一种摩擦单元及自复位式三串联的摩擦耗能支撑结构

技术领域

本公开涉及建筑摩擦耗能支撑结构技术领域，具体涉及一种摩擦单元及自复位式三串联的摩擦耗能支撑结构。

背景技术

现有技术中，通常采用在装配式连接框架中增加支撑结构的方式，对地震等自然灾害的能量进行消耗，从而增加建筑物的安全性和稳定性。如何更好地对建筑物的破坏能量进行消耗，增加建筑的稳定性，是人们一直研究的课题。

发明内容

本申请的目的是针对以上问题，提供一种摩擦单元及自复位式三串联的摩擦耗能支撑结构。

第一方面，本申请提供一种摩擦单元，包括中间板，所述中间板的一端连接第一连接部，另一端连接第二连接部，所述第一连接部及第二连接部上远离中间板的一端分别连接有端板；所述第一连接部包括一对相对设置的第一连接板，一对所述第一连接板的相对表面分别贴设有黄铜耗能板，所述中间板的一端插接在一对第一连接板之间并使得中间板的两侧表面分别与一对黄铜耗能板的表面贴合；所述第二连接部包括一对第二连接板，一对所述第二连接板的相对表面分别贴设有与黄铜耗能板厚度一致的垫板，所述中间板的另一端插接在一对第二连接板之间并使得中间板的两侧表面分别与一对垫板的侧表面贴合；所述中间板对应第一连接部的一侧设有一对长条形第一通孔，所述第一连接部通过一对长条形第一通孔与中间板连接。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述中间板、第一连接板、第二连接板及端板均设置为钢板。

第二方面，本申请提供一种自复位式三串联的摩擦耗能支撑结构，包括SMA单元以及对称连接在其两侧的一对摩擦单元；所述SMA单元包括SMA本体，以及连接在SMA本体两端的端部连接板，所述SMA本体包括一对SMA板材，一对SMA板材垂直交叉设置，使得SMA本体横截面为十字形结构，一对所述端部连接板之间通过所述SMA本体分隔为四个对称的空间区域，一对端部连接板之间对应四个空间区域分别连接复位弹簧；一对端部连接板分别与相邻的摩擦单元的端板固定连接。

根据本申请实施例提供的技术方案，一对所述摩擦单元的材料设置为高屈服强度材料。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述SMA本体设置为一体成型结构。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述SMA本体与两端的端部连接板焊接或者栓接固定。

本申请提供一种摩擦单元及自复位式三串联的摩擦耗能支撑结构具有如下有益效果：

1、当摩擦单元承受地震的拉压力时，通过长条形第一通孔使得中间板在第一连接部之间发生移动，进行摩擦耗能，由于黄铜耗能板夹在中间板与第一连接板之间，从而使得黄铜耗能板与中间板表面发生移动摩擦，从而消耗所受到的地震拉压力能量；

2、在一对摩擦单元之间连接SMA单元，SMA单元在其材料特性的影响下，当SMA单元受到地震压力时发生收缩变形，当所受压力消失时在形状记忆合金材料特性的影响下恢复形变，从而保证支撑结构的稳定性，当SMA单元受到地震拉压力时发生拉伸形变，当所受拉力消失时在连接的弹簧的作用下使得SMA单元恢复形变，从而保证支撑结构的稳定性；因此摩擦单元与SMA单元组合连接在一起在快速消耗支撑结构所受到的地震能量的同时保证整个支撑结构的稳定性；

3、支撑结构通过各单元串联的形式进行连接，当地震发生后若支撑结构发生损坏，只需要更换损坏的单元即可，从而降低修复成本。

附图说明

图1为本申请第一种实施例的结构示意图；

图2为本申请第一种实施例的俯视图；

图3为本申请第一种实施例中中间板的开孔示意图；

图4为本申请第二种实施例的主视图；

图5为本申请第二种实施例中SMA单元中只设置一个端部连接板时的结构示意图；

图中所述文字标注表示为：1、中间板；2、端板；3、第一连接板；4、第二连接板；5、长条形第一通孔；6、SMA单元；7、SMA板材；8、端部连接板；9、弹簧；10、黄铜耗能板；11、垫板。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本申请进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本申请的保护范围有任何的限制作用。

如图1及图2所示为本申请的第一种实施例的示意图，包括中间板1，所述中间板1的一端连接第一连接部，另一端连接第二连接部，所述第一连接部及第二连接部上远离中间板1的一端分别连接有端板2；所述第一连接部包括一对第一连接板3，一对所述第一连接板3的相对表面分别贴设有黄铜耗能板10，所述中间板1的一端插接在一对第一连接板3之间并使得中间板1的两侧表面分别与一对黄铜耗能板10的表面贴合；所述第二连接部包括一对第二连接板4，一对所述第二连接板4的相对表面分别贴设有与黄铜耗能板10厚度一致的垫板11，所述中间板1的另一端插接在一对第二连接板4之间并使得中间板1的两侧表面分别与一对垫板11的侧表面贴合；所述中间板1对应第一连接部的一侧设有一对长条形第一通孔5，所述第一连接部通过一对长条形第一通孔5与中间板1连接。

本实施例中，中间板1的一端连接第一连接部，另一端连接第二连接部，对应第一连接部及第二连接部的边缘分别连接端板2，本实施例中，第一连接部远离中间板1的端部焊接在对应的端板2上，第二连接部远离中间板1的端部焊接在对应的端板2上。黄铜耗能板10贴合接触设置在第一连接板的内表面但是不与第一连接板之间存在连接关系，而且中间板贴合接触设置在黄铜耗能板远离第一连接板的表面，也即一对第一连接板之间贴设黄铜耗能板，一对黄铜耗能板之间插接中间板的一端。中间板1对应第一连接部的一侧设置上下方向排布的一对长条形第一通孔5，第一连接板3以及黄铜耗能板10上对应长条形第一通孔5分别设置连接通孔，通过销钉、销柱或螺栓杆穿过第一连接板及黄铜耗能板的连接通孔以及长条形第一通孔后将中间板与黄铜耗能板及第一连接板连接在一起，使得中间板1与黄铜耗能板10之间在长条形第一通孔5的范围内移动，而且由于中间板1与一对黄铜耗能板3的表面贴合接触设置，使得中间板1在一对黄铜耗能板10之间移动时中间板1表面与一对黄铜耗能板10的表面接触摩擦，从而在地震发生时，通过中间板1与一对黄铜耗能板10的摩擦实现摩擦耗能，从而吸收所受到的地震能量。

本实施例中，第二连接部与中间板1之间可设置为固定连接结构也可根据实际使用需求设置为中间板1与第一连接部连接结构一致的可活动结构，当第二连接部与中间板1设置为可活动的结构时，当摩擦单元受到地震拉压力震动能量时，可使得中间板1在一对黄铜耗能板10与一对垫板11(当中间板1与第二连接部之间设置为活动连接结构时)之间来回移动摩擦，从而快速消耗所受到的地震能量，达到快速耗能的目的。

本实施例中，将黄铜耗能板设置为黄铜材质，可在中间板与黄铜耗能板摩擦时增加黄铜耗能板的耐磨性，从而延长摩擦单元的使用寿命。

在一优选实施方式中，所述中间板、第一连接板、第二连接板、垫板及端板均设置为钢板。

本实施例中，端板2与一对第一连接板3及一对第二连接板4的侧边分别焊接固定连接。

如图4及图5所示为本申请第二种实施例的示意图，本实施例的支撑结构包括SMA单元6以及对称连接在其两侧的一对摩擦单元；所述SMA单元6包括SMA本体，以及连接在SMA本体两端的端部连接板8，所述SMA本体包括一对SMA板材7，一对SMA板材7垂直交叉设置，使得SMA本体横截面为十字形结构，一对所述端部连接板8之间通过所述SMA本体分隔为四个对称的空间区域，一对端部连接板8之间对应四个空间区域分别连接复位弹簧9；一对端部连接板8分别与相邻的摩擦单元的端板2固定连接。

本实施例中SMA单元6与其两侧的摩擦单元通过螺栓可拆卸地连接在一起，从而方便支撑结构的组装与维修更换。

本实施例中，一对摩擦单元对称连接在SMA单元的两侧，也即两侧的摩擦单元的第一连接部以及第二连接部分别对称地连接在SMA单元的两侧。

本实施例中，SMA为形状记忆合金的英文缩写，SMA单元6中的SMA主体以及端部连接板8均采用形状记忆合金材料。当支撑结构受到地震的拉压力能量时，摩擦单元中的中间板1在一对黄铜耗能板10之间发生快速的移动摩擦，从而快速消耗支撑结构受到的能量。

同时当SMA单元6受到地震压力时发生收缩变形，当所受压力消失时在形状记忆合金材料特性的影响下SMA单元6恢复形变，从而保证支撑结构的整体稳定性；当SMA单元6受到地震拉压力时发生拉伸形变，当所受拉力消失时在连接的四根弹簧9的作用下使得四根弹簧9均匀回复拉伸一对端部连接板8向相靠近的方向移动，从而使得SMA单元6恢复形变，从而保证支撑结构的稳定性；因此摩擦单元与SMA单元6组合连接在一起在快速消耗支撑结构所受到的地震能量的同时保证整个支撑结构的稳定性。

在一优选实施方式中，一对所述摩擦单元中的中间板1、一对第一连接板3、一对第二连接板4、一对垫板11及一对端板2分别设置为高屈服强度的钢板；一对黄铜耗能板10设置为高屈服强度的黄铜板。

本实施例中，所述SMA本体设置为一体成型结构。也即按照垂直交叉的结构加工出十字形的SMA本体结构。

本实施例中，所述SMA本体与两端的端部连接板8焊接连接，在其他实施例中SMA本体还可通过角钢与端部连接板8栓接固定。

本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将申请的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本申请的保护范围。