[发明专利]有变截面抗剪键的附加可更换阻尼器的自复位混凝土柱

说明书

本发明涉及一种有变截面抗剪键的附加可更换阻尼器的自复位混凝土柱，属于结构工程抗震技术领域，包括上柱、下柱、十字型构件、变截面抗剪键、弹簧和阻尼器；十字型构件的上端与上柱的端板固连，下端与下柱的端板活动接触，地震时和上柱一起抬起；在十字型构件形成的四个象限区域内各设一个变截面抗剪键，变截面抗剪键四周与十字型构件之间留有间隙，避免影响十字型构件抬起，其上端与上柱的端板之间连接弹簧，下端与下柱的端板固连，通过弹簧实现自复位。阻尼器共有四组，围设于十字型构件的四周，其上下两端分别与上柱和下柱的端板可拆卸连接。阻尼器可以集中耗散地震能量，减少主体结构的震后损伤，震后易于更换、易于维修。

技术领域

本发明属于结构工程抗震技术领域，涉及一种有变截面抗剪键的附加可更换阻尼器的自复位混凝土柱。

背景技术

目前，基于性能的抗震设计成为了抗震设计的主流，如何在地震发生后，使整个建筑物乃至整个城市甚至整个社会具有恢复功能，近几年来引起了地震工程界的密切关注和广泛讨论。如何设计出地震中不发生破坏或是仅发生可以迅速修复破坏的结构，将成为可持续发展工程抗震的重要研究方向之一。通过“弱化”结构体系的某些部位，并在这些部位实现集中消能，就可以有效控制结构在地震作用下的破坏，并且可以通过更换受损的部位，使建筑物地震后可以快速恢复功能。

震后混凝土框架柱脚端部会出现塑性铰，影响了整个结构的稳定。柱脚损伤后难以修复，震后的可恢复性差。若将此处损伤集中于耗能机构，震后仅更换耗能机构即可快速恢复结构的功能。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种有变截面抗剪键的附加可更换阻尼器的自复位混凝土柱，以解决现有混凝土柱存在的震后维修困难的问题。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种有变截面抗剪键的附加可更换阻尼器的自复位混凝土柱，包括上柱、下柱、十字型构件、变截面抗剪键、弹簧和阻尼器；

上柱和下柱间隔设置，均为钢筋混凝土方柱，二者相互朝向的柱面上各自固定有端板，十字型构件居中设于上柱和下柱之间，其上端与上柱的端板固连，下端与下柱的端板活动接触，在十字型构件形成的四个象限区域内各设一个变截面抗剪键，变截面抗剪键四周与十字型构件之间留有间隙，其上端与上柱的端板之间连接弹簧，下端与下柱的端板固连；

阻尼器共有四组，围设于十字型构件的四周，其上下两端分别与上柱和下柱的端板可拆卸连接。

进一步，所述变截面抗剪键呈上窄下宽的梯形结构。

进一步，每组阻尼器包括滑道、狗骨板和约束套；滑道有两个，分别固连在上柱和下柱的端板上，狗骨板呈两端宽中部窄的形状，其上下两端分别插入滑道，中部套装约束套。

进一步，所述狗骨板的上下两端与相应滑道分别通过螺栓连接。

进一步，所述端板、十字型构件、变截面抗剪键和阻尼器采用钢制。

本发明的有益效果在于：

(1)十字型构件和变截面抗剪键起到协同抗剪的作用，其中，十字型构件还起到承担轴压力的作用，由于十字型构件的上端与上柱的端板固连，下端与下柱的端板活动接触，地震时上柱和十字型构件可以一起抬起。

(2)变截面抗剪键与十字型构件之间留有间隙，并非完全贴合，避免对十字型构件的抬起产生干涉。变截面抗剪键具体采用上窄下宽的梯形结构，从而与十字型构件之间产生间隙。

(3)变截面抗剪键的上端与上柱的端板之间连接弹簧，利用弹簧作用力实现上柱及十字型构件自复位。

(4)阻尼器起到耗散地震能量的作用，承受地震载荷，将损伤控制在阻尼器上，从而对上柱和下柱的连接节点部分进行保护，提高混凝土柱的抗震性能。由于阻尼器与上柱、下柱可拆卸连接，发生损伤后易于更换。