[发明专利]自复位剪切耗能型可更换连梁

说明书

本发明涉及一种自复位剪切耗能型可更换连梁，包括半嵌固在剪力墙墙肢中的非耗能段型钢连梁，以及可更换段耗能连梁，非可更换段两端与可更换段螺栓固定连接。可更换段包括两个自复位剪切耗能阻尼器通过传动杆与外层工字钢相连。随着联肢剪力墙的两个墙肢发生相对运动,可更换连梁端发生变形，通过传动杆引起内部自复位剪切耗能型阻尼器发生轴向相对运动，通过阻尼器内部环状剪切铅块的剪切变形和外部配置的圆柱螺旋弹簧波纹管的轴向变形消耗能量，在地震作用之后通过形状记忆合金使阻尼器恢复部分原有振动特性。与现有技术相比，本发明具有自复位、耗能强度大、适应不同振动强度、破坏位置可控、可更换等优点，可用于可恢复功能剪力墙结构体系。

技术领域

本发明涉及土木工程结构抗震与防灾减灾领域，尤其是涉及一种自复位剪切耗能型可更换连梁。

背景技术

地震给我国造成了巨大的灾难和损失，在结构遭受罕遇地震后，部分构件严重受损，而可更换构件可以对在地震中受损严重的构件进行更换从而节省大部分费用。连梁作为联肢剪力墙抗震体系的第一道防线，在遭遇大型地震时往往首先遭受破坏，所以研究可更换连梁对联肢剪力墙结构的重要性是不言而喻的。连梁在联肢剪力墙中除了需要有足够的强度和刚度给墙肢提供足够的约束外，其另一个主要功能是耗散大量的地震能量保护墙肢免遭严重破坏。

鉴于此，可以对连梁的中间部分附加耗能部件，进而形成连梁可更换保险丝，利用中间保险丝部分剪切屈服耗能，同时中间部分损坏后易于更换。目前已研发的可更换连梁绝大多数是在中震及大震下才开始耗能，无法满足小震和风振时高层建筑结构舒适度的要求。可更换段广泛应用金属屈服耗能或者铅芯橡胶耗能，但以上机制容易受温度等环境因素的影响。

发明内容

本发明的目的就是为了克服现有技术存在的缺陷而提供一种自复位、耗能强度大、破坏位置可控、适应不同振动强度、可更换的自复位剪切耗能型可更换连梁。

本发明提出的自复位剪切耗能型可更换连梁，合理布置新型阻尼器与传统可更换型钢位置，合理设计新型阻尼器，充分利用金属铅的剪切耗能能力，波纹管的抗压能力，形状记忆合金的超弹性；在提高结构的抗震性能同时，全阶段保护主体的安全和舒适度，可实现振动后结构自恢复，在构件破坏时实现可更换，实现建筑正常使用功能的快速恢复。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种自复位剪切耗能型可更换连梁，包括设置在剪力墙墙肢处的非耗能段、以及连接在两段非耗能段之间的可更换段；可更换段包括两个自复位剪切耗能阻尼器和一块工字型钢板；两个自复位剪切耗能阻尼器对称设置在工字型钢板的前后两侧，且均与工字型钢板的型钢腹板之间留有间隙；同时，每个自复位剪切耗能阻尼器均通过传动杆分别与工字型钢板的上下两端的型钢翼缘连接。

自复位剪切耗能阻尼器包括双环形外套筒、凹形内嵌筒、圆柱螺旋弹簧波纹管、形状记忆合金丝、环状剪切铅块；双环形外套筒与凹形内嵌筒之间相互插合，并留有间隙，能够发生相对运动；双环形外套筒与凹形内嵌筒的内底部各安装有一个圆柱螺旋弹簧波纹管；双环形外套筒与凹形内嵌筒之间沿径向设置有环状剪切铅块；双环形外套筒与凹形内嵌筒之间沿轴向设置有形状记忆合金丝。

进一步，双环形外套筒为一端开放的双层套筒结构，其包括环形的内套筒和环形的外套筒，外套筒套设在内套筒外，并与内套筒同轴设置；凹型内嵌筒为一端开放的筒状结构，其内设置有内嵌杆，且内嵌杆位于凹型内嵌筒的中心轴线上；凹型内嵌筒插设在双环形外套筒的内套筒与外套筒之间，其内嵌杆插在双环形外套筒的内套筒内部。

进一步，双环形外套筒的内套筒外侧壁上开设有环形的第一凹槽，凹型内嵌筒的内侧壁上开设有与第一凹槽对应的环形的第二凹槽，第二凹槽与第一凹槽之间设置环状剪切铅块。

进一步，双环形外套筒的内底部安装的圆柱螺旋弹簧波纹管位于双环形外套筒的内套筒与外套筒之间。

进一步，双环形外套筒的内套筒及内外套筒之间均设置有形状记忆合金丝。