[发明专利]一种装配式竹节型消能减震装置及其使用方法

权利要求书

1.一种装配式竹节型消能减震装置，其特征在于：包括布置在两端的带有圆环接口的端部构件和布置在中间的标准构件，端部构件为一个配有圆环接口的金属套筒，便于与其他装置相连接；所述标准构件由带有卡位槽和限位杆的锥体以及带有限位螺栓的胀环构成；锥体外由胀环紧贴包裹，由于限位杆、限位螺栓以及胀环的紧贴包裹，使锥体和胀环形成一个整体共同作用；所述锥体中部为圆柱结构，端部为圆台形，圆台形外侧的斜面为阶梯型斜面；阶梯型斜面所在面与水平面的夹角α不超过5°，斜面长度根据需要以及构筑物尺寸进行设计，并进行工厂加工；

胀环由内、外两部分组成，内、外胀环通过垫片与连接螺栓组成一整体；外侧胀环上设有限位螺栓，与锥体的限位杆构成限位装置，其中当限位螺栓位于初始位置及居中时，限位螺栓和限位杆的距离与锥体阶梯型斜面的水平长度相等；在相邻标准构件之间配有自复位装置，使整个装置在完成传力耗能后自行恢复至初始位置。

2.根据权利要求1所述的装配式竹节型消能减震装置，其特征在于：端部构件在与标准构件相连部分设有一螺栓孔，当其与标准构件的锥体相连接时，通过固定螺栓穿过端部构件的螺栓孔与标准构件的卡位槽相嵌，使其成为一个整体，达到传力作用。

3.根据权利要求1所述的装配式竹节型消能减震装置，其特征在于：在相邻锥体之间安装复位装置，由于限位杆与限位螺栓、卡位槽与固定螺栓的限位固定作用，将复位装置限制在两锥体之间，再通过与锥体的机械连接，保证复位装置与相邻锥体的紧固连接。

4.根据权利要求1所述的装配式竹节型消能减震装置，其特征在于：安装时，先将端部构件的螺栓孔与标准构件的卡位槽对齐，将固定螺栓插入其中固定，使其相嵌成为一个整体，其次将锥体左右伸长部分表面内附上一层内侧胀环，再分别在左右设置一垫片，此时用外侧胀环套入整个锥体，并在垫块处用连接螺栓固定，此后用自复位装置将当前锥体与下一个标准构件的锥体相连，并调整复位机制，最后将右侧的连接螺栓换成固定螺栓，以此类推，到装置最后部分将端部构件与固定螺栓相连，完成安装。

5.根据权利要求4所述的装配式竹节型消能减震装置，其特征在于：根据装置传力移动的距离以及各个构件构造安装的要求，各构件的尺寸要求如下：L4＞L3，L5＞L3，H4＞H3＞H2＞H1，锥体阶梯型斜面的高度h1的为小变形，当夹角α≈0°时，S≈L1；

其中：L1为端部构件螺栓孔距端部的距离；L2为标准构件锥体端部到卡位槽的距离；L3为限位螺栓居中时到限位杆的距离；L4为锥体嵌入内侧胀环的距离；H1为锥体端部直径；H2为内侧胀环的内径；H3为锥体最大截面处直径；H4为外侧胀环的内径；S为锥体阶梯型斜面的长度；h1为锥体阶梯型截面总高度；α为阶梯型斜面所在面与水平面的夹角；L5为复位装置的最小安装距离。

6.一种权利要求1~5任一项所述的装配式竹节型消能减震装置的使用方法，其特征在于包括以下步骤：

当地震发生压力作用时，左侧端部构件会由于地震作用向标准构件方向移动，此时由于端部构件与标准构件通过固定螺栓紧固为一体，因此端部构件推动锥体向右侧移动，此时标准构件的锥体与右内侧胀环产生摩擦耗能，同时胀环由于材料的扩张变形而消耗大量能量，当锥体的阶梯型斜面与胀环相遇时，由于变截面的存在，整个结构的阻力将产生跳跃式增加，并伴随着大量能量消耗，随着移动范围的不断增加，当其移动距离达到L3时，由于外侧胀环上的限位螺栓与锥体的限位杆对整个装置移动距离的限制，使左侧端部构件与标准构件形成一个整体继续向右移动，以此类推，装置将发生竹节式的一节节压缩耗能；

当地震发生拉力作用时，左侧端部构件会由于地震作用向背离标准构件方向移动，此时由于端部构件与标准构件通过固定螺栓紧固为一体，因此端部构件拉动锥体向左侧移动，此时标准构件的锥体与左内侧胀环产生摩擦耗能，同时胀环由于材料的扩张变形而消耗大量能量，当锥体的阶梯型变截面与胀环相遇时，由于变截面的存在，整个结构的阻力将产生跳跃式增加，并伴随着大量能量消耗，随着移动范围的不断增加，当其移动距离达到L3时，由于外侧胀环上的限位螺栓与锥体的限位杆对整个装置移动距离的限制，使左侧端部构件与标准构件形成一个整体继续向左移动，以此类推，装置将发生竹节式的一节节拉伸耗能。

7.根据权利要求6所述的装配式竹节型消能减震装置的使用方法，其特征在于：在相邻标准构件之间安装复位装置，当装置在地震或外力作用下锥体发生移动，根据复位装置进行设置，当受压或者受拉达到最大位移时即胀环上的螺栓移动距离达到L3时，启动复位装置，使结构恢复到初始状态。