[发明专利]一种活塞式填充压簧自复位耗能支撑

说明书

一种活塞式填充压簧自复位耗能支撑，属于耗能支撑构件，活塞式摩擦自复位支撑主要由左右连杆、左右挡板、外套筒、活塞头、摩擦板、垫板、高强度螺栓、金属螺旋弹簧构成；活塞头上下表面均开设凹槽，凹槽内填放摩擦板，高强度螺栓依次穿透外套管、活塞头以及上下摩擦板，其中螺栓穿透外套管的位置开设条形槽；一组金属螺旋弹簧放置在左挡板与活塞头之间，另一组金属螺旋弹簧放置在右挡板与活塞头之间；左连杆与左挡板连接，右连杆与活塞头连接，右挡板中间开洞，以使右连杆能够伸出外套筒之外。活塞式摩擦自复位支撑主要通过摩擦部分和自复位部分来实现良好的耗能能力和自复位功能。本发明用于结构和桥梁工程建设领域中的抗侧力构件中。

技术领域

本发明属于耗能支撑构件，涉及土木工程的减灾防灾领域，尤其涉及一种新型的耗能支撑构件—活塞式填充压簧自复位耗能支撑，其具有良好的耗能能力和自复位功能。

背景技术

2009年1月在NEES/E-defense美国地震工程第二阶段合作研究计划会议上，美日学者首次提出将“可修复功能城市”作为地震工程合作的大方向。2011年我国学者明确了结构抗震设计的新概念-可恢复功能结构。可恢复功能抗震结构是指地震(设防或罕遇地震)后不需修复或在部分使用状态下稍许修复即可恢复其使用功能的结构，且结构体系易于建造和维护，全寿命成本效益高。目前，自复位结构主要包括三种形式：(1)后张预应力梁柱节点：允许梁柱节点在地震作用过程中张开和闭合，通过水平预应力使结构复位；(2)摇摆体系：允许结构竖向承重构件在基础连接处发生上翘摇摆，通过自重或竖向预应力使结构复位；(3)自复位支撑：支撑不仅承担耗能减震作用，同时提供自复位力使结构复位。前两种自复位结构体系都需要改变主体结构原有的节点连接方式或竖向承重体系，而自复位支撑则只需要替换结构原有支撑构件，而不必对主体结构体系做任何变动就可使结构具有自复位能力，因而相对其他自定心体系具有天然优势，无论对新建结构设计还是既有结构加固都具有重要的意义，近年来日益受到重视。

为了解决支撑耗能和自复位的问题，国内外学者对其展开了大量研究。目前，国内外学者已研制的自复位支撑根据支撑自复位恢复力产生的原理主要分为两类：耗能部分与自复位系统并联连接；耗能部分与自复位系统串联连接安装，支撑部分和自复位部分通过串联连接增加结构的刚度和耗能。其中根据支撑耗能原理主要分为黏性流体耗能、摩擦耗能和金属变形耗能；根据提供恢复力材料主要分为形状记忆合金丝(绞线)、钢绞线和弹簧。上述各种自复位支撑基本都能够在耗能的同时实现自复位能力，但也有一些不足之处，例如耗能部分与自复位系统并联的自复位支撑与传统的支撑相比大多构造较复杂，对加工工艺要求很高，而且较难找到合适的材料自恢复预应力材料，形状记忆合金的工作需求条件比较严格，且价格较贵，高强钢绞线的自恢复能力较差，弹簧提供的自复位恢复力能力有限；耗能部分与自复位系统串联的自复位支撑构造简单，但是伸出外围约束单元的形状记忆合金棒材不能过长，否则形状记忆合金棒材可能受压屈曲，但是形状记忆合金棒材也不能太短，否则形状记忆合金变形超过可恢复应变后会进入应力强化阶段，形状记忆合金仅具有承拉能力，不具有承压能力。因此，接下来的研究主要聚焦在构造简单，工作机理明确的自复位耗能支撑的研发。

发明内容

发明的目的是为了解决传统支撑在大震或中震作用下出现过量的残余变形而加大震后维护和重建成本的问题，以及目前大量自复位耗能支撑的构造复杂和制作加工繁琐，而提出的构造简单，加工制作方便的一种活塞式填充压簧自复位耗能支撑。

本发明为解决上述技术问题采取的方案是：活塞式填充压簧自复位支撑主要通过摩擦部分和自复位部分来实现良好的耗能能力和自复位功能。

所述的摩擦部分：所述的摩擦部分主要由左连杆、左挡板、外套筒、活塞头、右连杆、右挡板、摩擦板、垫板、螺栓构成。外套筒为正方形的，外套筒中间某部分上下表面分别开有一个条形通槽，上下两块垫板分别覆盖在上下两个条形通槽上，左右挡板分别连接在外套筒的两端面上，右挡板中间开洞；