本發(fā)明涉及建筑工程、橋梁工程領(lǐng)域，特別是涉及帶有框架梁和連梁的結(jié)構(gòu)體系，本發(fā)明屬于震后低損傷、可更換、多材料復(fù)合型梁端連接裝置，同時(shí)也屬于結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制裝置、結(jié)構(gòu)抗震裝置的一種。屬于結(jié)構(gòu)工程技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在地震災(zāi)害中，建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣對地震造成的損害有重要影響，因此較好的建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)一直以來都是結(jié)構(gòu)工程師們追求的目標(biāo)。框架結(jié)構(gòu)體系是目前主流的結(jié)構(gòu)體系，因?yàn)槠涫覂?nèi)空間利用率高、裝配化程度較高等優(yōu)勢，在工程實(shí)踐中具有廣闊的發(fā)展和應(yīng)用前景。

由于鋼結(jié)構(gòu)建筑一般剛度和阻尼較小，當(dāng)結(jié)構(gòu)較高或高寬比較大時(shí)，在地震和強(qiáng)風(fēng)作用下會(huì)產(chǎn)生較大的平動(dòng)加速度和扭轉(zhuǎn)加速度，結(jié)構(gòu)的性能目標(biāo)有時(shí)很難用常規(guī)的設(shè)計(jì)方法來經(jīng)濟(jì)合理地滿足。另一方面，強(qiáng)烈地震時(shí)結(jié)構(gòu)主體仍會(huì)進(jìn)入彈塑性，產(chǎn)生結(jié)構(gòu)構(gòu)件的損傷與破壞。為了提供額外的剛度和阻尼，在高層建筑中加入粘滯或者粘彈性阻尼器是常用方法之一，例如近20年來在高層鋼結(jié)構(gòu)中被廣為應(yīng)用的粘彈性阻尼器支撐。但是由于此類阻尼器的工作機(jī)制多為推壓，而在地震中高層結(jié)構(gòu)主要發(fā)生彎、扭變形，導(dǎo)致每個(gè)阻尼器端部的位移變化并不顯著，限制了阻尼效果。在這樣的背景下，新一代可以提供地震耗能、快速修復(fù)，災(zāi)害損失較小的鋼結(jié)構(gòu)體系蓬勃發(fā)展。

結(jié)構(gòu)抗震領(lǐng)域近年來備受關(guān)注的一大新趨勢是震后功能可恢復(fù)。地震后結(jié)構(gòu)功能迅速恢復(fù)能力已成為鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要參考因素，而使用可更換構(gòu)件是實(shí)現(xiàn)高層建筑結(jié)構(gòu)震后功能恢復(fù)的有效途徑。同時(shí)，可更換結(jié)構(gòu)構(gòu)件與我國裝配化建筑的要求契合度很高，有著很好的運(yùn)用前景。順應(yīng)震后功能可恢復(fù)的趨勢，結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域的學(xué)者研發(fā)出了諸多可更換耗能構(gòu)件。

可更換耗能構(gòu)件抗震特性一般分為三個(gè)階段：(1)無損傷階段，即可更換構(gòu)件和主結(jié)構(gòu)均處于彈性工作狀態(tài)；(2)可更換構(gòu)件損傷控制階段，即可更換構(gòu)件集中發(fā)展塑性變形，而主結(jié)構(gòu)保持彈性或僅有輕微塑性發(fā)展，震后可更換構(gòu)件可以方便更換；(3)損傷超越階段，即損傷擴(kuò)展到主結(jié)構(gòu)，依賴主結(jié)構(gòu)的承載能力和變形能力阻止結(jié)構(gòu)的整體倒塌。如果可更換構(gòu)件的損傷控制階段可以比較穩(wěn)定和持久，它們可將地震損傷集中，以確保結(jié)構(gòu)體系的其他部分在地震災(zāi)害中保持在彈性階段，從而顯著的提高結(jié)構(gòu)抗震特性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明涉及一種新的梁端連接裝置，該連接裝置應(yīng)用于框架梁和連梁的梁端部分，在梁端產(chǎn)生彎矩荷載時(shí)被激活，其中的阻尼器在系統(tǒng)無損傷階段顯著提高阻尼水平。在結(jié)構(gòu)處于動(dòng)態(tài)負(fù)載的情況下，新的構(gòu)造的梁端連接裝置提供阻尼，有助于控制層間位移、速度與加速度。在結(jié)構(gòu)處于高強(qiáng)度動(dòng)態(tài)負(fù)載的情況下，該連接裝置具有一定自適配性，在層間位移角超過預(yù)設(shè)的臨界值后，該連接裝置能將地震損傷集中于其可更換的強(qiáng)度削弱段，通過翼緣屈曲變形提供延性耗能，并且一旦進(jìn)入了損傷超越階段，該連接裝置可以保證結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性；另外，該連接裝置為可更換連接裝置，并且自帶轉(zhuǎn)動(dòng)回位鈕，易于修復(fù)震后殘余位移，更換較為方便，有效降低地震造成的各種損失。

本發(fā)明所要解決的問題通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。

一種易復(fù)位可更換抗彎耗能連接裝置，由粘彈性段3和強(qiáng)度削弱段4組成，其中：

粘彈性段3由圓角五邊形耗能材料片301、圓角五邊形薄鋼板302、矩形薄鋼板303、固定短臂304、轉(zhuǎn)動(dòng)長臂305、銷軸36、連接端板307、連接螺栓308和鉛芯309構(gòu)成，圓角五邊形薄鋼板302的長直邊連接鋼柱端端板101，矩形薄鋼板303與連接端板307相連接；圓角五邊形薄鋼板302與矩形薄鋼板303由圓角五邊形耗能材料片301相連接，形成一個(gè)組板；若干個(gè)隔開、平行放置的組板通過交指型設(shè)置，形成復(fù)合彈性耗能體31；銷軸36為圓形，套入轉(zhuǎn)動(dòng)長臂305上開的帶槽大圓孔361中；銷軸36頂端設(shè)置有六邊形回位鈕362；所述復(fù)合彈性耗能體31、固定短臂304、轉(zhuǎn)動(dòng)長臂305和銷軸36同心布置；銷軸36上下兩側(cè)、帶槽大圓孔361的槽中設(shè)置有扇形止動(dòng)鍵363，在較大的荷載下將粘彈性段3鎖死，以提供被動(dòng)自適配能力。

在扇形止動(dòng)鍵363鎖死后，更大的力傳導(dǎo)到強(qiáng)度削弱段4。強(qiáng)度削弱段4由強(qiáng)度削弱梁401、l形鋼連接裝置件402和連接螺栓403組成，強(qiáng)度削弱梁401通過l形鋼連接件402和連接螺栓403與粘彈性段3相連，便于更換；

所述易復(fù)位可更換抗彎耗能連接裝置一端與柱或其他豎向結(jié)構(gòu)部件通過鋼柱端端板101使用螺栓102連接，另一端與梁通過梁端端板201使用螺栓202連接。

本發(fā)明中，強(qiáng)度削弱梁401通過梁端端板201和螺栓202與梁11相連。

本發(fā)明中，復(fù)合彈性耗能體31中可加入鉛芯309，以提高耗能能力與彈性剛度。

本發(fā)明中，所述強(qiáng)度削弱梁401的抗彎強(qiáng)度小于所連接的梁，且延性較好，包括但不限于削弱翼緣式梁段。

本發(fā)明中，圓角五邊形耗能材料片(例如橡膠片)301、圓角五邊形薄鋼板302、矩形薄鋼板303的形狀為一種優(yōu)選形狀，也可采用其它形狀代替。

本發(fā)明中，鉛芯309作為剛度調(diào)節(jié)裝置，可視實(shí)際使用情況確定添加與否。

本發(fā)明中，銷軸36上下兩側(cè)、大圓孔361的槽中設(shè)置的扇形止動(dòng)鍵363形式為一種優(yōu)選構(gòu)造，也可采用任何具有限位或止動(dòng)裝置的構(gòu)造。

本發(fā)明中，l形鋼連接件402、連接裝置螺栓403為一種強(qiáng)度削弱梁401的連接形式，也可選用其它構(gòu)造將強(qiáng)度削弱段4可靠連接于粘彈性段3。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）該連接裝置具有一定的適配特性，適應(yīng)不同地震水準(zhǔn)。在風(fēng)振和小震作用下，該連接裝置可以提高結(jié)構(gòu)的阻尼比，達(dá)到降低結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)的目的。在中震和大震作用下，該連接裝置率先發(fā)生延性屈服，耗散地震能量。

（2）該連接裝置采用抗彎耗能的可更換連接裝置，保證屈服后結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定，在震后可以方便地拆卸和更換；

（3）該連接裝置具有回位鈕，可在產(chǎn)生塑性變形后通過轉(zhuǎn)動(dòng)回位鈕將該連接裝置回位，減小結(jié)構(gòu)總體殘余變形，便于該連接裝置的更換。

附圖說明

現(xiàn)在將參照附圖僅通過實(shí)例來詳細(xì)描述本發(fā)明，在附圖中相同參考標(biāo)號(hào)表示相同部件，其中：

圖1顯示為典型框架結(jié)構(gòu)建筑物側(cè)視圖；

圖2顯示為框架結(jié)構(gòu)建筑物側(cè)視圖，其中所公開的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例連接裝置在梁的一端；

圖3顯示為本發(fā)明軸測示意圖；

圖4顯示為本發(fā)明平面圖；

圖5顯示為本發(fā)明立面圖；

圖6顯示為本發(fā)明粘彈性段變形示意圖；

圖7顯示為本發(fā)明銷軸以及回位鈕細(xì)節(jié)以及其轉(zhuǎn)角示意圖；

圖中標(biāo)號(hào)：101為連接柱端板、102為連接柱螺栓、201為連接梁端板、202為連接梁螺栓、3為粘彈性段、31為復(fù)合彈性耗能體、301為圓角五邊形耗能材料片、302為圓角五邊形薄鋼板、303為矩形薄鋼板、304為固定短臂、305為轉(zhuǎn)動(dòng)長臂、36為銷軸、361為帶槽大圓孔、362為六邊形回位鈕、363為扇形止動(dòng)鍵、307為連接端板、308為連接螺栓、309為鉛芯、4為強(qiáng)度削弱段、401為強(qiáng)度削弱梁、402為l形鋼連接件、403為連接螺栓、11為梁、12為第一柱、13為第二柱、15為易復(fù)位可更換抗彎耗能連接裝置。

具體實(shí)施方式

下面通過實(shí)施例結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的說明。

實(shí)施例１：現(xiàn)在參照圖1，其中示意了用于建筑結(jié)構(gòu)中的框架結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有技術(shù)的實(shí)例，即，鋼框架結(jié)構(gòu)，或者高層結(jié)構(gòu)中鋼框架混凝土核心筒的框架部分，或者其他結(jié)構(gòu)的框架部分。當(dāng)建筑遭受強(qiáng)風(fēng)或地震載荷時(shí)，梁11與第一柱12和第二柱13發(fā)生變形，未能提供有意義的阻尼。

在圖2中，本文中描述的發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該實(shí)施例中的易復(fù)位可更換抗彎耗能連接裝置部分取代了圖1中梁11的末端部分，由于易復(fù)位可更換抗彎耗能連接裝置15僅僅取代了梁11的一段，不會(huì)浪費(fèi)建筑內(nèi)部其他空間。在這種情況下，當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)遭受強(qiáng)風(fēng)或地震載荷時(shí)，本發(fā)明發(fā)生變形并對該系統(tǒng)提供附加阻尼。

如圖3、圖4、圖5所示，將圓角五邊形耗能材料片301、圓角五邊形薄鋼板302和矩形薄鋼板303連接，形成組板，多個(gè)隔開、平行的組板通過交指型設(shè)置，形成復(fù)合彈性耗能體31。固定短臂304上連有銷軸36，銷軸36上有六邊形回位鈕362和扇形止動(dòng)鍵363、轉(zhuǎn)動(dòng)長臂305上開有帶槽大圓孔361，套入銷軸36中。復(fù)合彈性耗能體31和轉(zhuǎn)動(dòng)長臂305與連接裝置鋼柱端板101相連，通過連接裝置鋼柱螺栓102與結(jié)構(gòu)主體框架柱相連見圖2。復(fù)合彈性耗能體31與固定短臂304連接于連接端板307上，通過連接螺栓308和l形鋼連接件402與強(qiáng)度削弱梁401相連。復(fù)合彈性耗能體31中可加入鉛芯309，以提高耗能能力與彈性剛度；銷軸36為圓形，套入轉(zhuǎn)動(dòng)長臂305上開的帶槽大圓孔361中。銷軸頂端包括六邊形回位鈕362。同時(shí)，在銷軸36上下兩側(cè)、帶槽大圓孔361的槽中設(shè)置扇形止動(dòng)鍵363，提供被動(dòng)自適配能力；復(fù)合彈性耗能體31、固定短臂304、轉(zhuǎn)動(dòng)長臂305、銷軸36均交于同心。強(qiáng)度削弱段4由強(qiáng)度削弱梁401、l形鋼連接裝置件402、連接裝置螺栓403構(gòu)成：強(qiáng)度削弱梁401的抗彎強(qiáng)度小于所連接裝置框架梁，且延性較好，包括但不限于削弱翼緣式梁段；強(qiáng)度削弱梁401通過l形鋼連接裝置件402與連接裝置螺栓403與粘彈性段3相連，便于更換；強(qiáng)度削弱梁401通過梁端端板201和螺栓202與所連接裝置的梁11相連。

圓角五邊形耗能材料片(例如橡膠片)301、圓角五邊形薄鋼板302、矩形薄鋼板303的形狀為一種優(yōu)選形狀，也可采用其它形狀代替。

鉛芯309作為剛度調(diào)節(jié)裝置，可視實(shí)際使用情況確定添加與否。

銷軸36上下兩側(cè)、大圓孔361的槽中設(shè)置的扇形止動(dòng)鍵363形式為一種優(yōu)選構(gòu)造，也可采用任何具有限位或止動(dòng)裝置的構(gòu)造。

強(qiáng)度削弱梁401的形式有多種，可選用任何強(qiáng)度小于所連接裝置梁，延性性能較好的構(gòu)造。

l形鋼連接裝置件402、連接裝置螺栓403為一種強(qiáng)度削弱梁401的連接裝置形式，也可選用其它構(gòu)造將強(qiáng)度削弱段4可靠連接裝置于粘彈性段3。

圖6公開了一種經(jīng)歷橫向變形的局部框架結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的易復(fù)位可更換抗彎耗能連接裝置15承擔(dān)主要變形。

圖7公開了一種銷軸36與六邊形回位鈕362在工作中的轉(zhuǎn)角示意圖。在側(cè)向力作用下，銷軸會(huì)產(chǎn)生如圖7所示的轉(zhuǎn)角，當(dāng)止動(dòng)鍵接觸到開槽的末端時(shí)，粘彈性段鎖死，直到外界力反向加載為止。

本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例利用多個(gè)抗側(cè)向荷載結(jié)構(gòu)構(gòu)件（與其組成無關(guān)）之間的沿正交方向的平面內(nèi)相對變形來提供附加阻尼。

與現(xiàn)有的附加阻尼系統(tǒng)相比，提供了一種比較便宜而高效的阻尼系統(tǒng)。

多個(gè)優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)一步提供了一種易復(fù)位可更換的抗彎耗能連接裝置，該連接裝置可以設(shè)置于建筑結(jié)構(gòu)的任何可能的部分，不會(huì)顯著改變建筑結(jié)構(gòu)的構(gòu)造，可以取代傳統(tǒng)的阻尼系統(tǒng)。

雖然本文所描述的本發(fā)明的實(shí)施例涉及承受風(fēng)荷載、地震荷載等側(cè)向荷載作用的建筑物，但本發(fā)明的其他有利應(yīng)用（包括但不限于其他結(jié)構(gòu)）也屬于本專利的保護(hù)范圍。

在此結(jié)束本發(fā)明的當(dāng)前優(yōu)選實(shí)施例的描述。前述描述是用于解釋目的的，不應(yīng)該被認(rèn)為是無遺漏的，不能完全限制本發(fā)明的形式。在相同的原理下，對前述形式的多種改進(jìn)和變化都屬于本專利的保護(hù)范圍。例如，雖然連接裝置中所使用的材料被描述為鋼材和粘彈性材料，但是可以使用足夠剛硬的任何材料（例如其他金屬和合金、高強(qiáng)度樹脂增強(qiáng)復(fù)合材料等）都可以替換鋼材，也可以使用多種材料（例如天然橡膠、sbr、聚丁二烯、丁基合成橡膠等）作為粘彈性材料。鋼板的形狀可以選擇多種不同的形狀，只要滿足功能要求即可。延性耗能裝置的形式也不應(yīng)限定，只要能起延性耗能作用的裝置皆可作為一種選擇。