梁柱节点加固扇形铅粘弹性阻尼器

摘要

本发明提供一种梁柱节点加固扇形铅粘弹性阻尼器，该阻尼器由复合弹性体(7)和分别设在复合弹性体(7)两头的第一连接板(5)及第二连接板(6)组成，其中，复合弹性体(7)由交替叠合的弹性体(3)和剪切钢板(4)以及横穿弹性体(3)和剪切钢板(4)的柱状铅芯(10)组成，其特征在于，所述的复合弹性体(7)为圆心角呈90°的扇形，每一弹性体(3)和剪切钢板(4)均为与复合弹性体(7)同心的扇形；所述的第一连接板(5)和第二连接板(6)外侧面的夹角也为90°，且二者的延长线交于复合弹性体(7)的圆心。本发明所述的阻尼器可直接安装在框架结构梁与柱下腋或/和上腋内，以实现框架结构梁柱节点的抗震加固。

说明书

技术领域：

本发明涉及一种防振动或震动的建筑构件，具体涉及粘弹性复合阻尼器，它广泛适用于建筑物减震、抗震结构工程领域。

背景技术：

建筑结构在设计时，往往不考虑框架梁与楼板、墙体的组合受力作用，导致梁截面抗弯刚度过大，从而导致建筑结构在地震时柱发生破坏或梁柱节点发生破坏，而没有按规范规定的发生“强柱弱梁”、“强节点弱构件”的破坏形式。传统的方法是通过增大柱的截面和增加梁柱节点配筋来提高建筑结构柱和梁柱节点的抗震性能，这是被动消极的抗震对策。现有梁柱节点抗震设计的方法存在以下问题：(1)梁柱节点配筋过多导致钢筋密集，给建筑施工带来不便，且浪费材料；(2)增加柱的截面便增加了柱的刚度，在一定程度上对地震有放大作用，这对建筑的抗震反而不利。

合理有效的抗震途径是对结构安装抗震装置(系统)，由抗震装置与结构共同承受地震作用，即共同储存和耗散地震能量，以减轻和调整结构的地震反应。这是积极主动的抗震对策，也是目前抗震对策中的重大突破和发展方向。

现有的粘弹性阻尼器的阻尼构件主要由橡胶与薄钢板交替叠合形成的弹性体和剪切钢板交替叠合构成，根据其受力状态可分为两种类型，一种可支承衡载隔震阻尼器(如授权公告号为CN2685420Y、CN2685419Y和CN201258541的实用新型专利)，它是由上述阻尼构件和分别焊接在上下剪切钢板上下侧面的两连接板组成，通常设在建筑层间起隔震作用；另一种是不能支承衡载，只起支撑作用的减震阻尼器(如授权公告号为CN2276584Y的实用新型专利)，它是由上述阻尼构件和分别焊接在上下剪切钢板上下两头的两连接板组成，通常设在两建筑结构之间，或者是与刚性支撑配合支撑在上下两层梁柱的对角或支撑在梁柱的中部作为弹性支撑，以避免建筑结构因变形而破坏。由此可见，上述第一类阻尼器显然不适用于梁柱节点的加固，上述第二类阻尼器虽然缩小规格尺寸与刚性支撑配合可安装到梁柱节点的上下腋内，但下述缺陷是可预见的，一是尺寸的缩小其承载能力显然受限，甚至起不到抗震的作用，二是刚性支撑既增加了生产成本，又给生产和施工带来技术难度，显然也不适用于梁柱节点的加固。此外，授权公告号为CN2276584Y的实用新型专利的技术方案还存在两点不足，一是所述的横向穿越所述复合弹性体的铅芯仅为一根，而且位于其轴心线上，因此当所述复合弹性体绕弹性体的轴心线产生扭曲变形时，剪切钢板便绕着铅芯转动(铅芯不产生水平剪切滞回变形)而失去阻尼作用；二是位于所述复合弹性体外侧两剪切钢板既承担剪切作用又承担约束作用，而其另一自由端的外侧却无任何约束，显然无法承担更大的约束力。

发明内容：

鉴于现有技术存在上述不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种适用于梁柱节点加固的铅粘弹性阻尼器。

本发明解决上述问题的技术方案如下：

一种梁柱节点加固扇形铅粘弹性阻尼器，该阻尼器由复合弹性体和分别设在复合弹性体两头的第一连接板及第二连接板组成，其中，复合弹性体由交替叠合的弹性体和剪切钢板以及横穿弹性体和剪切钢板的柱状铅芯组成，所述的复合弹性体中每相邻的两块剪切钢板中，一块向一头延伸至第一连接板并与之固定连接，另一块向另一头延伸至第二连接板并与之固定连接，且有两块位于外侧的剪切钢板与同一连接板固定连接，其特征在于，所述的复合弹性体为圆心角呈90°的扇形，每一弹性体和剪切钢板均为与复合弹性体同心的扇形；所述的第一连接板和第二连接板外侧面的夹角也为90°，且二者的延长线交于复合弹性体的圆心。

上述技术方案中，由于位于所述复合弹性体外侧两剪切钢板既承担剪切作用又承担约束作用，而其另一自由端的外侧却无任何约束，显然无法承担更大的约束力。为了解决这一技术难题，本发明所述的复合弹性体中，位于外侧的两剪切钢板的另一未与连接板固定连接的自由端设有两约束板，两约束板与所述的两剪切钢板的头部连成一体，形成一横断面呈矩形框的约束结构。为了避免约束板限制了复合弹性体扭曲变形，所述的约束板与复合弹性体之间设有间隙X，该间隙X的大小等于1～5mm为宜。

由于地震或风载时建筑结构中的梁和柱的变形非常复杂，因此整个阻尼器必然要承受垂直于柱状铅芯的扭力而使复合弹性体产生扭曲变形。为了使剪切钢板能在所述扭曲变形时也能很好地剪切柱状铅芯而耗散能量，本发明所述梁柱节点加固扇形铅粘弹性阻尼器的一个附加其特征在于，所述的柱状铅芯至少为两根。所述的柱状铅芯的直径和数量可视阻尼力的大小和阻尼器的截面尺寸确定，当需要阻尼力大并且阻尼器尺寸要求较小时，可增加柱状铅芯的数量，或者增大柱状铅芯的直径，否则反之。

本发明所述的梁柱节点加固扇形铅粘弹性阻尼器中的弹性体可以是常用的各种粘弹性材料(如橡胶)也可以是粘弹性材料与薄钢板层交替叠合构成的复合材料。

本发明所述的梁柱节点加固扇形铅粘弹性阻尼器，由于其中所述的复合弹性体为圆心角呈90°的扇形，焊接在第一连接板或第二连接板上后阻尼器也为圆心角呈90°的扇形，因此可直接安装在框架结构梁与柱下腋或/和上腋内实现框架结构梁柱节点的抗震加固。此外，本发明具有整个阻尼器没有其他附属构件、安装方便、体积小不占用使用空间以及成本低廉等优点。

附图说明：

图1～4为本发明所述梁柱节点加固扇形铅粘弹性阻尼器的一个具体实施例的结构示意图，其中，图1为主视图，图2为左视图，图3为俯视图，图4为图1的A-A剖面图。

图5和图6为本发明所述弹性体的一个具体实施例的结构示意图，其中图5为主视图，

图6为图5的C-C剖面图。

图7为本发明所述梁柱节点加固扇形铅粘弹性阻尼器的另一具体实施例的结构示意图。

图8～11为本发明所述梁柱节点加固扇形铅粘弹性阻尼器的又一具体实施例的结构示意图，其中图8为主视图，图9为左视图，图10为俯视图，图11为图8的B-B剖面图。

图12为本发明所述梁柱节点加固扇形铅粘弹性阻尼器在框架结构中一种具体应用的示意图。

图13为本发明所述梁柱节点加固扇形铅粘弹性阻尼器在框架结构中另一种具体应用的示意图。

具体实施方式：

下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步说明。

如图1～4所示，复合弹性体7由交替叠合的4块弹性体3和5块剪切钢板4以及横穿弹性体3和剪切钢板4的柱状铅芯10组成，所述的5块剪切钢板4中，两块逆时针延伸与第一连接板5焊接固定，三块顺时针延伸与第二连接板6焊接固定。

参见图1，复合弹性体7为圆心角呈90°的扇形，其中每一弹性体3和剪切钢板4均为与复合弹性体7同心的扇形；第一连接板5和第二连接板6均为矩形钢板，两边分别设有安装孔8，焊接到复合弹性体7中剪切钢板4的延伸端后，其外侧面即支承面的夹角也为90°，且二者的延长线交于复合弹性体7的圆心；三根柱状铅芯10分别横穿4块弹性体3和5块剪切钢板4并沿复合弹性体7的弧长方向分布，中间的一根位于扇形复合弹性体7的圆心角的角平分线上，另外两根对称分布在中间一根的两侧。位于复合弹性体7两侧面的剪切钢板4，其中一块上穿设柱状铅芯10的孔为盲孔，另一块上穿设柱状铅芯10的孔为通孔，柱状铅芯10由通孔穿至另一侧的盲孔后，由设在所述通孔口部的封盖11封牢，其中封盖11由螺钉固定在设有通孔的剪切钢板4上。

图1～4所示实施例的制作方法如下所述：先按要求在弹性体3和剪切钢板4上制作穿设柱状铅芯10的预留孔，再按复合弹性体7的尺寸制作金属模具，然后按图4所示的次序放入弹性体3和剪切钢板4，最后整体放至硫化设备中进行高温硫化成型。复合弹性体7从金属模具中取出后，插入柱状铅芯10并挤压密实后用封盖11将柱状铅芯10封住，再用螺钉将封盖11固定在设有通孔的剪切钢板4上。最后将第一连接板5和第二连接板6焊接在剪切钢板4向外延伸的端部。

图1～4所示实施例中的4块弹性体3均由橡胶制成，也可参照图5～6由粘弹性材料橡胶层1与薄钢板层2交替叠合构成，并按图示要求钻穿设柱状铅芯10的预留孔12。

图7所示实施例是在图1～4所示实施例的基础上略去两侧柱状铅芯10，并增大中间的柱状铅芯10的直径，其它结构均与图1～4所示实施例相同。

图8～11所示实施例是在图1～4所示实施例的基础上改进得到的，下述以外的结构均与1～4所示实施例相同。

参见图8～11，复合弹性体7中位于外侧的两剪切钢板4的未与第二连接板6固定连接的自由端设有两约束板9，两约束板9与两剪切钢板4的头部焊接成一体，形成一横断面呈矩形框的约束结构。参见图11，约束板9与复合弹性体7之间设有间隙X，该间隙X等于4mm。

如图12和图13所示，本发明所述的梁柱节点加固扇形铅粘弹性阻尼器13可安装在框架结构的梁15与柱14的下腋内(见图8)，也可安装在框架结构的梁15与柱14的上腋和下腋内(见图9)，具体施工方法视情况而定。如果是新建工程，可在梁15与柱14预留预埋件，用螺栓16将所述的梁柱节点加固扇形铅粘弹性阻尼器13固定在梁15与柱14的上下腋内；如果是抗震加固工程，可在梁15与柱14上外包连接件，用螺栓16将所述的梁柱节点加固扇形铅粘弹性阻尼器13固定梁15与柱14的上下腋内。