚性支承并用于对芯板(7)受压屈曲行为进行线性限制，由于该外套筒屈服强度大于1080MPa，可承受高应力不变形，可保证在枪针时在拉压两个方向二力杆保持线性受力；第二，由于芯板屈服强度160-420MPa，该芯板在受拉或受压下时能进入塑性变形，以实现具有抗震性能和耗能能力；第三，由该芯板的U形弯段在受拉或受压时，其塑性变形能力极强，进而满足强抗震性能和强耗能能力要求，可有效吸能、缓冲、抗震及转移能量分布，避免在大震中过于刚性而发生严重损伤；第四，由于该芯板的U形弯段受拉或受压时塑性变形后可自恢复，且滞回性能好，可避免该土木工程抗震机构失效，以保证长期的结构稳定、安全和可靠；第五，由于在所述第一内腔和第五内腔内填充所述混凝土，而混凝土将该芯板(7)两段与外套筒(1)固定为一个整体，以实现该外套筒(1)对所述芯板(7)两侧段刚性约束，防止芯板(7)两段被扭弯变形，采用混凝土固定，提高装配性，同时成本低；而且在地震作用损坏后可对外套筒(1)内零件进行更换，再混凝土填充后继续使用，降低维护成本；第六，由于芯板(7)同时穿装在两个端盖、第一隔板、第二隔板、第三隔板及第四隔板上，该芯板(7)两侧段被固定并完全线性约束，只能沿其长度方向线性塑性变形，可提供自恢复和滞回性能力；第七，由于在所述第一隔板(3)和所述第二隔板(4)之间抵接设置第一预紧碟簧(10)，且在第三隔板(5)和第四隔板(6)之间抵接设置第二预紧碟簧(11)，该第一预紧碟簧(10)和第二预紧碟簧(11)用于吸收外套筒(1)的第一内腔内混凝土、第五内腔内混凝土及芯板(2)等受压或受拉变形后产生的内应力，同时还能缓冲、抗震及转移能量分布，避免在大震中过于刚性而发生严重损伤；第八，由于U形弯段与该第一预紧碟簧(10)和第二预紧碟簧(11)固定频率和变形幅度不同，可产生相互抵消而消除共振并耦合共振式残余应力，以避免抗震时的产生共振问题，降低破坏性；第九，由于外刚度支承，内多层次和不同频率抗震和吸能，可消耗了大量的地震能量，结构设计巧妙，布局合理,紧凑可靠，同时可减小支承截面尺寸，减轻基础所承受的结构自重负担。进一步地，所述第三内腔(N-3)内设置有减震阻尼器(12)上，该减震阻尼器(12)第一连接端与所述第二隔板(4)连接，该减震阻尼器(12)第二连接端与所述第三隔板(5)连接。优选地，该减震阻尼器(12)采用粘滞阻尼器、软钢阻尼器、摩擦阻尼器、粘弹性阻尼器或调频质量阻尼器。进一步地，还包括内支承弹簧(13)；该内支承弹簧(13)位于所述U形弯段(7-1)内，该内支承弹簧(13)两端分别与所述U形弯段(7-1)的两侧部(7-11)内壁抵接。当所述芯板(7)受压时，该U形弯段(7-1)的两侧部(7-11)变形而相互靠近并压缩内支承弹簧(13)，而该内支承弹簧(13)用于对对U形弯段(7-1)压缩时吸能、缓冲、抗震及转移能量分布，避免U形弯段(7-1)瞬间应力集中而断裂。进一步地，还包括第一外支承弹簧(14)和第二外支承弹簧(15)；该第一外支承弹簧(14)一端与所述U形弯段(7-1)的一侧部(7-11)外壁抵接，该第一外支承弹簧(14)另一端与所述第二隔板(4)抵接；该第二外支承弹簧(15)一端与所述U形弯段(7-1)的另一侧部(7-11)外壁抵接，该第二外支承弹簧(15))另一端与所述第三隔板(5)抵接。当所述芯板(7)受拉时，该U形弯段(7-1)的两侧部(7-11)变形而相互远离并分别背向外压第一外支承弹簧(14)和第二外支承弹簧(15)，而该第一外支承弹簧(14)和第二外支承弹簧(15)用于实现对U形弯段(7-1)拉伸时进行对称吸能、缓冲、抗震及转移能量分布，也避免U形弯段(7-1)瞬间应力集中而断裂。进一步地，所述两侧部(7-11)内壁分别固设有两个内限位台(7-12)，该内支承弹簧(8)两端分别套设在两个内限位台(7-12)上。该两个内限位台(7-12)用于对所述内支承弹簧(8)两端限位，可避免该内支承弹簧(8)在U形弯段(7-1)内由于脱离约束而随意位移和松动，保证压缩和拉伸时位置不变且能一直可靠稳定支承。进一步地，还包括传感器(16)，该传感器(16)设置在所述U形弯段(7-1)上并用于检测时该U形弯段(7-1)变形量。在土木工程抗震机构安装时、地震后或检修时等，该传感器(16)可外接检测设备，可对该土木工程抗震机构性能、指标等进行采集评估，而不需要拆卸后检查。进一步地，在位于第二隔板(4)和第三隔板(5)之间的所述外套筒(1)外壁上设有一个安装孔(1-1)；在工作时，所述安装孔(1-1)经盖板(1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种土木工程抗震机构，其特征在于，其包括：外套筒(1)，该外套筒(1)两端分别设有两个端盖(2)，该外套筒(1)内依次经第一隔板(3)、第二隔板(4)、第三隔板(5)及第四隔板(6)分隔而形成有第一内腔(N‑1)、第二内腔(N‑2)、第三内腔(N‑3)、第四内腔(N‑4)和第五内腔(N‑5)；芯板(7)，该芯板(7)穿设在所述外套筒(1)内，该芯板(7)两端分别穿出所述两个端盖(2)，该芯板(2)中部具有U形弯段(7‑1)，该U形弯段(7‑1)位于所述第三内腔(N‑3)内；两个连接座(8)，该两个连接座(8)分别与所述芯板(2)两端固接；混凝土(9)，在所述第一内腔(N‑1)和第五内腔(N‑5)内填充所述混凝土(9)；第一预紧碟簧(10)，该第一预紧碟簧(10)设置在第二内腔(N‑2)内，该第一预紧碟簧(10)两端分别与所述第一隔板(3)和所述第二隔板(4)抵接；第二预紧碟簧(11)，该第二预紧碟簧(11)设置在第四内腔(N‑4)内，该第二预紧碟簧(11)两端分别与所述第三隔板(5)和所述第四隔板(6)抵接；另外，所述芯板(2)屈服强度160‑420MPa，且所述外套筒(1)屈服强度大于1080MPa。...

【技术特征摘要】
1.一种土木工程抗震机构，其特征在于，其包括：外套筒(1)，该外套筒(1)两端分别设有两个端盖(2)，该外套筒(1)内依次经第一隔板(3)、第二隔板(4)、第三隔板(5)及第四隔板(6)分隔而形成有第一内腔(N-1)、第二内腔(N-2)、第三内腔(N-3)、第四内腔(N-4)和第五内腔(N-5)；芯板(7)，该芯板(7)穿设在所述外套筒(1)内，该芯板(7)两端分别穿出所述两个端盖(2)，该芯板(2)中部具有U形弯段(7-1)，该U形弯段(7-1)位于所述第三内腔(N-3)内；两个连接座(8)，该两个连接座(8)分别与所述芯板(2)两端固接；混凝土(9)，在所述第一内腔(N-1)和第五内腔(N-5)内填充所述混凝土(9)；第一预紧碟簧(10)，该第一预紧碟簧(10)设置在第二内腔(N-2)内，该第一预紧碟簧(10)两端分别与所述第一隔板(3)和所述第二隔板(4)抵接；第二预紧碟簧(11)，该第二预紧碟簧(11)设置在第四内腔(N-4)内，该第二预紧碟簧(11)两端分别与所述第三隔板(5)和所述第四隔板(6)抵接；另外，所述芯板(2)屈服强度160-420MPa，且所述外套筒(1)屈服强度大于1080MPa。2.如权利要求1所述的一种土木工程抗震机构，其特征在于：所述第三内腔(N-3)内设置有减震阻尼器(12)上，该减震阻尼器(12)第一连接端与所述第二隔板(4)连接，该减震阻尼器(12)第二连接端与所述第三隔板(5)连接。3.如权利要求2所述的一种土木工程抗震机构，其特征在于：该减震阻尼器(12)采用粘滞阻尼器、软钢阻尼器、摩擦阻尼器、粘弹性阻尼器或调频质量阻尼器。4.如权利要求1-3中任一项所述的一种土木工程抗震机构，其特征在于：还包括内支承弹簧(13)；该内支承弹簧(13)位于所述U形弯段(7-1)内，该内支承弹簧(13)两端分别与所述U形弯段(7-1)的两侧部(7-11)内壁抵接。5.如权利要求1-5中任一项所述的一种土木工程抗震机构，其特征在于：还包括第一外支承弹簧(14)和第二外支承弹簧(15)；该第一外支承弹簧(14)一端与所述U形弯段(7-1)的一侧部(7-11)外壁抵接，该第一外支承弹簧(14)另一端与所述第二隔板(4)抵接；该第二外支承弹簧(15)一端与所述U形弯段(7-1)的另一侧部(7-11)外壁抵接，该第二外支承弹簧(15))另一端与所述第三隔板(5)抵接。6.如权利要求4或5所述的一种土木工程抗震机构，其特征在于：所述两侧部(7-11)内壁分别固设有两个内限位台(7-12)，该内支承弹簧(8)两端分别套设在两个内限位台(7-12)上。7.如权利要求1-6中任一项所述的一种土木工程抗震机构，其特征在于：还包括传感器(16)，该传感器(16)设置在所述U形弯段(7-1)上并用于检测时该U形弯段(7-1)变形量。8...

【专利技术属性】
技术研发人员：李忠洪，
申请(专利权)人：重庆化工职业学院，
类型：发明
国别省市：重庆,50