一种用于房屋结构的耗能节点的制作方法

本发明涉及建筑减震领域，特别是一种用于房屋结构的耗能节点。

背景技术：

我国为地震多发国家，地震的发生常常会造成巨大的经济损失，威胁人民的生命安全。传统意义上的抗震设计往往通过增强建筑结构自身的抗震性能来抵御地震作用，如《建筑抗震设计规范》中的三水准设防目标：小震不坏，中震可修，大震不倒。但这种传统的抗震方式在非确定性地震作用下，往往不能满足安全性需求。目前，为保证建筑结构的安全，耗能减震已经成为建筑工程领域一种有效的方式。

如公开号为cn108179824a(申请公布日为2018年6月19日)的发明专利申请，即应用耗能结构达到减震目的。该发明专利申请公开了一种用于房屋梁柱节点的阻尼器。该阻尼器包括第一摩擦组件、第二摩擦组件、第一支架组件和第二支架组件，第一支架组件连接第一摩擦组件与房屋的梁柱节点，第二支架组件连接第二摩擦组件与房屋的梁柱节点；第一摩擦组件包括呈重叠设置的至少两块第一摩擦片以及与第一摩擦片固定连接的第一连接部，第二摩擦组件包括呈重叠设置的至少两块第二摩擦片以及与第二摩擦片固定连接的第二连接部，第一摩擦片与所述第二摩擦片交错对插，且第一连接部与第二连接部之间铰接连接使第一摩擦片与第二摩擦片具有相对绕轴旋转的自由度。该阻尼器具有放大效应，当第一支架组件与第二支架组件发生一点相对角位移时，通过第一摩擦组件与第二摩擦组件的转动，使得第一摩擦片与第二摩擦片发生较大的相对位移，从而达到更好的减震效果。这种耗能方式为一种被动控制方式，在地震作用下，其不能根据地震的作用的方向或大小及时调整阻尼器的阻尼以达到充分耗能减震的效果。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题为现有的用于房屋建筑的耗能节点不能根据地震的作用的方向或大小及时调整阻尼器的阻尼。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种用于房屋建筑的耗能节点，包括梁和柱的节点，在所述梁和所述柱上分别设置水平阻尼器和竖向阻尼器。所述梁和所述柱上分别设置有竖向位移传感器和水平位移传感器；所述用于房屋建筑的耗能节点与控制系统相连，由控制系统控制；所述控制系统根据竖向位移传感器和水平位移传感器收集的地震作用下的位移数据驱动水平阻尼器或/和竖向阻尼器作用。

所述梁上固设有第一固定块，所述柱上固设有第五固定块；所述水平阻尼器通过水平阻尼器固定端连接到所述第一固定块上；水平阻尼器活动端连接至第一连接套筒；所述竖向阻尼器通过竖向阻尼器固定端连接到所述第五固定块上；竖向阻尼器活动端连接至第二连接套筒。

所述第一连接套筒和所述第二连接套筒都为y字形；所述第一连接套筒还套设有第一电磁柱连接管和第二电磁柱连接管；所述第二连接套筒还套设有第一容置孔连接管和第三电磁柱连接管。

所述梁和所述柱的节点处还固定有第三容置孔连接管和第二容置孔连接管。

所述第一电磁柱连接管、所述第二电磁柱连接管和所述第三电磁柱连接管内分别设置有可伸缩的第一电磁柱、第二电磁柱和第三电磁柱。

所述第一容置孔连接管、所述第二容置孔连接管和所述第三容置孔连接管内分别设置有第一容置孔、第二容置孔和第三容置孔。

所述第一电磁柱、所述第二电磁柱和所述第三电磁柱通电伸长后可分别伸入所述第一容置孔、所述第二容置孔和第三容置孔内。

所述第一连接套筒和所述第二连接套筒上分别通过水平滚轮支撑架和竖直滚轮支撑架连接有水平滚轮和竖直滚轮。

所述梁和所述柱节点处固定有第四固定块，水平导轨设置在第一固定块和第四固定块之间；竖直导轨设置在第四固定块和所述第五固定块之间，所述水平滚轮和所述竖直滚轮分别在所述水平导轨和所述竖直导轨内滚动。

其中，所述第三容置孔连接管通过所述第三固定块固定在所述柱上；所述第二容置孔连接管通过所述第二固定块固定在所述梁上。

根据本发明的用于房屋建筑的耗能节点，所述第四固定块为角钢。

根据本发明的用于房屋建筑的耗能节点，所述水平导轨和所述竖直导轨都为槽钢。

根据本发明的用于房屋建筑的耗能节点，所述水平阻尼器和竖向阻尼器都为位移型粘滞阻尼器。

根据本发明的用于房屋建筑的耗能节点，所述控制系统是plc控制系统。

根据本发明的用于房屋建筑的耗能节点，所述plc控制系统设置有备用电源，以便在地震发生常用电源失效时依然能够正常工作。

根据本发明的用于房屋建筑的耗能节点，以plc控制系统为例，其工作过程如下：

设置在梁上的竖向位移传感器和设置在柱上的水平位移传感器能够监测梁和柱的竖向位移vw和水平位移hw，位移传感器与plc控制系统连接，通过比较vw/hw的大小，进而控制用于房屋建筑的耗能节点的运行：

当vw/hw＝0.8-1.2时，即水平位移hw和竖向位移vw相当，plc控制系统驱动第一电磁柱通电伸出第一电磁柱连接管，使其伸入第一容置孔内，由于电磁作用，第一电磁柱产生磁性，第一电磁柱和第一容置孔固定连接，当梁或/和柱产生位移时，由于水平滚轮和竖直滚轮的作用，使得水平阻尼器和竖向阻尼器同时作用；

当vw/hw<0.8时，即水平位移hw占主导，plc控制系统驱动第二电磁柱通电伸出第二电磁柱连接管，使其伸入第二容置孔内，由于电磁作用，第二电磁柱产生磁性，第二电磁柱和第二容置孔固定连接，使得水平阻尼器单独作用；

当vw/hw＞1.2时，即竖向位移vw占主导，plc控制系统驱动第三电磁柱通电伸出第三电磁柱连接管，使其伸入第三容置孔内，由于电磁作用，第三电磁柱产生磁性，第三电磁柱和第三容置孔固定连接，使得竖向阻尼器单独作用。

该工作过程为一连续过程，竖向位移传感器和水平位移传感器实时收集位移数据，并及时反馈给plc控制系统，由plc控制系统比较vw/hw的大小发出相应指令控制用于房屋建筑的耗能节点中相关构件的运行，使水平阻尼器或竖向阻尼器或二者共同发挥作用。间隔δt后，重复上述过程，实现该耗能节点运行的动态实时更新。

根据本发明的用于房屋建筑的耗能节点，在地震作用时，同时考虑地震的水平作用与竖直作用，通过竖向位移与水平位移的比例关系来判断地震作用中占主导地位的方向和大小，启用相关方向的阻尼器。由于该过程为一连续动态过程，因此所述耗能节点运行能根据地震作用的变化而动态实时更新，达到充分利用阻尼器的目的。

附图说明

图1为本发明用于房屋结构的耗能节点的示意图。

图2为耗能节点的梁上结构俯视图。

图3为水平阻尼器和竖向阻尼器同时作用的示意图。

图4为水平阻尼器单独作用的示意图。

图5为竖向阻尼器单独作用的示意图。

图6a-6d为电磁柱和容置孔配合的过程图。

图中：

1.梁

2.柱

3.第一固定块

4.水平阻尼器

5.水平阻尼器固定端

6.水平阻尼器活动端

7.水平滚轮

8.水平导轨

9.第一连接套筒

10.第一电磁柱连接管

11.第一电磁柱

12.第一容置孔连接管

13.第一容置孔

14.第二连接套筒

15.第二电磁柱连接管

16.第二电磁柱

17.第二容置孔连接管

18.第二容置孔

19.第三电磁柱连接管

20.第三电磁柱

21.第三容置孔连接管

22.第三容置孔

23.竖直滚轮

24.竖直导轨

25.第二固定块

26.第三固定块

27.第四固定块

28.第五固定块

29.竖向阻尼器

30.竖向阻尼器固定端

31.竖向阻尼器活动端

32.水平滚轮支撑架

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1-5所示，一种用于房屋建筑的耗能节点，包括梁1和柱2的节点，在梁1和柱2上分别设置水平阻尼器4和竖向阻尼器29。梁1和柱2上分别设置有竖向位移传感器和水平位移传感器。该房屋建筑的耗能节点与控制系统相连，由控制系统控制。控制系统根据竖向位移传感器和水平位移传感器收集的地震作用下的位移数据驱动水平阻尼器或/和竖向阻尼器作用。

梁1上固设有第一固定块3，柱2上固设有第五固定块28。水平阻尼器4通过水平阻尼器固定端5连接到第一固定块3上。水平阻尼器活动端6连接至第一连接套筒9。竖向阻尼器29通过竖向阻尼器固定端30连接到第五固定块28上。竖向阻尼器活动端31连接至第二连接套筒14。第一连接套筒9和第二连接套筒14都为y字形。第一连接套筒9还套设有第一电磁柱连接管10和第二电磁柱连接管15；第二连接套筒14还套设有第一容置孔连接管12和第三电磁柱连接管19。梁1和柱2的节点处还固定有第三容置孔连接管21和第二容置孔连接管17。

第一电磁柱连接管10、第二电磁柱连接管15和第三电磁柱连接管19内分别设置有可伸缩的第一电磁柱11、第二电磁柱16和第三电磁柱20。第一容置孔连接管12、第二容置孔连接管17和第三容置孔连接管21内分别设置有第一容置孔13、第二容置孔18和第三容置孔22。第一电磁柱11、第二电磁柱16和第三电磁柱20通电伸长后可分别伸入第一容置孔13、第二容置孔18和第三容置孔22内。

第一连接套筒9和第二连接套筒14上分别通过水平滚轮支撑架32和竖直滚轮支撑架连接有水平滚轮7和竖直滚轮23。

梁1和柱2节点处固定有第四固定块27，水平导轨8设置在第一固定块3和第四固定块27之间；竖直导轨24设置在第四固定块27和第五固定块28之间，水平滚轮7和竖直滚轮23分别在水平导轨8和竖直导轨24内滚动。

第三容置孔连接管21通过第三固定块26固定在柱2上；第二容置孔连接管17通过第二固定块25固定在梁1上。

第四固定块27为角钢。水平导轨8和竖直导轨24都为槽钢。

水平阻尼器4和竖向阻尼器29都为位移型粘滞阻尼器。

控制系统为plc控制系统。plc控制系统设置有备用电源。

图6a-6d所示为电磁柱和容置孔配合的过程图。图6a中，电磁柱11、16、20分别位于相应的电磁柱连接管10、15、19内。图6b中，电磁柱11、16、20在plc控制系统的驱动下，由电磁柱连接管10、15、19向外伸出。图6c中，电磁柱11、16、20在plc控制系统的驱动下，由电磁柱连接管10、15、19向外进一步伸出，伸向对应的容置孔连接管12、17、21。图6d中，电磁柱11、16、20在plc控制系统的驱动下，伸入对应的容置孔连接管12、17、21中设置的容置孔13、18、22内，由于电磁作用，电磁柱11、16、20产生磁性，电磁柱11、16、20和容置孔13、18、22固定连接，使得水平阻尼器4和/竖向阻尼器29作用。

以plc控制系统为例，该房屋建筑的耗能节点工作过程如下：

设置在梁1上的竖向位移传感器和设置在柱2上的水平位移传感器能够监测梁1和柱2的竖向位移vw和水平位移hw，位移传感器与plc控制系统连接，通过比较vw/hw的大小，进而控制用于房屋建筑的耗能节点的运行。其具体方式如下：

当vw/hw＝0.8-1.2时，即水平位移hw和竖向位移vw相当，plc控制系统驱动第一电磁柱11通电伸出第一电磁柱连接管10，使其伸入第一容置孔13内，由于电磁作用，第一电磁柱11产生磁性，第一电磁柱11和第一容置孔13固定连接，当梁1或/和柱2产生位移时，由于水平滚轮7和竖直滚轮23的作用，使得水平阻尼器4和竖向阻尼器29同时作用；

当vw/hw<0.8时，即水平位移hw占主导，plc控制系统驱动第二电磁柱16通电伸出第二电磁柱连接管15，使其伸入第二容置孔18内，由于电磁作用，第二电磁柱16产生磁性，第二电磁柱16和第二容置孔18固定连接，使得水平阻尼器4单独作用；

当vw/hw＞1.2时，即竖向位移vw占主导，plc控制系统驱动第三电磁柱20通电伸出第三电磁柱连接管19，使其伸入第三容置孔22内，由于电磁作用，第三电磁柱20产生磁性，第三电磁柱20和第三容置孔22固定连接，使得竖向阻尼器29单独作用。

该工作过程为一连续过程，竖向位移传感器和水平位移传感器实时收集位移数据，并及时反馈给plc控制系统，由plc控制系统比较vw/hw的大小发出相应指令控制用于房屋建筑的耗能节点中相关构件的运行，使水平阻尼器或竖向阻尼器或二者共同发挥作用。间隔δt后，重复上述过程，实现该耗能节点运行的动态实时更新。其中时间间隔δt可为0.2秒-2秒；优选0.5秒。

该房屋建筑的耗能节点，在地震作用时，同时考虑地震的水平作用与竖直作用，通过竖向位移与水平位移的比例关系来判断地震作用中占主导地位的方向和大小，启用相关方向的阻尼器。由于该过程为一连续动态过程，因此所述耗能节点运行能根据地震作用的变化而动态实时更新，充分利用阻尼器。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明。对本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。