一种自复位金属与摩擦复合耗能支撑的制作方法

本发明属于建筑结构消能减震，具体涉及一种自复位金属与摩擦复合耗能支撑。

背景技术：

1、防屈曲支撑阻尼器利用核心钢板受拉与受压屈服耗能，并通过在核心钢板周围设置钢管混凝土筒体提供侧向约束，可避免受力时发生屈曲失稳。摩擦型阻尼器利用存在预紧力的钢板间相对滑移实现摩擦耗能，可通过螺栓预紧力调节阻尼力。防屈曲支撑阻尼器和摩擦型阻尼器均具有施工便捷、成本低、性能稳定等优势，在建筑结构中应用广泛。

2、但传统防屈曲支撑阻尼器一般设计为小震下弹性不耗能，只在中震和大震下起到耗能作用；摩擦型阻尼器屈服位移小，存在疲劳问题，大震下耗能效率低。防屈曲支撑阻尼器和摩擦型阻尼器均存在耗能形式单一的问题，不能适应不同强度的地震作用，且由于阻尼器发生塑性变形或摩擦滑移，阻尼器发生耗能后无法恢复变形，主体结构在震后存在较大残余变形影响使用，难以满足既有建筑加固改造的抗震性能提升需求。

3、因此，为实现消能减震构件在小震到大震下分阶段耗能需求，减少主体结构震后残余变形，实现结构快速修复目标，有必要开发一种新型的金属与摩擦复合耗能支撑。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种自复位金属与摩擦复合耗能支撑，实现了消能减震构件在小震到大震下分阶段耗能需求，减少了主体结构震后残余变形，并实现结构快速修复目标。

2、本发明采用以下技术方案：

3、一种自复位金属与摩擦复合耗能支撑，包括自复位系统、摩擦耗能系统、金属屈服耗能系统、第一端部连接件以及第二端部连接件；

4、一对所述自复位系统平行相对设置，且在平行相对设置的一对所述自复位系统之间通过螺栓连接有所述摩擦耗能系统；

5、所述自复位系统中具有可相对滑移且能够自复位的滑移部件；

6、所述摩擦耗能系统能够使所述滑移部件在相对滑移时产生摩擦力；

7、所述金属屈服耗能系统设置于一对所述自复位系统之间；

8、所述自复位系统和所述金属屈服耗能系统的两端均分别与所述第一端部连接件和第二端部连接件固接；所述第一端部连接件和第二端部连接件能够与抗震主体结构连接。

9、进一步地，所述自复位系统包括h型钢、槽钢以及预应力装置；

10、所述h型钢对接于所述槽钢内，构成长度方向两端开口的矩形筒，且所述h型钢与所述槽钢能够相对滑移，构成所述可相对滑移部件；

11、所述预应力装置包括预应力筋、第一端部锚板和第二端部锚板；所述预应力筋的两端分别锚定于所述第一端部锚板和所述第二端部锚板；所述第一端部锚板和所述第二端部锚板分别抵接在所述矩形筒体的两端开口，使所述预应力筋穿过所述矩形筒体的内腔，并对所述预应力筋施加预应力。

12、进一步地，所述h型钢一端的腹板设置有第一伸长段钢板；

13、所述第一端部锚板上设置有一字形长孔；

14、所述第一伸长段钢板能够从所述一字形长孔伸出后与所述第一端部连接件固接；

15、所述槽钢的翼缘板背离所述第一伸长段钢板的一端设置有第二伸长段钢板，所述第二伸长段钢板与所述第二端部连接件固接。

16、进一步地，所述自复位系统中h型钢的一个翼缘板设置有h形钢翼缘外伸板，所述h型钢翼缘外伸板设置有一字型长孔；

17、所述自复位系统中槽钢的翼缘设置有槽钢翼缘折板，所述槽钢翼缘折板设置有螺栓孔；

18、所述摩擦耗能系统包括至少一个摩擦耗能单元，所述摩擦耗能单元包括摩擦板和钢垫板，所述摩擦板设置有螺栓孔，所述钢垫板设置有一字型长孔；

19、螺栓先依次穿过一个所述自复位系统中所述槽钢翼缘折板的螺栓孔、一块所述摩擦板的螺栓孔、所述h型钢翼缘外伸板的一字型长孔，再穿过一块所述钢垫板的一字型长孔，最后依次穿过平行设置的另一个所述自复位系统中所述h型钢翼缘外伸板的一字型长孔、另一块所述摩擦板的螺栓孔、所述槽钢翼缘折板的螺栓孔，最后与螺母螺纹连接。

20、进一步地，所述金属屈服耗能系统包括一块耗能钢板；

21、所述耗能钢板两端为连接段，所述连接段之间设置有核心耗能段；

22、所述连接端分别与所述第一端部连接件、所述第二端部连接件固接，所述核心耗能段夹设于两个平行的所述h型钢之间。

23、进一步地，所述核心耗能段的表面涂有无粘结材料。

24、进一步地，所述固接为螺栓连接。

25、有益效果：

26、1、一对自复位系统平行相对设置，且在平行相对设置的一对自复位系统之间通过螺栓连接有摩擦耗能系统；自复位系统中具有可相对滑移且能够自复位的滑移部件；摩擦耗能系统能够使自复位系统中的可相对滑移部件在相对滑移时产生摩擦力；金属屈服耗能系统设置于一对自复位系统之间；自复位系统和金属屈服耗能系统的两端均分别与第一端部连接件和第二端部连接件固接；第一端部连接件和第二端部连接件能够与抗震主体结构连接。

27、如此，采用摩擦耗能系统与金属屈服耗能系统组合，能够使得在多遇地震作用下摩擦耗能系统率先耗能，金属屈服耗能系统在设防地震、罕遇地震下渐进屈服耗能(金属屈服耗能系统设计在多遇地震作用下弹性变形不耗能，在设防地震和罕遇地震下发生塑性变形开始耗能)，解决了传统金属阻尼器耗能形式单一的难题，实现了分阶段高效耗能，能更好地满足不同地震动强度抗震要求。

28、2、预应力筋的两端分别与第一端部锚板和第二端部锚板固接；第一端部锚板和第二端部锚板分别抵接在矩形筒体的两端开口，使预应力筋穿过矩形筒体的内腔，并对预应力筋施加预应力。如此，采用带预应力筋的自复位系统，可有效减少或消除耗能支撑的震后残余变形，有利于建筑结构快速修复。

29、3、摩擦耗能单元整体设置于一对自复位系统之间的外部，可在不拆卸耗能支撑条件下对摩擦耗能单元中的摩擦片进行拆卸更换，便于摩擦板在多遇地震下出现损耗后的震后更换。

30、4、该复合支撑的各系统部件均采用螺栓连接，摩擦耗能单元和金属屈服耗能单元损耗后可仅更换耗能单元部件，自复位系统等部件可重复利用，经济性好。

31、5、耗能钢板的连接端分别与第一端部连接件、第二端部连接件固接，使核心耗能段位于自复位系统之间留有的空隙中。如此，一对平行的自复位系统以及设置在自复位系统外部的金属耗能单元既能实现摩擦耗能，又能对金属耗能系统提供侧向约束实现防屈曲功能，有效地将各组成系统进行有机结合，实现了与传统防屈曲支撑尺寸相同条件下功能的升级。

技术特征：

1.一种自复位金属与摩擦复合耗能支撑，其特征在于，包括自复位系统、摩擦耗能系统、金属屈服耗能系统、第一端部连接件以及第二端部连接件；

2.根据权利要求1所述的一种自复位金属与摩擦复合耗能支撑，其特征在于，所述自复位系统包括h型钢、槽钢以及预应力装置；

3.根据权利要求2所述的一种自复位金属与摩擦复合耗能支撑，其特征在于，所述h型钢一端的腹板设置有第一伸长段钢板；

4.根据权利要求2或3所述的一种自复位金属与摩擦复合耗能支撑，其特征在于，所述自复位系统中h型钢的一个翼缘板设置有h形钢翼缘外伸板，所述h型钢翼缘外伸板设置有一字型长孔；

5.根据权利要求4所述的一种自复位金属与摩擦复合耗能支撑，其特征在于，所述金属屈服耗能系统包括一块耗能钢板；

6.根据权利要求5所述的一种自复位金属与摩擦复合耗能支撑，其特征在于，所述核心耗能段的表面涂有无粘结材料。

7.根据权利要求1、2、4～6任意一项所述的一种自复位金属与摩擦复合耗能支撑，其特征在于，所述固接为螺栓连接。

技术总结
本发明公开了一种自复位金属与摩擦复合耗能支撑，属于建筑结构消能减震技术领域，包括自复位系统、摩擦耗能系统、金属屈服耗能系统、第一端部连接件以及第二端部连接件；自复位系统平行相对设置，且在自复位系统之间通过螺栓连接有摩擦耗能系统；自复位系统中具有可相对滑移且能够自复位的滑移部件；摩擦耗能系统能够使滑移部件在相对滑移时产生摩擦力；金属屈服耗能系统设置于自复位系统之间；自复位系统和金属屈服耗能系统的两端均分别与第一端部连接件和第二端部连接件固接；第一端部连接件和第二端部连接件能够与抗震主体结构连接。该自复位金属与摩擦复合耗能支撑实现了分阶段高效耗能，能更好地满足不同地震动强度抗震要求。

技术研发人员：段树坤,唐亮,张勇波,张旭乔,陈晓东,乔浩玥,程焘,王伟,邓杨鹏,苏瑞
受保护的技术使用者：中建工程产业技术研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14