[发明专利]一种旋转自复位粘滞耗能支撑及工作方法

说明书

本发明公开了一种旋转自复位粘滞耗能支撑及工作方法，本发明在当受到压力作用时，外力推动导杆向内运动，带动活塞轴向运动，外力消失后，在旋转自复位组件的储能驱动作用下使导杆恢复原位；当整个支撑构件受到拉力作用时，外力拉动导杆向外运动，活塞随导杆同步运动，外力消失后，通过旋转自复位组件使导杆复位；因此可保证支撑构件无论在压或拉力作用下，构件均能进行稳定、高效的耗能，且导杆在旋转自复位组件的作用下能够恢复原位。本发明通过平面涡卷弹簧性质，其能够提供充足、有效的复位力减少结构残余变形，解决了传统摩擦耗能受环境改变和时间影响造成的耗能能力下降、可靠度无法保证等问题，充分发挥防屈曲支撑的自复位能力和耗能能力。

技术领域

本发明属于结构工程消能减震领域，具体涉及一种旋转自复位粘滞耗能支撑及工作方法。

背景技术

防屈曲约束支撑是目前应用较为广泛的减震措施之一，其设计参数简单，造价较低。防屈曲支撑构件的工作原理是通过钢材发生弹塑性变形耗散地震能量，在拉、压时均有稳定的耗能能力，具有高效的减震效果。大多作为减震耗能装置应用于新建多层或高层建筑中，或者用于对既有建筑的加固改造当中。但是，防屈曲约束支撑耗能钢材延性有限，其屈服后刚度会大幅下降，在地震作用下结构产生较大残余变形，影响结构的安全使用，整体结构难以维修甚至只能推倒重建，造成大量的间接经济损失。

为减小防屈曲约束支撑的残余变形，有研究人员提出了自复位耗能支撑的概念，其由自复位系统、耗能系统及约束连接系统组成。目前针对自复位耗能支撑的研究处于起步阶段，大多数依靠高强钢绞线或SMA材料实现装置的自复位，依靠构件内部各部件的摩擦作用进行耗能，其中，高强钢绞线轴向变形能力欠佳，需要多组串联，造成支撑内部结构复杂，对轴向构件制造精度要求较高，且组装较为困难；SMA丝的造价昂贵，不适宜大规模应用于建筑结构中。因此，目前提出的自复位耗能支撑构件大多存在构造复杂或造价昂贵的问题，同时构件内部各部件之间摩擦面粗糙度会随着支撑的重复往复变形而改变，并且随着时间及外部环境因素的改变会造成构件中预压力丢失，导致自复位支撑的耗能能力减小，构件耗能能力的可靠度较低。

目前的自复位装置存在一些弊端：钢绞线变形能力不足、形状记忆合金丝造价昂贵等；此外，摩擦耗能受时间及外部环境因素影响较大。因此，研究出同时具有良好的自复位能力和不受外部环境因素及时间因素影响的稳定高效的耗能能力的新型自复位耗能支撑是实际工程应用急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种旋转自复位粘滞耗能支撑及工作方法，通过平面涡卷弹簧转动提供复位力减小支撑残余变形，不仅具有良好的自复位能力，而且具有稳定、高效的耗能能力。

为了达到上述目的，一种旋转自复位粘滞耗能支撑，包括活塞，活塞的一端连接导杆，另一端的活塞杆连接旋转自复位组件，旋转自复位组件连接连接导杆；

旋转自复位组件包括转动装置、内涡卷弹簧和外涡卷弹簧，转动装置、内涡卷弹簧和外涡卷弹簧均置于上弧形盖板和下弧形盖板内，活塞杆插入转动装置中，活塞杆的端部设置有轴向劲性弹簧，轴向劲性弹簧外包裹有圆形约束套筒，内涡卷弹簧的内圈固定在圆形约束套筒上，内涡卷弹簧的外圈与转动装置上的转动圆筒内侧固定；外涡卷弹簧的内圈与转动装置上的转动圆筒外侧固定，外涡卷弹簧的外圈固定在上弧形盖板和下弧形盖板内侧。

密封圆筒内填充有粘滞介质，活塞置于密封圆筒的内部中心位置，导杆穿过密封圆筒轴向中心，且活塞与导杆连接固定，活塞杆伸出密封圆筒后伸入旋转自复位组件中。

转动装置置于下弧形盖板和上弧形盖板的弧形沟槽上，下弧形盖板和上弧形盖板与密封圆筒连接固定。

下弧形盖板和上弧形盖板的一端设置有圆形盖板，连接导杆固定在圆形盖板上。

转动装置包括螺旋沟槽圆筒、定位圆盘和转动圆筒；