一种节点板式摩擦消能支撑的制作方法

本发明属于土木工程消能减震技术领域，具体涉及一种具有震后可快速修复性和通过摩擦消耗地震能量的摩擦消能支撑。

背景技术：

节点板式支撑被广泛应用于钢框架或混凝土框架中，在地震中，通过支撑拉伸和压缩、梁与柱形成塑性铰来消耗地震能量。这些变形都是不可逆的，削弱结构的安全性，并且震后的修复难度较大。通过在结构中引入消能器来减弱主体结构的地震作用，已经被证明是一种有效的方法。其中摩擦消能器构造简单，施工方便，而被广泛应用于结构物中。然而，节点板存在面外转动，约束了摩擦消能器在节点板式支撑中的工作性能，从而导致消能减震效果降低。

技术实现要素：

根据上述问题，本发明通过将开长孔的节点板作为摩擦主板，盖板的约束作用有效地限制了节点板的面外转动，并且减少了消能器与节点板的连接工艺。

本发明的技术方案：

一种节点板式摩擦消能支撑，包括摩擦消能器、支撑10、节点板11、端板5、螺栓9；

所述的摩擦消能器安装在支撑10的下表面，包括摩擦主板1、摩擦片2、盖板3、连接板4与端板5；所述的摩擦主板1为长方形的一角平切后的剩余形状，其上开有滑动槽；所述的摩擦主板1的上下表面安装有摩擦片2，摩擦片2外设有盖板3，摩擦片2和盖板3上开有圆孔，圆孔位置与摩擦主板1上的滑动槽位置相对应；摩擦主板1、摩擦片2和盖板3，三者通过碟形弹簧7、螺母8和螺栓9配合固定位一体结构；所述的连接板4位置与摩擦主板1的切口相对，二者间留有缝隙；所述的连接板4上开有圆孔，摩擦片2、盖板3和连接板4通过螺母8和螺栓9配合固定位一体结构；所述的连接板4与端板5固定连接，连接板4侧的盖板3上设有加紧肋6；

所述支撑10一端固定在节点板11内表面，另一端固定连接有端板5；支撑10端部的端板5与摩擦消能器端部的端板5固定连接。

所述摩擦片2、可选用黄铜摩擦片、刹车片等摩擦性能好的材料。

所述支撑10的截面可选用方钢管、h型钢、圆钢管等型钢。

支撑10与摩擦消能器的连接除了本发明所述的螺栓连接外，还可以采用销栓连接、焊缝连接。

支撑10的上端与节点板11采用焊接连接的方式，支撑10上端开长槽口，节点板11插入长槽口，在接触位置使用焊缝连接。

所述的摩擦消能器处，螺栓的螺帽与螺母下方各使用碟形弹簧7，以满足滑移过程中螺栓9松动引起的变形需求，保持螺栓9预紧力不发生损失的目的。

所述的摩擦消能器的摩擦主板1直接由节点板11开滑动槽实现，滑动槽的方向平行于支撑轴线。减少了摩擦消能器与节点板11的连接工艺，节约了材料。盖板3对节点板11起到加劲作用，约束节点板11的面外变形，减小了附加弯矩对摩擦消能器滑移的影响。

通过调节滑移荷载实现分阶段工作。小震下，所述摩擦消能支撑不发生滑移，为结构提供侧向刚度；大震下，摩擦消能支撑发生滑移摩擦消耗地震能量。

震后可快速修复性与保护主体结构安全性。震后只需拆下摩擦消能器的摩擦材料进行检查、更换即可。

本发明的有益效果：本发明的摩擦消能器通过螺栓拼接而成，构造简单，施工方便。本发明的消能支撑在地震作用下，强度不发生退化，且不发生破坏，震后只需检查、更换消能器的摩擦材料，具有震后修复费用低、及时使用的优点。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2为摩擦主板1结构示意图。

图3为摩擦材料2与盖板3结构示意图。

图4为加劲肋6结构示意图。

图5为连接板4结构示意图。

图6为支撑与消能器的端板5结构示意图。

图7为摩擦消能支撑的滞回曲线。

图8为普通支撑的滞回曲线。

图中：1摩擦主板；2摩擦片；3盖板；4连接板；5端板；6加紧肋；7碟形弹簧；8螺母；9螺栓；10支撑；11节点板。

具体实施方式

下面结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。

本发明的节点板式摩擦消能支撑包括摩擦消能器、支撑10、端板5、节点板11。所述支撑10下端焊接端板5。所述摩擦消能器上端焊接端板5，并且设置加劲肋6。支撑端板5与摩擦消能器端板5通过螺栓连接。所述支撑端板5与消能器端板5上开有大小与位置相同的圆形螺栓孔。

所述摩擦消能器主要由摩擦主板1、摩擦片2、盖板3、连接板4、端板5、加劲肋6、碟形弹簧7、螺母8、高强螺栓9组成。从上到下的拼接顺序为：盖板3、摩擦片2、摩擦主板1与连接板4、摩擦片2、盖板3。所述摩擦主板1通过将节点板11开双排长孔来实现，并且长孔的轴线方向与支撑10的轴线方向平行。摩擦片1、连接板4、盖板2均开有圆形螺栓孔。摩擦片2和盖板3开有六螺栓孔的位置与摩擦主板1上开有双排长螺栓孔位置相对应，并且位于长螺栓孔的中心位置，以保证在滑移时，正、反向滑移位移相等。摩擦主板1、摩擦片2、盖板3通过高强螺栓9连接，并且在高强螺栓9的螺帽与螺母8下方各放蝶形弹簧垫圈7。所述连接板4、摩擦片2、盖板3通过螺栓连接。连接板4与端板5垂直焊接，并且设置加劲肋6，加劲肋6的截面形状为四边形，最短边的高度高出盖板3平面。

在本发明中，所述摩擦主板1与连接板4之间留有空隙，距离要大于滑移的位移。长孔附近的盖板3与摩擦片2端部也应有足够的空间来保证正常滑移工作。盖板3与端板4之间留有空隙，以免焊缝影响拼装。

关于支撑10，可选择方钢管、h型钢、工字钢、圆钢管等型钢。本发明以方钢管为例。

支撑10与摩擦消能器的连接除了本发明所述的螺栓连接外，也可选择销栓连接、焊缝连接。

摩擦片2的材料可选用黄铜片、刹车片或者高分子等摩擦性能稳定、耐腐性好的材料。而摩擦材料在摩擦主板1与连接板4之间的空隙处可断开，能够保证消能器正常工作滑移摩擦即可。而在非摩擦区使用摩擦材料是为了保证盖板与摩擦主板之间的距离一致。否则可能产生偏心弯矩，影响摩擦消能器的正常工作。

可以根据不同地区的设防烈度，选择不同的滑移荷载。在小震下，节点板式摩擦消能支撑不发生滑移，相当于普通支撑，为结构提供侧向刚度；而在大震下，达到起滑荷载后，摩擦耗能支撑发生滑移摩擦耗能，而地震的大部分能量由摩擦消能支撑消耗，从而降低了主体结构的地震作用，有效保护了主体结构的安全性。图7所示为摩擦消能支撑的滞回曲线，在整个过程中，摩擦消能支撑的承载力与刚度均无降低，支撑无损害。图8所示为普通支撑的滞回曲线，支撑发生了明显的承载力与刚度退化。而在震后，只需拆开摩擦耗能器，检查摩擦材料是否需要更换。在震后检查或修复过程中，操作简单、周期短、可及时使用。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种节点板式摩擦消能支撑，以达到解决目前现有摩擦消能支撑与节点板的连接问题，解决节点板发生面外转动导致消能器不能正常工作的问题。所述摩擦消能支撑包括：摩擦消能器、支撑、端板、螺栓、节点板。所述摩擦消能器与支撑通过端板螺栓连接。小震下，所述摩擦消能支撑为主体结构提供侧向刚度；大震下，所述摩擦消能器沿着支撑轴线方向滑动，发生摩擦耗能，减小地震作用，达到保护主体结构的目的。所述摩擦消能器通过螺栓拼接而成，构造简单，施工方便。本发明的消能支撑在地震作用下，强度不发生退化，且不发生破坏，震后只需检查、更换消能器的摩擦材料，具有震后修复费用低、及时使用的优点。

技术研发人员：崔瑶;王鑫;刘洪滔
受保护的技术使用者：大连理工大学
技术研发日：2018.12.13
技术公布日：2019.04.12