一种柱端耗能装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种柱端耗能装置，包括刚性连接件以及耗能部，所述刚性连接件包括上部连接件和下部连接件，其中上部连接件用于连接上部混凝土构件，下部连接件用于连接下部混凝土构件，所述耗能部设置在所述上部连接件和下部连接件之间，其特征在于，所述耗能部包括叠层橡胶以及带肋钢筒；所述叠层橡胶位于上部连接件与所述下部连接件之间的中心位置；在所述叠层橡胶的四周设置四个所述带肋钢筒，四个所述带肋钢筒与上部连接件与所述下部连接固定连接，相邻带肋钢筒的圆柱中心轴线互相垂直，且中心轴线与刚性连接件所连接的混凝土构件的边缘线平行。本发明专利技术在地震作用下通过带肋钢筒耗散地震能量，震后具备可修复性质。

A kind of column end energy dissipation device

【技术实现步骤摘要】
一种柱端耗能装置
本专利技术涉及建筑领域，特别涉及一种柱端耗能装置。
技术介绍
目前，地震发生正呈现一种高频率趋势。据统计，全球每年发生可能造成破坏的地震高达1000次左右。如此高频率的地震，不仅给社会经济造成了重大损失，同时还威胁着人类生命安全。在建筑抗震方面，人们正寻求高性能结构用以抵御地震灾害，期待社会经济快速复苏。传统的钢筋混凝土柱采用延性设计，依靠柱端产生的塑性铰消耗地震能量，但这样的设计面临的问题也逐渐变得更加突出，即柱在震后将受到不可逆的损伤，难以进行修复，房屋整体在地震作用下已基本丧失使用功能。多数学者曾采用柱端阻尼器（如粘滞阻尼器）的方式消耗地震能量，但柱端阻尼器通常占用很大体积，影响人们日常工作。现阶段，叠层橡胶已成为建筑领域的热门产品，其具有竖向刚度大，水平变形能力良好等优点，已广泛应用于桥梁以及房屋隔震之中。此外，装配式建筑正成为目前的一种主流趋势，其具有建造速度快，标准化生产等优点，如何能够适应装配式建筑发展同时又能够发挥装配式建筑抗震性能的结构研究则显得尤为重要。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足，为钢筋混凝土柱提供一种能够在地震作用下消耗地震能量，同时又能够快速修复的柱端耗能装置。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种柱端耗能装置，包括刚性连接件以及耗能部，所述刚性连接件包括上部连接件和下部连接件，其中上部连接件用于连接上部混凝土构件，下部连接件用于连接下部混凝土构件，所述耗能部设置在所述上部连接件和下部连接件之间，其特征在于，所述耗能部包括叠层橡胶以及带肋钢筒；所述叠层橡胶位于上部连接件与所述下部连接件之间的中心位置；在所述叠层橡胶的四周设置四个所述带肋钢筒，四个所述带肋钢筒与上部连接件与所述下部连接固定连接，相邻带肋钢筒的圆柱中心轴线互相垂直，且中心轴线与刚性连接件所连接的混凝土构件的边缘线平行。上部连接件为上部钢套连接件；下部连接件为下部钢套连接件。所述上部钢套连接件与下部钢套连接件均设有用于连接所述带肋钢筒的第一连接孔；所述上部钢套连接件与所述下部钢套连接件设有用于连接端部带螺纹纵筋的第二连接孔；所述上部钢套连接件下部与带肋钢筒通过第一连接孔的第一紧固件连接；所述下部钢套连接件上部与带肋钢筒通过第一连接孔的第一紧固件连接；所述上下钢套连接件与预留的端部带螺纹纵筋通过第二连接孔的第二紧固件连接。所述上部钢套连接件以及下部钢套连接装件均由方钢管、回形钢板、加劲钢板以及平面钢板构成，方钢管一端连接回形钢板，回形钢板与加劲钢板、平面钢板依次连接，中部呈现凹槽状的钢构件。所述叠层橡胶上表面与所述上部钢套连接件下表面直接硫化粘合，所述叠层橡胶下表面与所述下部钢套连接件上表面直接硫化粘合。所述带肋钢筒为由空心圆柱筒状和弧形肋构成的钢构件，其中空心圆柱筒状的两端开口，在空心圆柱筒状的外表面对称的设置所述弧形肋。所述第一紧固件和第二紧固件均为螺栓。与现有技术相比，本专利技术柱端耗能装置具有如下有益效果：本专利技术柱端耗能装置的耗能部由带肋钢筒和叠层橡胶构成，带肋钢筒为耗能装置的耗能部件以及剪力传递部件，通过带肋钢筒耗散地震能量，地震作用下能够率先进入屈服，震后仅须更换受损带肋钢筒即可迅速恢复正常使用状态。带肋钢筒之间的叠层橡胶提供耗能装置的竖向承载力，同时也可作为地震作用下柱端转动的支点，与带肋钢筒协同作用。本专利技术通过上、下部钢套连接件与混凝土建立联系，钢套凹槽以及方形钢管可为钢-混凝土过渡区提供可靠的剪力传递机制。附图说明图1为本专利技术柱端耗能装置的结构示意图；图2为本专利技术柱端耗能装置的截面剖切图；图3为本专利技术柱端耗能装置的钢套连接件结构示意图；图4是本专利技术柱端耗能装置的钢套连接件结构的拆分示意图；图5为本专利技术柱端耗能装置的带肋钢筒结构示意图；图6为本专利技术柱端耗能装置的叠层橡胶位置示意图；图7为本专利技术柱端耗能装置实施例的有限元分析应力分布图；图8为本专利技术柱端耗能装置实施例的有限元分析滞回曲线图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。实施例基本如图1-5所示。本实施例中一种采用叠层橡胶与带肋钢筒组合的柱端耗能装置，包括：叠层橡胶6、带肋钢筒3和钢套连接件2。如附图3、图4所示，钢套连接件为方钢管G1一端连接回形钢板G2，回形钢板G2与加劲钢板G3、平面钢板G4依次连接，中部呈现凹槽状的钢构件。这样设置后，凹槽内部可填充混凝土，为混凝土柱提供可靠的剪力传递机制。如附图1、附图2、附图6，钢套连接件分为上部钢套连接件2和下部钢套连接件7，二者为同一种连接件。如附图3所示，钢套连接件设有第一连接孔2-1。如附图5所示，带肋钢筒上下表面设有与钢套连接件第一连接孔尺寸以及间距相同的螺栓孔。如附图1所示，钢套连接件与带肋钢筒通过第一连接孔2-1表面的紧固件5连接。这样设置后，钢套连接件与带肋钢筒能够共同变形。如附图5所示，带肋钢筒为两端开口的圆柱形钢构件，带肋钢筒表面设置弧形钢肋。这样设置后，可增大带肋钢筒的耗能能力。如附图1所示，带肋钢筒置于叠层橡胶四周，相邻带肋钢筒的圆柱中心轴线互相垂直，且中心轴线与其所在的混凝土边缘线平行。这样设置后，带肋钢筒可同时发挥耗散地震能力以及提供装置抗剪的能力。如附图1、附图6所示，叠层橡胶置于上部钢套连接件与下部钢套连接件之间正中位置，叠层橡胶上表面与上部钢套连接件下表面直接硫化粘合，叠层橡胶下表面与下部钢套连接件上表面直接硫化粘合。这样设置后，叠层橡胶可提供装置的竖向承载力，同时也可作为地震作用过程中，柱端节点转动的支点。如附图3所示，钢套连接件设置第二连接孔2-2。如附图2所示，钢套连接件与预先设置的端部带螺纹的纵向钢筋通过第二连接孔的第二紧固件4连接。这样设置后，混凝土受拉侧的纵向钢筋可与钢套连接件共同变形。本实施例中的高强螺栓，可采用8.8级、10.9级及以上等级得一种制成。本实施例中的钢套连接件、带肋钢筒可采用Q345钢材、Q390钢材等其中的一种制成。本实施例施工顺序可采用以下步骤，首先预制下部混凝土柱，然后将该装置的下部钢套连接件与下部混凝土柱预先带螺纹的纵筋通过螺栓连接。当采用现浇式混凝土时，直接支模，在耗能装置上部浇注混凝土；当采用装配式连接方式时，可将预制混凝土柱承插入上部钢套连接装置，紧固后，在预制柱与上部钢套连接件方形钢管缝隙之间填充混凝土，之后完成施工。通过abaqus有限元软件对该装置进行分析。实施例采用以下数据：柱高1.5m；混凝土截面为400mm×400mm,配置16根直径24mmHRB400级纵向钢筋；箍筋采用直径为8mmHRB400级钢筋，间距为60mm；带肋钢筒厚度为15mm，且每个带肋钢筒设置4个厚度15mm的弧形钢肋本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柱端耗能装置，包括刚性连接件以及耗能部，所述刚性连接件包括上部连接件和下部连接件，其中上部连接件用于连接上部混凝土构件，下部连接件用于连接下部混凝土构件，所述耗能部设置在所述上部连接件和下部连接件之间，其特征在于，所述耗能部包括叠层橡胶以及带肋钢筒；所述叠层橡胶位于上部连接件与所述下部连接件之间的中心位置；在所述叠层橡胶的四周设置四个所述带肋钢筒，四个所述带肋钢筒与上部连接件与所述下部连接固定连接，相邻带肋钢筒的圆柱中心轴线互相垂直，且中心轴线与刚性连接件所连接的混凝土构件的边缘线平行。/n

【技术特征摘要】
1.一种柱端耗能装置，包括刚性连接件以及耗能部，所述刚性连接件包括上部连接件和下部连接件，其中上部连接件用于连接上部混凝土构件，下部连接件用于连接下部混凝土构件，所述耗能部设置在所述上部连接件和下部连接件之间，其特征在于，所述耗能部包括叠层橡胶以及带肋钢筒；所述叠层橡胶位于上部连接件与所述下部连接件之间的中心位置；在所述叠层橡胶的四周设置四个所述带肋钢筒，四个所述带肋钢筒与上部连接件与所述下部连接固定连接，相邻带肋钢筒的圆柱中心轴线互相垂直，且中心轴线与刚性连接件所连接的混凝土构件的边缘线平行。


2.根据权利要求1所述的柱端耗能装置，其特征在于：上部连接件为上部钢套连接件；下部连接件为下部钢套连接件。


3.根据权利要求2所述的柱端耗能装置，其特征在于：所述上部钢套连接件与下部钢套连接件均设有用于连接所述带肋钢筒的第一连接孔；所述上部钢套连接件与所述下部钢套连接件设有用于连接端部带螺纹纵筋的第二连接孔；所述上部钢套连接件下部与带肋钢筒通过第一连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋友宝，罗文辉，邓云峰，刘志，丁贤钟，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43