[发明专利]摇摆剪力墙自复位摩擦耗能连接件

说明书

本发明涉及一种摇摆剪力墙自复位摩擦耗能连接件，属于土木工程消能减震、可恢复功能防震韧性结构技术领域。本发明包括摩擦组件和碟簧组件两部分，摩擦组件由通过高强螺栓连接的内、外钢板组成，内外钢板嵌入摩擦材料，内钢板设有长圆孔控制剪力墙上下位移的限值。内板与基础相连，外板通过衬板与剪力墙相连。碟簧组件由复合组合碟簧、锚杆、锚板、限位板、限位螺母组成；碟簧由锚杆、限位板和螺母固定，穿入上下锚板，锚杆与顶板铰接，可防止顶板偏离水平位置而造成锚杆与锚板自锁；本发明的其结构简单合理，初始刚度可调，适用于装配式结构。震后组件根据实际损伤情况可拆卸可更换，减少修复成本和时间，实现功能可恢复。

技术领域

本发明涉及一种摇摆剪力墙自复位摩擦耗能连接件，属于土木工程消能减震、可恢复功能防震韧性结构技术领域。

背景技术

我国是地震多发国家之一，传统的建筑结构体系通过材料延性和结构变形来抵抗地震作用，地震后结构虽未倒塌，但修复困难，耗费大量的人力物力。可恢复功能防震韧性结构体系在地震后无损伤或损伤很小，无需修复或稍加修复即可快速恢复使用。摇摆剪力墙是可恢复功能结构体系之一，其通过放松与基础交界面的约束，使该交界面仅有受压能力而无受拉能力，地震发生时，在水平倾覆力矩的作用下，墙体发生一定的抬升，形成摇摆结构。

目前，大多数研究和工程实践通过在摇摆剪力墙中施加预应力形成自复位机制，但存在预应力损失大、钢束不均匀受力断丝、更换难度大、抗倒塌能力不足等问题。

针对上述问题，本发明提出一种利用碟簧提供自复位机制、利用摩擦板提供耗能机制的自复位摩擦耗能连接件，有效减轻剪力墙的震后损伤，提高修复效率，可望实现小震中震保持弹性、大震少残余可恢复、巨震不倒塌的防震韧性目标。

发明内容

针对现有技术存在的摇摆剪力墙震后残余变形大，且耗能能力有限的问题，本发明提出了一种摇摆剪力墙自复位摩擦耗能连接件，通过本装置的摩擦组件耗散输入结构体系的地震能量，通过本装置的碟簧组件提供自复位能力，减小或消除震后残余变形；大大提升了摇摆剪力墙的抗震性能和震后功能可恢复性能。

本发明所述的包括摩擦组件，以及安装于摩擦组件上的碟簧组件，其中：

摩擦组件包括内钢板、外钢板、摩擦材料、钢板螺栓、衬板螺栓和衬板，其中：

内钢板、外钢板由钢板螺栓连接，并在内外钢板间嵌入摩擦材料；

外钢板通过衬板螺栓与衬板连接，衬板与顶板焊接；

碟簧组件包括复合组合碟簧、锚杆、锚板、限位板、限位螺母、顶板、耳板和铰接螺栓，其中：

复合组合碟簧由锚杆、限位板和限位螺母固定，穿入上下锚板，其中：

限位板的内孔径需小于限位螺母的外径；

锚板的内孔径大于限位螺母的外径且小于限位板外径；

所述锚杆通过铰接螺栓与耳板连接，耳板与顶板焊接。

安装本发明的摇摆剪力墙的抗震工作机制为：在水平地震作用下，当侧向力较小时摩擦组件不激发，提供剪力墙较大的初始抗侧刚度；随着侧向力的增大，摩擦组件激发，剪力墙得到保护，作为刚体做摇摆运动，摩擦组件吸收地震能量，同时碟簧被压缩提供复位能力；当结构侧向变形进一步增大，钢板螺栓抵住长圆孔端部，本发明所述连接件不再提供额外变形，与剪力墙共同工作，发挥更强的承载能力，防止结构倒塌。

优选地，所述内钢板设有长圆孔，其长度可根据剪力墙摇摆的位移限值决定。

优选地，所述摩擦组件通过改变钢板螺栓的扭矩调节内外钢板的压力水平，控制摩擦激发力，从而控制剪力墙的初始抗侧刚度。

优选地，所述碟簧组件通过改变复合组合碟簧的初始预压力，调节连接件的自复位性能。