[发明专利]一种使结构无损的摩擦塑性铰

说明书

一种使结构无损的摩擦塑性铰，属于土木工程中钢结构节点抗震技术领域，基础单元由圆管型封板、限位条、型钢梁构成，型钢梁与圆管型封板焊接，限位条与圆管型封板焊接且限位条均匀分布在管内壁侧，圆管型封板与转动单连接板对应处开有槽口；转动单元由型钢梁、圆弧形封板、橡胶摩擦材料、转动单连接板构成，橡胶摩擦材料与圆弧形封板内壁粘贴；连接耗能单元由加载旋转螺栓限位螺栓、双摩擦片连接板(双摩擦片、双连接板)构成，双摩擦片分别紧贴在双连接板的内侧，将转动单连接板通过圆管型封板设置的槽口嵌入其中，双摩擦片连接板分别从两侧沿限位条归位至紧贴转动单连接板两侧，通过加载旋转螺栓、限位螺栓以及连接板对应的螺栓孔将三部分连接。

技术领域

本发明涉及钢结构梁中塑性铰，属于土木工程中钢结构节点抗震技术领域。

背景技术

近年来，基于无损结构抗震设计设想开始被学者提起，对于结构工程学科的研究带来了一个新的研究思想。在基于结构无损的抗震设计中，通过特殊的耗能装置代替塑性铰作用，设想了建筑的抗震要求，而且可以用不同的方法和手段去实现这些抗震要求，这样可以使新材料、新结构体系、新的设计方法等更容易得到应用。

塑性铰是指在荷载作用下，结构中的若干截面处弯矩达到塑性极限弯矩时，该截面发生一定转动，类似“铰”的效果，致使结构产生内力重分布。钢结构建筑在地震作用下，往往会在梁柱节点处形成塑性铰以耗散输入到结构中的大部分能量，保护柱与节点基本处于线弹性工作节点，使结构实现中震可修、大震不倒的目标。这要求结构具有可行的能量耗散机构，包括建立理想的塑性铰出现次序，以及给予各个构件适当的强度，以保证结构的塑性铰只在选定位置出现等。

为避免钢结构梁柱节点在地震作用下发生脆性破坏，常用的处理方法是通过一定的构造措施将塑性铰外移，其方法有三种：一是将节点局部加强，统称加强型节点，如扩大翼缘型、翼缘加盖板型和翼缘加腋型等，但这种做法在一定程度上降低了节点的延性性能，而且势必要求柱的截面尺寸加大，增加工程造价；二是将梁端翼缘或腹板局部削弱，统称削弱型节点，如“狗骨”型、腹板开洞型、开长槽型以及焊接孔扩大型，这种方法虽可满足延性要求，却会降低结构的承载能力；三是将加强型节点和削弱型节点联合运用，即梁端翼缘局部加强，而加强区外采用翼缘“狗骨”削弱，节约钢材的同时保证了结构的承载力。

国内关于钢结构塑性铰的构造做法虽可有效实现塑性铰外移并达到保护梁柱节点的目的，但仍存在以下缺陷：(1)塑性铰极有可能发生完全破坏，结构的耗能以震后不可修复为代价；(2)难以实现结构耗能的精准控制，只能粗略地控制塑性铰的出现位置；(3)塑性铰的形成机制极大程度上依赖于钢材材性及节点构造细节，而某些构造方法实现难度较大。

发明内容

本发明的目的是提供一种使结构无损的摩擦塑性铰。

本发明是一种使结构无损的摩擦塑性铰，包括基础单元、转动单元、连接耗能单元三部分，基础单元由圆管型封板8、限位条4、第一型钢梁1-1构成，其中第一型钢梁1-1与圆管型封板8连接，限位条4与圆管型封板8连接；转动单元由第二型钢梁1-2、圆弧形封板2、橡胶摩擦材料3、转动单连接板10构成，圆弧形封板2与第二型钢梁1-2连接，转动单连接板10与圆弧形封板2连接，橡胶摩擦材料3与圆弧形封板2内壁粘贴；连接耗能单元由加载旋转螺栓5、限位螺栓6、双摩擦片连接板7构成，双摩擦片连接板7由双摩擦片16、双连接板17构成，双摩擦片16分别紧贴在双连接板17的内侧，将转动单连接板10通过圆管型封板8设置的槽口嵌入其中，双摩擦片连接板7分别从两侧沿限位条4归位至紧贴转动单连接板10两侧，通过加载旋转螺栓5和限位螺栓6以及各连接板对应的螺栓孔将三部分连接。