双层组合式耗能结构的制作方法

本发明属于建筑结构振动控制领域，特别是涉及一种双层组合式耗能结构。

背景技术

地震灾害具有突发性和毁灭性，严重威胁着人类生命、财产的安全。世界上每年发生破坏性地震近千次，一次大地震可引起上千亿美元的经济损失，导致几十万人死亡或严重伤残。我国地处世界上两个最活跃的地震带上，是遭受地震灾害最严重的国家之一，地震造成的人员伤亡居世界首位，经济损失也十分巨大。地震中建筑物的大量破坏与倒塌，是造成地震灾害的直接原因。地震发生时，地面振动引起结构的地震反应。对于基础固接于地面的建筑结构物，其反应沿着高度从下到上逐层放大。由于结构物某部位的地震反应(加速度、速度或位移)过大，使主体承重结构严重破坏甚至倒塌；或虽然主体结构未破坏，但建筑饰面、装修或其它非结构配件等毁坏而导致严重损失；或室内昂贵仪器、设备破坏导致严重的损失或次生灾害。为了避免上述灾害的发生，人们必须对结构体系的地震反应进行控制，并消除结构体系的“放大器”作用，结构消能减振技术是把结构的某些非承重构件(如剪力墙、连接件等)设计成消能杆件，或在结构的某些部位(层间空间、节点、连接缝等)安装消能装置。在小风或小震时，这些消能杆件(或消能装置)和结构本身具有足够的侧向刚度以满足使用要求，结构处于弹性状态；当出现大震或大风时，随着结构侧向变形的增大，消能构件或消能装置率先开始工作，产生较大阻尼，大量消耗输入结构的地震或风振能量，使结构的动能或弹性势能等能量转化成热能等形式耗散掉，迅速衰减结构的地震或风振反应(位移、速度、加速度等)，使主体结构避免出现明显的非弹性状态，保护主体结构及构件在强震或大风中免遭破坏。因为地震等原因传输给建筑结构的外部能量，是结构产生振动的根源，所以在结构中设置耗能装置，增加耗能量，将会减少结构的振动反应。目前研究开发的防屈曲耗能构件的约束混凝土容易被压碎而失去了约束与防屈曲作用，致使其耗能能力大幅降低。因此，一些耗能构件制造工艺，耗能性能等仍需要进一步改进。

技术实现要素：

为了解决上述存在的技术问题，本发明提供一种双层组合式耗能结构，采用双层式内外组合结构设计，整体结构具有合理的初始刚度在正常状态下使用时能够增大建筑支撑承载能力，在遇到地震时，其拥有良好的抗震性能、延性和滞回耗能能力，可以最大程度减震耗能，同时双层式内外组合设计使结构耗能更加均匀分散，使耗能更充分。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种双层组合式耗能结构，包括外圈耗能钢管、耗能肋、内设圆孔、内圈耗能钢管、连接板、连接板螺孔、铅销孔、外耗能垫圈、铅销、端部耗能钢管、耗能填充材料、波峰耗能钢板、波谷耗能钢板、端部耗能钢板、形状记忆合金复位弹簧、端部耗能垫圈和内耗能垫圈，一种双层组合式耗能结构的主体采用铅销将若干个外圈耗能钢管、内圈耗能钢管和端部耗能钢管连接而成，一种双层组合式耗能结构的主体的上端和下端分别设置端部耗能钢管，在两个端部耗能钢管之间设置若干外圈耗能钢管和内圈耗能钢管，外圈耗能钢管和内圈耗能钢管从上而下采用间隔设置，在外圈耗能钢管和外圈耗能钢管之间设置外耗能垫圈，在外圈耗能钢管和连接板之间设置端部耗能垫圈，在内圈耗能钢管和内圈耗能钢管之间设置内耗能垫圈，在内圈耗能钢管和端部耗能钢管之间设置内耗能垫圈，外圈耗能钢管和内圈耗能钢管均为四面体结构，外圈耗能钢管和内圈耗能钢管的每面上下两侧分别设置一行铅销孔，在两行铅销孔之间设置两行内设圆孔，并在相邻的内设圆孔和内设圆孔之间设置耗能肋，端部耗能钢管为四面体结构，在端部耗能钢管的每面中设置两行内设圆孔，并在相邻的内设圆孔和内设圆孔之间设置耗能肋，在端部耗能钢管的每面和外圈耗能钢管的连接侧设置一行铅销孔，在端部耗能钢管的每面的另一侧和连接板固定连接，并在连接板的外圈设置若干连接板螺孔，在内圈耗能钢管、连接板、端部耗能钢管和内耗能垫圈围成结构的内部空腔设置耗能填充材料，并在内圈耗能钢管、连接板、端部耗能钢管和内耗能垫圈围成的结构内设置波峰耗能钢板、波谷耗能钢板和端部耗能钢板，波峰耗能钢板、波谷耗能钢板和端部耗能钢板围成的结构中连接板和端部耗能钢板固定连接，其中波峰耗能钢板和波峰耗能钢板相对、波谷耗能钢板和波谷耗能钢板相对，并在相对的波谷耗能钢板和波谷耗能钢板之间设置形状记忆合金复位弹簧进行连接。

进一步地，在连接板的外圈等间距设置若干连接板螺孔。

进一步地，外圈耗能钢管、内圈耗能钢管、端部耗能钢管、波峰耗能钢板、波谷耗能钢板、端部耗能钢板采用低屈服点钢板制作而成。

进一步地，耗能填充材料采用高阻尼橡胶制作而成。

进一步地，外耗能垫圈、端部耗能垫圈和内耗能垫圈采用泡沫铝制作而成。

进一步地，外圈耗能钢管、外耗能垫圈和端部耗能垫圈的口径设置均相等。

进一步地，内圈耗能钢管、端部耗能钢管和内耗能垫圈的口径设置均相等。

本发明的有益效果是：

本发明的有益效果是采用双层式内外组合结构设计，内层采用连接板对内圈耗能钢管、端部耗能钢管和内耗能垫圈拉压的耗能方式，外层采用连接板对外圈耗能钢管、外耗能垫圈和端部耗能垫圈拉压的耗能方式，使得本发明结构的塑性分布合理，无明显应力集中现象，在结构内设置的波峰耗能钢板和波谷耗能钢板能够相互协调共同耗能，设置的形状记忆合金复位弹簧能及时复位，整体结构具有合理的初始刚度在正常状态下使用时能够增大建筑支撑承载能力，在遇到地震时，其拥有良好的抗震性能、延性和滞回耗能能力可以最大程度减震耗能，同时双层式内外组合设计使结构耗能更加均匀分散，使耗能更充分。

附图说明

图1为本发明双层组合式耗能结构正视示意图。

图2为本发明双层组合式耗能结构俯视示意图。

图3为本发明双层组合式耗能结构侧视示意图。

图4为图2的a-a剖面示意图。

图5为外圈耗能钢管的正视和侧视示意图。

图6为内圈耗能钢管的正视和侧视示意图。

图7为端部耗能钢管的正视和侧视示意图。

图中：1为外圈耗能钢管；2为耗能肋；3为内设圆孔；4为内圈耗能钢管；5为连接板；6为连接板螺孔；7为铅销孔；8为外耗能垫圈；9为铅销；10为端部耗能钢管；11为耗能填充材料；12为波峰耗能钢板；13为波谷耗能钢板；14为端部耗能钢板；15为形状记忆合金复位弹簧；16为端部耗能垫圈；17为内耗能垫圈。

具体实施方式

为了进一步说明本发明，下面结合附图及实施例对本发明进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例：如图1—7所示：一种双层组合式耗能结构，外圈耗能钢管1、耗能肋2、内设圆孔3、内圈耗能钢管4、连接板5、连接板螺孔6、铅销孔7、外耗能垫圈8、铅销9、端部耗能钢管10、耗能填充材料11、波峰耗能钢板12、波谷耗能钢板13、端部耗能钢板14、形状记忆合金复位弹簧15、端部耗能垫圈16和内耗能垫圈17，

一种双层组合式耗能结构的主体采用铅销9将若干个外圈耗能钢管1、内圈耗能钢管4和端部耗能钢管10连接而成，一种双层组合式耗能结构的主体的上端和下端分别设置端部耗能钢管10，在两个端部耗能钢管10之间设置若干外圈耗能钢管1和内圈耗能钢管4，外圈耗能钢管1和内圈耗能钢管4从上而下采用间隔设置，在外圈耗能钢管1和外圈耗能钢管1之间设置外耗能垫圈8，在外圈耗能钢管1和连接板5之间设置端部耗能垫圈16，在内圈耗能钢管4和内圈耗能钢管4之间设置内耗能垫圈17，在内圈耗能钢管4和端部耗能钢管10之间设置内耗能垫圈17，外圈耗能钢管1和内圈耗能钢管4均为四面体结构，外圈耗能钢管1和内圈耗能钢管4的每面上下两侧分别设置一行铅销孔7，在两行铅销孔7之间设置两行内设圆孔3，并在相邻的内设圆孔3和内设圆孔3之间设置耗能肋2，端部耗能钢管10为四面体结构，在端部耗能钢管10的每面中设置两行内设圆孔3，并在相邻的内设圆孔3和内设圆孔3之间设置耗能肋2，在端部耗能钢管10的每面和外圈耗能钢管1的连接侧设置一行铅销孔7，在端部耗能钢管10的每面的另一侧和连接板5固定连接，并在连接板5的外圈设置若干连接板螺孔6，在内圈耗能钢管4、连接板5、端部耗能钢管10和内耗能垫圈17围成结构的内部空腔设置耗能填充材料11，并在内圈耗能钢管4、连接板5、端部耗能钢管10和内耗能垫圈17围成的结构内设置波峰耗能钢板12、波谷耗能钢板13和端部耗能钢板14，波峰耗能钢板12、波谷耗能钢板13和端部耗能钢板14围成的结构中连接板5和端部耗能钢板14固定连接，其中波峰耗能钢板12和波峰耗能钢板12相对、波谷耗能钢板13和波谷耗能钢板13相对，并在相对的波谷耗能钢板13和波谷耗能钢板13之间设置形状记忆合金复位弹簧15进行连接。

在连接板5的外圈等间距设置若干连接板螺孔6；外圈耗能钢管1、内圈耗能钢管4、端部耗能钢管10、波峰耗能钢板12、波谷耗能钢板13、端部耗能钢板14采用低屈服点钢板制作而成；耗能填充材料11采用高阻尼橡胶制作而成；外耗能垫圈8、端部耗能垫圈16和内耗能垫圈17采用泡沫铝制作而成；外圈耗能钢管1、外耗能垫圈8和端部耗能垫圈16等口径设置；内圈耗能钢管4、端部耗能钢管10和内耗能垫圈17等口径设置。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。