自复位黏弹性支撑

1.本实用新型属于建筑抗震技术领域，具体涉及一种自复位黏弹性支撑。


背景技术：

2.近十余年来，自复位支撑的概念受到广泛关注，其最大的优势在于只需替换原有支撑而不改变结构主要受力构件，变形模式与结构相协调，安装和维修方便。此外，自复位耗能支撑在实现结构自复位的同时将耗能和损伤集中于支撑部位，减小塑性变形耗能引起的结构损伤。自复位耗能支撑为自复位结构体系的研究提供了全新的方向，具有广阔的发展前景和创新空间。
3.然而，现有的自复位支撑技术主要存在三项技术难点，限制了其工程应用：a)提高轴向伸长能力、b)降低初始预应力水平、以及c)优化耗能形式。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供自复位黏弹性支撑，其设计使得无论支撑伸长还是压缩，黏弹性材料层都将发生剪切变形进行耗能，且加载时碟簧都将进一步压缩，卸载时碟簧都将回弹帮助支撑复位。本实用新型可以通过简单的方式进行工业化生产，应用于新建建筑抗震设计和既有建筑抗震加固，产生良好的消能减震效果。
5.为实现以上目的，通过以下技术方案实现：
6.本实用新型提供一种自复位黏弹性支撑，包括自复位机构和耗能机构，所述自复位机构包括碟簧、碟簧端板及碟簧端板挡块，其中，所述碟簧分别套设在所述内筒组件两端的圆钢管上，所述碟簧的两端分别设置有所述碟簧端板，所述碟簧端板的中心开孔以供与所述内筒组件穿设连接；内侧的所述碟簧端板外侧端固定设置有所述碟簧端板挡块，外侧的碟簧端板外侧端固定设置有碟簧端板挡块；所述耗能机构包括外筒以及内筒组件，其中，所述外筒为方钢管；所述内筒组件由两端的圆钢管与中间段的方钢管拼接而成；所述内筒组件的右端外部固设有连接件以形成整个自复位黏弹性支撑的右端连接段；所述外筒的左端外部固设有连接件以形成整个自复位黏弹性支撑的左端连接段。
7.较佳地，所述碟簧的内径大于所述内筒组件中圆钢管的外径。
8.较佳地，所述碟簧端板的中心开孔直径大于内筒组件中圆钢管的外径，所述密封端板的中心开孔直径大于内筒组件的外径。
9.较佳地，所述耗能机构包括黏弹性材料层，所述黏弹性材料层分别与外筒和内筒组件中方钢管部分的四面筒壁相连接。
10.较佳地，所述外筒的截面尺寸大于所述内筒组件中方钢管的截面尺寸。
11.本实用新型自复位黏弹性支撑的有益效果包括：
12.1)减小塑性变形耗能引起的结构损伤。自复位耗能支撑在实现结构自复位的同时将耗能和损伤集中于支撑部位，且能有效控制结构的残余变形；
13.2)降低初始预应力水平。黏弹性材料自身能够提供一定的复位力，通过使用黏弹
性材料耗能降低了对初始预应力的需求；
14.3)易设计。通过改变黏弹性材料的剪切面积与厚度、碟簧的型号与组合形式就可以设计出不同参数的自复位支撑。
附图说明
15.图1为本实用新型自复位黏弹性支撑其整体横截面的结构示意图。
16.图2为本实用新型自复位黏弹性支撑中内筒组件的结构示意图。
17.图3为本实用新型自复位黏弹性支撑的左视结构示意图。
18.图中标号：
[0019]1‑‑
碟簧、2
‑‑
碟簧端板、3
‑‑
碟簧端板挡块、4
‑‑
外筒、5
‑‑
内筒组件、6
‑‑
黏弹性材料层、7
‑‑
连接件。
具体实施方式
[0020]
下面结合附图对本实用新型进行详细的描述：
[0021]
如图1所示的自复位黏弹性支撑，在支撑左端设置约束，支撑右端作用力下，进而具有独特的力学性能。
[0022]
本实施例中，自复位黏弹性支撑包括自复位机构和耗能机构。其中：
[0023]
自复位机构包括碟簧1、碟簧端板2、碟簧端板挡块3，碟簧1分别套设在内筒组件5两端的圆钢管上，碟簧1的两端分别设置碟簧端板2，碟簧端板2的中心开孔进而与内筒组件5穿设连接；内侧的碟簧端板2外侧端的外筒4上固定设置有碟簧端板挡块3，外侧的碟簧端板2外侧端的外筒4上固定设置碟簧端板挡块3。
[0024]
耗能机构包括外筒4、内筒组件5、黏弹性材料层6，内筒组件5由中间的方钢管与两端的圆钢管组成。黏弹性材料层6通过硫化工艺分别与外筒4和内筒组件5中的方钢管的四面筒壁相连接；外筒4截面尺寸大于内筒组件5中方钢管的截面尺寸，且能满足黏弹性材料层6的厚度要求；内筒组件5的右端外部焊接设置有连接件7以作为自复位黏弹性支撑其整体的右端连接段，进而与外接结构连接；外筒4的左端外部焊接设置有连接件7以作为自复位黏弹性支撑其整体的左端连接段，进而与外接结构连接。
[0025]
在具有上述结构特征后，本实用新型可按以下过程实施：
[0026]
无论支撑是受拉还是受压，当荷载加载时，碟簧1总会被压缩，黏弹性材料层都能够进行耗能；荷载卸载时，碟簧1总会回弹提供复位力。
[0027]
当支撑受拉时，右侧的碟簧端板2被外筒4卡住，内筒组件5向右运动使碟簧1被进一步压缩，黏弹性材料层发生剪切变形开始耗能；卸载时，碟簧1回弹提供复位力，使支撑回到原位。
[0028]
当支撑受压时，左侧的碟簧端板2被外筒4卡住，内筒组件5向左运动使碟簧1被进一步压缩，黏弹性材料层6发生剪切变形开始耗能；卸载时，碟簧1回弹提供复位力，使支撑回到原位。
[0029]
支撑整体在仅施加少许预应力的情况下可以实现完全自复位性能，因为黏弹性材料层6自身能够提供一定的复位力。
[0030]
统合支撑的以上两点力学特性，支撑整体可以在仅施加少许预应力的情况下实现
完全自复位性能。
[0031]
本实用新型提出的自复位黏弹性支撑，其技术优点包括有：
[0032]
采用黏弹性材料与碟簧的组合形式，既满足了支撑的大变形需求，又能够降低支撑所需的初始预应力，同时避免了金属耗能部件变形会累加的问题。
[0033]
本实用新型中的实施例仅用于对本实用新型进行说明，并不构成对权利要求范围的限制，本领域内技术人员可以想到的其他实质上等同的替代，均在本实用新型的保护范围内。


技术特征：
1.一种自复位黏弹性支撑，其特征在于，包括自复位机构和耗能机构，所述自复位机构包括碟簧(1)、碟簧端板(2)及碟簧端板挡块(3)，其中，所述碟簧(1)分别套设在所述内筒组件(5)两端的圆钢管上，所述碟簧(1)的两端分别设置有所述碟簧端板(2)，所述碟簧端板(2)的中心开孔以供与所述内筒组件(5)穿设连接；内侧的所述碟簧端板(2)外侧端固定设置有所述碟簧端板挡块(3)，外侧的碟簧端板(2)外侧端固定设置有碟簧端板挡块(3)；所述耗能机构包括外筒(4)以及内筒组件(5)，其中，所述外筒(4)为方钢管；所述内筒组件(5)由两端的圆钢管与中间段的方钢管拼接而成；所述内筒组件(5)的右端外部固设有连接件(7)以形成整个自复位黏弹性支撑的右端连接段；所述外筒(4)的左端外部固设有连接件(7)以形成整个自复位黏弹性支撑的左端连接段。2.根据权利要求1所述的自复位黏弹性支撑，其特征在于，所述碟簧(1)的内径大于所述内筒组件(5)中圆钢管的外径。3.根据权利要求1所述的自复位黏弹性支撑，其特征在于，所述碟簧端板(2)的中心开孔直径大于内筒组件(5)中圆钢管的外径，所述密封端板(2)的中心开孔直径大于内筒组件(5)的外径。4.根据权利要求1所述的自复位黏弹性支撑，其特征在于，所述耗能机构包括黏弹性材料层(6)，所述黏弹性材料层(6)分别与外筒(4)和内筒组件(5)中方钢管部分的四面筒壁相连接。5.根据权利要求4所述的自复位黏弹性支撑，其特征在于，所述外筒(4)的截面尺寸大于所述内筒组件(5)中方钢管的截面尺寸。

技术总结
本实用新型公开一种自复位黏弹性支撑，包括自复位机构和耗能机构。其中，自复位机构包括碟簧、碟簧端板、碟簧端板挡块；耗能机构包括外筒、内筒组合、黏弹性材料层，其中内筒组合由中间的方钢管与两端的圆钢管组成。本实用新型自复位黏弹性支撑在受拉和受压状态下都能够使得碟簧被压缩以及黏弹性材料层发生剪切变形。本实用新型具有高受力、自复位以及耗能特性，全部构件均使用工程界广泛应用的元件，性能可靠，可广泛用于新建建筑抗震设计和既有建筑抗震加固。筑抗震加固。筑抗震加固。


技术研发人员：周颖 田文博 肖意
受保护的技术使用者：同济大学
技术研发日：2021.07.08
技术公布日：2022/3/8