基于粘弹性耗能的自复位伸臂桁架制造技术

本发明专利技术实施例提供了一种基于粘弹性耗能的自复位伸臂桁架。该伸臂桁架包括：弦杆、节点板和斜腹杆，弦杆包括上弦杆和下弦杆，节点板包括上节点板和下节点板，斜腹杆包括左端板、外管、粘弹性材料、内管、预应力筋和右端板；上节点板与上弦杆和内管连接，下节点板与下弦杆和外管连接，粘弹性材料粘在内管与外管之间，左端板设置在内管左侧与内管和外管相互接触，沿内管轴向方向滑动，右端板设置在外管右侧与内管和外管相互接触，沿外管轴向方向滑动，预应力筋两端分别锚固在左端板和右端板上，且施加初始预拉力。本发明专利技术构造简单，造价较低，施工安装快捷，具有较好的耗能能力，且在卸载后能够自恢复到初始状态，改善了伸臂桁架的抗震性能。

Self restoring outrigger truss based on viscoelastic energy dissipation

The embodiment of the invention provides a self reset outrigger truss based on viscoelastic energy dissipation. The outrigger truss includes: chord, joint plate and oblique web bar, chord bar includes upper chord bar and lower chord bar, joint plate includes upper node plate and lower node plate, oblique web bar includes left end plate, outer tube, viscoelastic material, inner tube, prestressing steel bar and right end plate; upper node plate is connected with upper chord bar and inner tube, lower node plate is connected with lower chord bar and right end plate. The viscoelastic material sticks between the inner tube and the outer tube, the left end plate is set on the left side of the inner tube and contacts with the inner tube and the outer tube, slides along the axial direction of the inner tube, the right end plate is set on the right side of the outer tube and contacts with the inner tube and the outer tube, slides along the axial direction of the outer tube, and the two ends of the prestressing tendon are anchored at the left end plate and the right end respectively. The initial pretension is applied to the plate. The invention has the advantages of simple structure, low cost, fast construction and installation, good energy dissipation capacity, self-restoring to the initial state after unloading, and improving the seismic performance of the outrigger truss.

【技术实现步骤摘要】
基于粘弹性耗能的自复位伸臂桁架
本专利技术涉及超高层建筑抗震
，尤其涉及一种基于粘弹性耗能的自复位伸臂桁架。
技术介绍
近年来，超高层建筑不断涌现，而这些超高层建筑大部分都采用了巨型混合结构体系(如巨型框架-核心筒-钢外伸臂)，其中伸臂桁架是连接核心筒和外框架的重要抗侧力构件。为此，众多学者对伸臂桁架进行研究，通过大量实验分析发现，伸臂桁架斜腹杆在地震作用下容易发生屈曲失稳，进而影响其耗能能力和承载能力。为了进一步提高伸臂桁架对结构振动的控制作用，很多学者提出新型伸臂桁架，主要形式包括两类：一是传统伸臂与阻尼器的组合；二是传统伸臂与防屈曲支撑的组合。与传统伸臂桁架相比，这些新型的伸臂桁架虽有更好的耗能能力，更有利于提高超高层建筑的抗震性能，但仍然存在改善空间。如将传统伸臂与阻尼器组合会导致伸臂桁架的刚度降低，进而影响内外筒之间的传递效率及结构整体性；将传统伸臂与防屈曲支撑组合时，震后残余变形较大，不利于结构构件的修复和更换。因此，有必要提供一种自复位耗能伸臂桁架装置，解决现有伸臂桁架屈服后强度退化明显、刚度不足、震后残余变形较大的问题，从而提高伸臂桁架的抗震性能。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供了一种基于粘弹性耗能的自复位伸臂桁架，以解决上述
技术介绍
中的问题。为了实现上述目的，本专利技术采取了如下技术方案：本专利技术的实施例提供的一种基于粘弹性耗能的自复位伸臂桁架，其特征在于，该伸臂桁架包括：弦杆、节点板和斜腹杆，所述弦杆包括：上弦杆和下弦杆，所述节点板包括：上节点板和下节点板，所述斜腹杆包括：内管、外管、左端板、右端板、粘弹性材料和预应力筋；所述上节点板与所述上弦杆和所述内管连接，所述下节点板与所述下弦杆和所述外管连接，所述粘弹性材料置于所述内管和所述外管之间，所述左端板置于所述内管左侧，所述右端板置于所述外管右侧，所述预应力筋锚固于所述左端板和所述右端板之间，并施加初始预拉力。优选地，同一侧的所述上弦杆端面和所述下弦杆端面，连接超高层建筑的外框柱，另一侧的所述上弦杆端面和所述下弦杆端面，连接超高层建筑的核心筒。优选地，所述上节点板为在两个底角上截去两个全等三角形的矩形板，所述上节点板的顶部与所述上弦杆固定连接，所述上节点板截去两个全等三角形的部分与所述内管固定连接；所述下节点板为不规则的五边形板，所述下节点板的底部与所述下弦杆固定连接，所述下节点板与所述外管固定连接。优选地，所述内管嵌套于所述外管内，所述内管在所述外管的左侧面向外伸长，所述外管在所述内管的右侧面向外伸长；所述内管整体为空心矩形柱体结构，在左侧面向外伸长部分的四面分别设置U形槽开口，所述左侧面向外伸长部分为四个L形卡条；所述外管整体为空心矩形柱体结构，在右侧面向外伸长部分的四面分别设置U形槽开口，所述右侧面向外伸长部分为四个L形卡条。优选地，所述左端板与所述内管和所述外管相接触，所述左端板整体为正方形板，在所述左端板内部设置四个L形槽，用于与所述内管左侧面向外伸长部分的四个L形卡条相嵌套；所述左端板的中心均匀分布小圆孔，用于固定所述预应力筋。优选地，所述右端板与所述内管和所述外管相接触，所述右端板整体为在四个角上截去四个全等L形的正方形板，所述外管右侧面向外伸长部分的四个L形卡条与截去的四个全等L形部分相嵌套；所述右端板的中心均匀分布小圆孔，用于固定所述预应力筋。优选地，所述预应力筋均匀分布于所述内管的内部，所述预应力筋的横向位置由所述左端板和所述右端板进行固定；所述预应力筋受到外力的拉伸，提供自复位的恢复力，卸载外力，所述预应力筋变形逐渐恢复到变形前的状态；所述预应力筋采用的高强材料包括但不限于：高强度钢绞线、BFRP筋或GFRP筋。优选地，所述粘弹性材料粘在所述内管的外侧和所述外管的内侧；所述粘弹性材料受到外力发生剪切变形，提供自复位的恢复力和消耗能量，卸载外力，所述粘弹性材料变形逐渐恢复到变形前的状态。优选地，在外力作用下，当外力大于预应力筋的初始预拉力时，所述左端板沿所述内管轴向方向滑动，所述右端板沿所述外管轴向方向滑动；当外力小于预应力筋的初始预拉力时，斜腹杆作为整体发生变形。优选地，当所述斜腹杆受到的拉力大于所述预应力筋的初始预拉力，所述内管带动所述左端板向左运动，所述左端板与所述外管分离，所述右端板与所述外管紧密接触，所述预应力筋受拉伸长，提供自复位的恢复力，所述内管与所述外管发生相对运动；当所述斜腹杆受到的压力大于所述预应力筋的初始预拉力，所述内管推动所述右端板向右移动，所述左端板与所述外管紧密接触，所述右端板与所述外管分离，所述预应力筋受拉伸长，提供自复位的恢复力，所述内管与所述外管发生相对运动。由上述本专利技术的实施例提供的技术方案可以看出，本专利技术实施例提供了一种基于粘弹性耗能的自复位伸臂桁架，包括：弦杆、节点板和斜腹杆，弦杆包括上弦杆和下弦杆，节点板包括上节点板和下节点板，斜腹杆包括左端板、外管、粘弹性材料、内管、预应力筋和右端板；上节点板与上弦杆和内管连接，下节点板与下弦杆和外管连接，粘弹性材料粘在内管与外管之间，左端板设置在内管左侧与内管和外管相互接触，沿内管轴向方向滑动，右端板设置在外管右侧与内管和外管相互接触，沿外管轴向方向滑动，预应力筋两端分别锚固在左端板和右端板上，且施加初始预拉力。本专利技术的斜腹杆构造简单，加工方便，造价较低，施工安装快捷；伸臂桁架装置整体充分发挥预应力筋和粘弹性材料的特性，不仅具有较好的耗能能力，而且在卸载后能够自恢复到初始状态，地震作用后可以有效减少甚至消除残余变形，大大改善伸臂桁架装置的抗震性能。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例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专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种基于粘弹性耗能的自复位伸臂桁架的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种基于粘弹性耗能的自复位伸臂桁架的斜腹杆轴向剖面示意图；图3为本专利技术实施例提供的图2中A-A方向剖面示意图；图4为本专利技术实施例提供的图2中B-B方向剖面示意图；图5为本专利技术实施例提供的图2中C-C方向剖面示意图；图6为本专利技术实施例提供的一种基于粘弹性耗能的自复位伸臂桁架的左端板示意图；图7为本专利技术实施例提供的一种基于粘弹性耗能的自复位伸臂桁架的右端板示意图；其中，1-上弦杆，2-下弦杆，3-上节点板，4-下节点板，5-内管，6-外管，7-左端板，8-右端板，9-粘弹性材料，10-预应力筋。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能解释为对本专利技术的限制。本
技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本专利技术的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于粘弹性耗能的自复位伸臂桁架，其特征在于，该伸臂桁架包括：弦杆、节点板和斜腹杆，所述弦杆包括：上弦杆和下弦杆，所述节点板包括：上节点板和下节点板，所述斜腹杆包括：内管、外管、左端板、右端板、粘弹性材料和预应力筋；所述上节点板与所述上弦杆和所述内管连接，所述下节点板与所述下弦杆和所述外管连接，所述粘弹性材料置于所述内管和所述外管之间，所述左端板置于所述内管左侧，所述右端板置于所述外管右侧，所述预应力筋锚固于所述左端板和所述右端板之间，并施加初始预拉力。

【技术特征摘要】
1.一种基于粘弹性耗能的自复位伸臂桁架，其特征在于，该伸臂桁架包括：弦杆、节点板和斜腹杆，所述弦杆包括：上弦杆和下弦杆，所述节点板包括：上节点板和下节点板，所述斜腹杆包括：内管、外管、左端板、右端板、粘弹性材料和预应力筋；所述上节点板与所述上弦杆和所述内管连接，所述下节点板与所述下弦杆和所述外管连接，所述粘弹性材料置于所述内管和所述外管之间，所述左端板置于所述内管左侧，所述右端板置于所述外管右侧，所述预应力筋锚固于所述左端板和所述右端板之间，并施加初始预拉力。2.根据权利要求1所述的基于粘弹性耗能的自复位伸臂桁架，其特征在于，同一侧的所述上弦杆端面和所述下弦杆端面，连接超高层建筑的外框柱，另一侧的所述上弦杆端面和所述下弦杆端面，连接超高层建筑的核心筒。3.根据权利要求1所述的基于粘弹性耗能的自复位伸臂桁架，其特征在于，所述上节点板为在两个底角上截去两个全等三角形的矩形板，所述上节点板的顶部与所述上弦杆固定连接，所述上节点板截去两个全等三角形的部分与所述内管固定连接；所述下节点板为不规则的五边形板，所述下节点板的底部与所述下弦杆固定连接，所述下节点板与所述外管固定连接。4.根据权利要求1所述的基于粘弹性耗能的自复位伸臂桁架，其特征在于，所述内管嵌套于所述外管内，所述内管在所述外管的左侧面向外伸长，所述外管在所述内管的右侧面向外伸长；所述内管整体为空心矩形柱体结构，在左侧面向外伸长部分的四面分别设置U形槽开口，所述左侧面向外伸长部分为四个L形卡条；所述外管整体为空心矩形柱体结构，在右侧面向外伸长部分的四面分别设置U形槽开口，所述右侧面向外伸长部分为四个L形卡条。5.根据权利要求4所述的基于粘弹性耗能的自复位伸臂桁架，其特征在于，所述左端板与所述内管和所述外管相接触，所述左端板整体为正方形板，在所述左端板内部设置四个L形槽，用于与所述内管左侧面向外伸长部分的四个L形卡条相嵌套；所述左端板的中心均匀分布小圆...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢啸，吕泉林，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京,11